Пятница, 03.05.2024
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< В возникновении микроволновых сигналов с Марса обвинили пылевых дьяволов
29.10.2021 22:52 Давность: 3 yrs
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 4560

Два эксцентричных субнептуна у звезды HIP 97166 (TOI-1255)



Представлены две планеты у оранжевого карлика HIP 97166 – транзитный субнептун HIP 97166 b массой 20 ± 1.5 масс Земли и радиусом 2.74 радиусов Земли, и не транзитный мини-нептун HIP 97166 c проективной массой 9.9 ± 1.8 масс Земли. Планеты близки к редкому орбитальному резонансу 5:3.

Владислава Ананьева

Солнечная система относится к сравнительно динамически холодным системам – планеты вращаются вокруг Солнца по орбитам с низким эксцентриситетом (в среднем 0.06) и малым взаимным наклонением. При этом примерно у 25% экзопланет-гигантов, открытых методом лучевых скоростей и находящихся далее 1 а.е. от своих звезд, эксцентриситеты орбит превышают 0.4. Это означает, что значительная доля планетных систем претерпела то или иное возмущение и является динамически горячей.

Планеты с массами меньше 100 масс Земли, как правило, находятся на менее эксцентричных орбитах, чем массивные планеты-гиганты. Однако «взболтанные» системы из легких планет тоже встречаются. Одна из таких систем была представлена 13 октября 2021 года статьей в Архиве электронных препринтов. Система включает в себя транзитный субнептун на эксцентричной орбите и не транзитный субнептун. Планеты близки к орбитальному резонансу 5:3.

HIP 97166 – оранжевый карлик спектрального класса K0 V, удаленный от нас на ~66 пк. Его масса оценивается в 0.90 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 0.84 ± 0.04 солнечных радиусов, светимость – в 0.45 солнечной светимости. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их почти вдвое больше, чем в составе Солнца.

HIP 97166 попала на 14-17 и 19-26 сектора TESS, ее наблюдения продлились (с перерывом) с 18 июля 2019 года по 9 июня 2020 года. Кривая блеска звезды продемонстрировала транзитный сигнал с периодом 10.28891 ± 0.00004 суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 2.74 ± 0.13 радиусов Земли. После этого звезда получила альтернативное наименование TOI-1255. Слишком короткая относительно ожидаемой продолжительность транзита говорила о возможном высоком эксцентриситете орбиты планеты, который по форме транзитной кривой оценили в 0.68 ± 0.18.

Продолжительность транзита для планеты на круговой орбите (слева) и планеты на резко эксцентричной орбите (e = 0.7) в зависимости от значения аргумента перицентра (в центре и справа). Треугольниками показано направление луча зрения. Если планета проходит по диску своей звезды вблизи перицентра, по 2-му закону Кеплера ее скорость выше, а продолжительность транзита меньше, чем у планеты с тем же периодом, но находящейся на круговой орбите. Напротив, если она проходит по диску звезды, будучи в апоцентре, продолжительность транзита больше, чем у планеты на круговой орбите.

Однако продолжительность транзита может быть малой и при малом эксцентриситете, но большом прицельном параметре (в этом случае планета проходит по диску звезды не через центр, а вблизи его края). Если кривая блеска звезды позволяет с хорошей точностью очертить транзитную кривую, в том числе области, соответствующие заходу планеты на звездный диск и сходу с него, эти случаи можно различить. Однако часто низкое качество кривой блеска не позволяет это сделать. 

Чтобы уточнить эксцентриситет орбиты транзитного кандидата и измерить его массу, авторы статьи получили 44 замера лучевой скорости HIP 97166 с помощью спектрографа HIRES.

Масса планеты HIP 97166 b оказалась равной 20.0 ± 1.5 масс Земли, что приводит к средней плотности 5.3 ± 0.9 г/куб.см. Это один из самых плотных субнептунов, известных на данный момент. Эксцентриситет орбиты этой планеты, измеренный по форме зависимости лучевой скорости звезды от времени, оценили в 0.26 ± 0.07. Как оказалось, малая продолжительность транзита действительно объяснялась преимущественно большим прицельным параметром (~0.84).

Планета HIP 97166 b (показана зеленым кружком) на плоскости «Масса – радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Цветными пунктирными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет, состоящих их воды, землеподобных и состоящих из железа. Голубыми штрихпунктирными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для железокаменных планет, окруженных водородной атмосферой разной массы (0.1%, 0.3%, 1%, 2% полной массы планеты) с температурой 700 К.

Но и это еще не все! Кроме колебаний, вызванных планетой b, лучевая скорость звезды продемонстрировала еще одно колебание с периодом 16.84 ± 0.22 суток, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что его вызывает еще одна планета с проективной массой 9.9 ± 1.8 масс Земли – скорее всего, тоже субнептун. 

Анализ динамической устойчивости этой двухпланетной системы показал, что при номинальном значении эксцентриситета орбиты планеты b система оказывается неустойчивой – при моделировании 67% таких систем распадалось уже в течение 104 лет! Таким образом, с учетом необходимости долговременной устойчивости системы эксцентриситет орбиты HIP 97166 b составляет всего 0.16 ± 0.03, а эксцентриситет орбиты HIP 97166 c не превышает 0.25 (а, вероятнее всего, находится в интервале 0.04-0.10). Эффективные температуры внутренней и внешней планет оцениваются в 757 ± 25 и 642 ± 22 К.

Авторы полагают, что, с учетом заметного эксцентриситета орбиты субнептуна HIP 97166 b и его высокой средней плотности эта планета образовалась в результате слияния двух мини-нептунов с массами около 10 масс Земли. Сейчас масса водородной атмосферы составляет всего 1.4 ± 0.4%, что необычно мало для планеты такой массы и эффективной температуры.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2110.05628.pdf

<- назад в: Новости

Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Энергия

(от греч. energia - действие, деятельность) Энергией называется одна из двух форм существования материи. Энергия эквивалентна величине запаса работы, как физического понятия, содержащейся в... [далее]

Сообщество | Форум

Rambler's Top100