Среда, 08.12.2021
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Breakthrough Initiatives создаст космический телескоп для поиска экзопланет у Альфы Центавра
22.11.2021 22:42 Давность: 16 days
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 220

В системе HD 3167 две планеты находятся на взаимно перпендикулярных орбитах



Измерение спектрального профиля линий в спектре звезды HD 3167 во время транзитов планет HD 3167 b и HD 3167 c позволило установить, что эти планеты находятся на взаимно перпендикулярных орбитах (плоскости орбит наклонены друг к другу на 102 ± 8°). При этом горячая суперземля HD 3167 b вращается примерно в плоскости звездного экватора, а более удаленный мини-нептун HD 3167 c располагается на полярной орбите.


Владислава Ананьева

Наклон орбиты планеты к оси вращения звезды является важным параметром планетной системы, характеризующим ее динамическую эволюцию. Как правило, протопланетный диск мало наклонен к звездному экватору, и в невозмущенной планетной системе планеты вращаются по круговым орбитам, мало наклоненным к экватору звезды и друг к другу. Однако то или иное возмущение (взаимодействие протопланетного диска с близкой звездой, планет-планетное рассеяние, взаимодействие с удаленным компаньоном по механизму Козаи-Лидова и др.) способно перевести планеты на резко наклоненные, полярные и даже ретроградные орбиты.

Измерение наклона орбит транзитных планет проводят путем измерения эффекта Росситера-Мак-Лафлина. Звезда вращается вокруг своей оси, и когда транзитная планета вступает на ее диск, она задерживает часть света, испущенного приближающимся к нам из-за осевого вращения или удаляющимся полушарием. Это приводит к характерному изменению усредненной лучевой скорости звезды во время транзита планеты. Амплитуда эффекта Росситера-Мак-Лафлина пропорциональна квадрату радиуса планеты (т.е. площади черного кружка, вырезаемого планетой из звездного диска), поэтому чем меньше планета, тем труднее измерить наклонение ее орбиты. До недавнего времени удавалось измерить наклонение орбит преимущественно планет-гигантов (горячих юпитеров).

28 октября 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению наклонений орбит двух небольших транзитных планет у звезды HD 3167. Двухпланетная система HD 3167 была представлена в 2016 году, ее обнаружил «Кеплер» в рамках расширенной миссии K2. Спустя год сразу два научных коллектива независимо друг от друга измерили массы обеих транзитных планет методом лучевых скоростей. Внутренняя планета b при радиусе 1.70 ± 0.18 радиусов Земли имеет массу 5.02 ± 0.38 масс Земли и орбитальный период 0.95966 суток (23 часа 2 минуты), а внешняя планета c – массу 9.8 ± 1.3 масс Земли, радиус 3.0 ± 0.4 радиусов Земли и орбитальный период 29.84645 суток.

Авторы исследования измерили эффект Росситера-Мак-Лафлина во время транзита планеты b с помощью спектрографа ESPRESSO, и во время транзита планеты c – с помощью спектрографа HARPS-N. Чтобы выявить слабое влияние на спектр звезды маленьких планет, они разработали и применили новый метод, который назвали RM effect Revolutions method (RMR). Для проверки надежности нового метода они сравнили результат, полученный с его помощью, с классическим измерением эффекта Росситера-Мак-Лафлина во время транзита более крупной планеты c. 

В результате оказалось, что проекция на небесную сферу угла между нормалью к плоскости орбиты планеты b и осью вращения звезды лямбда составляет -6.6 +6.6/-7.9°, а аналогичная величина для планеты c – -108.9 ± 5.5°. Определив с помощью известного периода вращения звезды и видимой скорости вращения на экваторе наклон оси вращения к лучу зрения в 111.6 ± 3.3°, исследователи смогли вычислить и истинный (пространственный) угол наклона орбит для обеих планет – 29.5 +7.2/-9.4° для планеты b и 107.7 ± 5° для планеты c. Взаимное наклонение орбит двух планет оказалось равным 102.3 ± 8°!

Два возможных варианта ориентации орбит планет относительно звезды HD 3167. Черная стрелка показывает ось вращения звезды, темно-зеленая стрелка – вектор нормали к плоскости орбиты планеты b, оливковая стрелка – вектор нормали к плоскости орбиты планеты c. Возможные орбиты планет b и c показаны зелеными и желтыми линиями, самые вероятные орбиты – темно-зеленой и темно-желтой линиями, соответственно, стрелки указывают направление движения планет. Черными кружками в одном масштабе со звездой показаны обе транзитные планеты. Цвета звездного диска иллюстрируют лучевые скорости участков фотосферы, обусловленные вращением звезды вокруг своей оси. Левый (синий) край звезды приближается к нам, правый (красный) удаляется.

В системе HD 3167 есть и третья, не транзитная планета HD 3167 d с орбитальным периодом 8.509 суток. Ее наклонение неизвестно, но анализ динамической устойчивости системы показал, что орбиты планет c и d наклонены друг к другу на 2.3-21°, т.е. планета d также находится на полярной орбите.

Теоретикам еще предстоит найти объяснение такой необычной архитектуры системы HD 3167.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2110.14214.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

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

Забыли пароль?

Интерферометр

Интерферометром называется прибор, имеющий либо два оптических входа, например, перископическую систему, либо два приемника излучения, разнесенных на возможно большее расстояние... [далее]

Rambler's Top100