Вторник, 06.12.2022
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Китай доставит второй арабский луноход на южный полюс Луны
30.09.2022 22:15 Давность: 66 days
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 578

Пять планет в системе HD 23472, включая два супер-Меркурия



У оранжевого карлика HD 23472 (TOI-174) обнаружено 5 транзитных планет с радиусами 2 радиуса Земли и меньше. Высокая средняя плотность двух внутренних планет говорит о том, что они состоят преимущественно из железа. HD 23472 – хороший пример компактной плотно упакованной системы, в которой орбиты пяти планет проходят глубоко внутри орбиты Меркурия.


Владислава Ананьева

Изучение многопланетных систем очень важно для понимания их эволюции, поскольку такие планеты формируются из одного протопланетного диска и имеют одинаковый возраст. Очень часто размеры и средние плотности планет отражают процессы утраты первичных атмосфер на ранних стадиях эволюции: близкие к звезде планеты уже лишены водородных атмосфер и имеют высокие средние плотности, более удаленные планеты сохраняют значительную долю летучих в своем составе и являются мини-нептунами с низкой средней плотностью. Часто бывает так, что планеты на соседних орбитах имеют близкие размеры (эту закономерность называют «peas in a pod» = горошины в стручке), хотя, разумеется, она не строгая. 

28 сентября 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная 5-планетной системе у оранжевого карлика HD 23472. Планеты были обнаружены TESS и подтверждены методом лучевых скоростей с помощью самого точного на сегодняшний день спектрографа ESPRESSO. Средняя точность единичного измерения составила 0.38 м/с, что позволило измерить массы планет меньше массы Земли!

HD 23472 (HIP 17264, TOI-174) – звезда главной последовательности спектрального класса K4 V, удаленная от нас на 39.08 ± 0.02 пк. Ее масса оценивается в 0.67 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.71 ± 0.02 солнечных радиусов, светимость в 4.2 раза меньше солнечной. Судя по низкому уровню хромосферной активности и медленному вращению, звезда отличается зрелым возрастом, превышающим 4.5 млрд. лет.

TESS наблюдала HD 23472 на десяти секторах (1-4, 11, 29-31, 34). Автоматический алгоритм обработки данных обнаружил четыре транзитных сигнала с периодами 17.7, 29.8, 3.98 и 12.2 суток, более тщательное изучение кривой блеска звезды привело к открытию пятого транзитного кандидата с периодом 7.91 суток. После стандартной процедуры валидации авторы статьи получили 104 замера лучевой скорости звезды с помощью ESPRESSO. Это позволило измерить или оценить массы всех пяти планет.

Самая внутренняя планета HD 23472 d удалена от своей звезды на 0.043 а.е. (13.3 звездных радиусов). При радиусе 0.75 ± 0.06 радиусов Земли ее масса составляет 0.55 ± 0.21 масс Земли, что приводит к средней плотности 7.5 +3.9/-3.1 г/куб.см. Если высокая средняя плотность планеты d подтвердится, это будет означать, что перед нами супер-Меркурий – планета, состоящая преимущественно из железа. Эффективная средняя температура внутренней планеты оценивается в 909 ± 35 К.

Вторая планета HD 23472 e удалена от своей звезды в среднем на 0.068 а.е. (21 звездный радиус). Ее масса составляет 0.72 ± 0.28 масс Земли, что при радиусе 0.82 ± 0.08 радиусов Земли приводит к средней плотности 7.5 +3.9/-3.0 г/куб.см. Эффективная температура второй планеты оценивается в 723 ± 28 К, она также (с поправкой на большие неопределенности величины средней плотности) представляет собой супер-Меркурий. Таким образом, система HD 23472 стала первой, в которой известно сразу два супер-Меркурия.

Средняя плотность третьей планеты HD 23472 f гораздо ниже – всего 3.0 +2.0/-1.6 г/куб.см. При радиусе 1.14 ± 0.08 радиусов Земли ее масса составляет всего 0.77 ± 0.44 земных (или, с учетом низкой достоверности измерения, получен верхний предел на массу в 1.5 масс Земли). Третья планета вращается на среднем расстоянии 0.0906 а.е. (28 звездных радиусов), ее эффективная температура – 630 ± 27 К.

Казалось бы, средняя плотность четвертой планеты должна быть еще ниже, но нет. HD 23472 b при радиусе 2.0 ± 0.1 радиусов Земли имеет массу 8.3 ± 0.8 масс Земли, а ее средняя плотность достигает 6.15 ± 1.2 г/куб.см. Эта суперземля вращается на расстоянии 0.116 а.е. (37 звездных радиусов), ее эффективная температура оценивается в 543 ± 18 К.

Наконец, радиус пятой планеты HD 23472 c достигает 1.87 ± 0.12 радиусов Земли, а масса – 3.4 ± 0.9 масс Земли (средняя плотность 3.1 +1.0/-0.8 г/куб.см). Мини-нептун расположен на расстоянии 0.165 а.е. от своей звезды (50 звездных радиусов), его эффективная температура составляет 467 ± 19 К.

Эксцентриситеты орбит четырех внутренних планет оцениваются в 0.07 ± 0.05, а внешней пятой – в 0.06 ± 0.04. Взаимные наклонения орбит не превышают 1°. Таким образом, HD 23472 представляет собой хороший пример компактной плотно упакованной планетной системы.

Планеты системы HD 23472 (подписаны) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных планет, чьи массы и радиусы были измерены с точностью лучше 50%. Для сравнения были приведены также Земля и Венера. Цветные пунктирные линии показывают модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава. Цвет планет отражает их степень нагрева (уровень освещенности) относительно земного, цветовая шкала расположена в левой части графика.

Внутренние планеты d и e, скорее всего, лишены атмосфер и не подходят для изучения методами трансмиссионной спектроскопии, но будут хорошей целью для эмиссионной спектроскопии. Необходимы дополнительные интенсивные наблюдения на ESPRESSO, чтобы уточнить массы всех трех внутренних планет и, возможно, обнаружить не транзитные внешние планеты, которые в этой системе наверняка есть.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2209.13345.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

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

Забыли пароль?

Определение расстояний до космических объектов (основные методы)

с помощью:

красного смещения. Этот метод используется для определения расстояний до... [далее]

Rambler's Top100