< Зонд «Джуно» совершил первый маневр на пути к Юпитеру

Плотная упаковка и орбитальные резонансы: многопланетные системы Kepler-31 и Kepler-32

Одним из интереснейших результатов, полученных "Кеплером", явилось открытие тесных многопланетных систем, в которых планеты связаны друг с другом системой орбитальных резонансов. Так, в системе Kepler-31 четыре планетных кандидата связаны друг с другом резонансом 1:2:4:8, а в системе Kepler-32 – из пяти планет четыре близки к попарным резонансам 3:2 и 1:2.

---

Владислава Ананьева

В настоящее время продолжается активное изучение многопланетных транзитных систем, обнаруженных космическим телескопом им. Кеплера. Многие из них отличаются от Солнечной системы плотной упаковкой нескольких планет на тесных орбитах, причем между планетами наблюдаются орбитальные резонансы – иначе говоря, орбитальные периоды планет соотносятся друг с другом как небольшие числа (2:1, 3:1, 3:2 и т.д.). В Солнечной системе нет планет, связанных простыми орбитальными резонансами, но такие резонансы наблюдаются в системах спутников планет-гигантов (например, у галилеевых спутников Юпитера).
К сожалению, многие звезды, возле которых Кеплер обнаружил транзитные кандидаты в планеты, слишком тусклы для подтверждения планетной природы кандидатов методом измерения лучевых скоростей. На помощь приходит метод тайминга транзитов. Правда, этот метод измерения масс планет менее точен, чем метод лучевых скоростей, но и он позволяет оценить массы кандидатов и подтвердить (или опровергнуть) их планетную природу.

В статье В.Боруцки с коллегами, опубликованной в Архиве электронных препринтов 25 января, в числе прочих описываются многопланетные системы Kepler-31 и Kepler-32 и делается попытка оценить массы хотя бы некоторых планет, входящих в их состав.

Kepler-31 – звезда главной последовательности спектрального класса F. Ее масса оценивается в 1.21 ± 0.17 масс Солнца, радиус – в 1.22 ± 0.24 радиусов Солнца, светимость почти в 3 раза превышает солнечную. Расстояние до звезды не сообщается, но, исходя из ее светимости и видимой величины (+15.2) его можно оценить в 1770 пк.
Кривая блеска Kepler-31 демонстрирует 4 транзитных сигнала глубиной 196, 1942, 1764 и 1035 ppm с периодами, соответственно, 9.6172 ± 0.0005, 20.8613 ± 0.0002, 42.6318 ± 0.0005 и 87.6451 ± 0.0014 земных суток. Глубина транзитов соответствует планетным кандидатам с радиусами 1.3 ± 0.3, 4.3 ± 0.8, 4.2 ± 0.8 и 3.1 ± 0.7 радиусов Земли. Все четыре кандидата близки к орбитальному резонансу 8:4:2:1 (т.е. пока внешняя планета делает один оборот вокруг звезды, более близкая делает два оборота, еще более близкая – четыре, а внутренняя – восемь). Самая внутренняя планета вращается на расстоянии 0.09 а.е. от звезды (т.е. является горячей суперземлей), остальные три имеют размеры нептунов и расположены на расстоянии 0.16, 0.26 и 0.4 а.е.
К сожалению, только две планеты в этой системе оказались подтверждены методом тайминга транзитов – нептуны Kepler-31 b и Kepler-31 c с орбитальными периодами 20.8613 и 42.6318 земных суток. Остальные (самая внутренняя и самая внешняя) остаются в статусе планетных кандидатов. Массы планет, оцененные по их гравитационному влиянию вдруг на друга, определены пока с огромными погрешностями и составили 18.4 ± 35.5 и 34.9 ± 21.2 масс Земли, но, по крайней мере, в их планетной природе можно не сомневаться. Все четыре планеты системы горячее Меркурия.

Kepler-32 – красный карлик спектрального класса M или позднего K. Температура его фотосферы оценивается в 3900 ± 200К, масса составляет 0.58 ± 0.05 масс Солнца, радиус – в 0.53 ± 0.04 радиуса Солнца, светимость близка к 0.06 солнечных. 
Звезда демонстрирует 5 транзитных сигналов глубиной 215, 1642, 1579, 1897 и 385 ppm с периодами 0.74296 ± 0.00007, 2.8960 ± 0.0003, 5.90124 ± 0.00010, 8.7522 ± 0.0003 и 22.7802 ± 0.0005 земных суток. Глубина транзитов соответствует планетным кандидатам с радиусами 1.5 ± 0.1, 2.7 ± 0.2, 4.1 ± 0.4, 3.7 ± 0.4 и 4.9 ± 0.4 радиусов Земли. Самая внутренняя планета вращается на расстоянии 0.013 а.е. от звезды, остальные расположены на расстояниях 0.033, 0.05, 0.09 и 0.13 а.е.
Как и в случае системы Kepler-31, методом тайминга транзитов удалось подтвердить планетную природу только двух кандидатов из пяти: Kepler-31 b с периодом 5.90124 суток и Kepler-31 c с периодом 8.7522 суток (в порядке удаления от звезды – третью и четвертую планеты). Массы планет, оцененные по их гравитационному влиянию друг на друга, составляют 7.2 ± 4.1 и 5.2 ± 3.5 земных масс. Температурный режим внешней из подтвержденных планет грубо соответствует температурному режиму Меркурия. Обе подтвержденные планеты близки к орбитальному резонансу 3:2. 

Источник: http://arxiv.org/pdf/1201.5415v1.pdf

---