Воскресенье, 22.10.2017
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Дмитрий Вибе: об отдалённом будущем Земли и Солнечной системы
09.07.2013 01:42 Давность: 4 yrs
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 1398

На пределе возможного: еще раз об открытии многопланетной системы у близкого красного карлика GJ 667C



Совместный анализ точных замеров лучевой скорости звезды GJ 667C представил нашему вниманию красивую динамически устойчивую компактную планетную систему из нескольких суперземель, из которых три попадают в обитаемую зону.


Владислава Ананьева

26 июня в Архиве электронных препринтов появилась статья международной группы астрономов, посвященная планетной системе у близкого красного карлика GJ 667C. Об этой работе уже писали (но без особых подробностей) многие новостные порталы. В частности, сообщалось, что в системе GJ 667C открыты три суперземли в обитаемой зоне. Чем же еще интересна эта планетная система?

Рядом со звездой GJ 667C ранее уже были открыты три планеты (самая внутренняя, GJ 667C b, была обнаружена в 2009 году, вторая, суперземля в обитаемой зоне GJ 667C c – в 2011 году, в прошлом году к ним добавилась внешняя планета на эксцентричной орбите GJ 667C d). Авторы статьи объединили замеры лучевой скорости звезды, полученные с помощью трех высокоточных спектрографов HARPSHIRES и PFS, и подвергли полученный массив данных изощренной математической обработке. В результате помимо подтверждения уже известных трех планет они нашли в этой системе еще три, а наличие четвертой заподозрили. 

Орбиты планет в системе GJ 667C. Зеленой окружностью показана эффективная земная орбита, расположенная на расстоянии 0.117 а.е. от звезды.

Итак, красный карлик GJ 667C удален от Солнца примерно на 6.8 пк. Звезда входит в состав тройной системы GJ 667, которая включает в себя еще два оранжевых карлика спектральных классов K3 V и K5 V, удаленных от GJ 667C на ~230 а.е. (звезда C вращается вокруг пары звезд A и B как целого). Масса звезды C оценивается в 0.33 ± 0.02 солнечных масс, светимость составляет всего 1.37% солнечной светимости. Все три звезды этой кратной системы отличаются пониженным содержанием тяжелых элементов: их в 3.5 раза меньше, чем в составе нашего дневного светила. Возраст системы превышает 2 млрд. лет.

Анализ колебаний лучевой скорости звезды (всего было получено 173 замера на HARPS, 23 замера на PFS и 22 замера на HIRES) демонстрирует нам красивую, динамически устойчивую, плотно упакованную систему из нескольких суперземель на орбитах, близких к круговым. Как показывают данные Кеплера, такие системы весьма распространены в Галактике.

Итак, внутренняя планета системы – суперземля GJ 667C b с минимальной массой 5.6 ± 1.4 масс Земли, вращающаяся вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.0505 а.е. и делающая один оборот за 7.2 земных суток. Ее температурный режим соответствует температурному режиму Меркурия, эксцентриситет орбиты – самый большой в системе (0.13 ± 0.1). Скорее всего, планета является легким нептуном, а ее атмосфера состоит в основном из водорода и гелия.

Следующая по удаленности от звезды – эфемерная планета GJ 667C h, чье существование заподозрено, но не подтверждено (соответствующая ей полуамплитуда лучевой скорости, наводимая на звезду, составляет всего 0.61± 0.49 м/сек!). Минимальная масса этой планеты (если она реально существует, конечно) оценивается в 1.1 ± 0.9 масс Земли, она удалена от звезды на 0.089 ± 0.009 а.е. Температурный режим этой планеты близок к температурному режиму Венеры, так что, возможно, планета h является ее аналогом.

Третья планета в системе GJ 667C, как и в Солнечной системе, расположена в обитаемой зоне. Ее минимальная масса в 3.8 +1.5/-1.2 раза больше массы нашей планеты. GJ 667C c вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите (впрочем, ее эксцентриситет определен пока с большой погрешностью: 0.02 +0.15/-0.02) на среднем расстоянии 0.125 ± 0.013 а.е., и делает один оборот за 28.1 земных суток. Заманчиво было бы признать планету GJ 667C c потенциально обитаемой, но парниковый эффект в плотной атмосфере, неизбежный на планете с такой массой, наверняка приводит к нагреву поверхности этой планеты до высоких температур.

Более привлекательной в этом смысле выглядит четвертая планета системы – GJ 667C f. Вращаясь на расстоянии 0.156 ± 0.014 а.е. от звезды и имея температурный режим, промежуточный между температурными режимами Земли и Марса, она вполне может компенсировать парниковым эффектом несколько меньшее (в 1.8 раза) количество энергии, получаемое от своей звезды. Минимальная масса этой планеты – 2.7 +1.4/-1.2 масс Земли, ее орбитальный период – 39 земных суток.

Минимальная масса пятой планеты GJ 667C e близка к массе четвертой, хотя погрешность измерения оказывается выше: 2.7 +1.6/-1.3 масс Земли. Планета e вращается вокруг своей звезды на среднем расстоянии 0.21 ± 0.02 а.е., ее орбитальный период близок к 62 суткам. Существует альтернативное решение для этой планеты с орбитальным периодом 53 суток (и, соответственно, несколько меньшей большой полуосью орбиты). Уточнить, какой из периодов верен, помогут дальнейшие наблюдения (например, на будущем спектрографе ESPRESSO, чья инструментальная точность измерения лучевой скорости звезды достигнет 0.1 м/сек!). Несмотря на температурный режим планеты GJ 667C e, близкий к температурному режиму внутреннего края Главного пояса астероидов, она также может считаться потенциально обитаемой: парниковый эффект в плотной атмосфере может сохранить на поверхности этой планеты жидкую воду.

Шестая планета этой системы – GJ 667C d, открытая в 2012 году. После учета влияния на лучевую скорость звезды других планет этой системы эксцентриситет ее орбиты упал с 0.41 до 0.03! Впрочем, это далеко не первый такой случай в истории открытий экзопланет. Минимальная масса планеты d оценивается в 5.1 ± 1.7 масс Земли, величина большой полуоси ее орбиты близка к 0.276 а.е. Температурный режим этой планеты соответствует Главному поясу астероидов.

И наконец, седьмая планета GJ 667C g удалена от своей звезды на 0.55 а.е. Там уже холодно, как на орбите Юпитера. Минимальная масса планеты g составляет 4.6 +2.6/-2.3 масс Земли, она может быть как гигантским аналогом Европы, спутника Юпитера, так и холодным нептуном (если ее масса значительно превышает минимальную). Орбитальный период седьмой планеты составляет 256 +14/-8 земных суток.

Планеты системы GJ 667C по отношению к обитаемой зоне. GJ 667C c расположена на внутреннем крае обитаемой зоны, GJ 667C f более прохладна, GJ 667C e ближе к внешнему краю. Шкала внизу показывает амплитуду углового расстояния планеты от звезды (при наблюдениях с Земли).

Авторы провели анализ динамической устойчивости 6-планетной системы (без планеты h) на протяжении 10 млн. лет и нашли, что она устойчива только в узкой области больших полуосей и эксцентриситетов орбит всех шести планет. Это говорит о том, что система динамически полна – невозможно поместить на орбиту между уже известных планет еще одну планету так, чтобы ее орбита оказалась устойчивой и не привела к хаосу в движении остальных. Единственное исключение – островок стабильности в районе орбиты планеты h.

Кроме того, авторы оценили возможный диапазон значений наклонения орбит системы i и величину истинных масс планет, которые в общем случае могут сильно отличаться от минимальных масс, полученных из анализа колебаний лучевой скорости звезды. Как оказалось, при наклонениях, меньших 30°, система становится неустойчивой на временах порядка 1 млн. лет и быстрее. Это значит, что истинные массы планет в системе GJ 667C не могут превышать минимальные более чем в 2 раза.

Также они оценили время приливного захвата планет системы GJ 667C и нашли, что внутренние планеты от b до e будут захвачены в орбитально-вращательный резонанс 1:1, т.е. будут повернуты к звезде только одной стороной (так, например, время приливного захвата планеты f  по их расчетам составило всего 5-20 млн. лет, в зависимости от начальных условий). Однако с планетой d ситуация менее определенная, а планета g может вращаться не синхронно.

Пока трудно судить, насколько надежны выводы авторов открытия. Полуамплитуда лучевых скоростей, наводимых планетами f, e, d, g (не говоря уже про h) составляет всего 1-1.5 м/сек, что находится буквально на пределе возможности лучших современных спектрографов. Окончательно подтвердить (или закрыть) эти планеты, а также уточнить их параметры, смогут только спектрографы нового поколения, такие, например, как ESPRESSO, который планируется установить на Очень большом телескопе (VLT).

Источник: http://arxiv.org/pdf/1306.6074.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

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

Забыли пароль?

Мазеры космические

Слово «мазеры» произошло от начальных букв английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление микроволнового излучения в результате вынужденного излучения... [далее]

Rambler's Top100