< НИИЯФ МГУ принимает участие в проекте «Интергелио-Зонд»

«Воздушные» планеты системы Kepler-79 (KOI-152)

Метод тайминга транзитов позволяет определять массы планет даже у тусклых звезд. Масса планеты Kepler-79 d оказалась неожиданно низкой.

---

Владислава Ананьева

Планетная система KOI-152 была обнаружена в 2010 году. Тогда в ней нашли 3 планетных кандидата с периодами 13.48, 27,4 и 51,94 земных суток, близких к орбитальному резонансу 1:2:4, подобному орбитальным резонансам галилеевых спутников Юпитера. В 2012 году планетная природа кандидатов в этой системе была подтверждена как статистическим методом, путем исключения астрофизических явлений, способных имитировать транзитный сигнал, так и методом тайминга транзитов. Изучая вариации времени наступления транзитов, вызванные гравитационным влиянием планет друг на друга, группа китайских астрономов под руководством Су Ванга грубо оценила массы трех внутренних планет в 9-15, 9-19 и 20-24 земных масс.

По мере накопления фотометрических данных и спектрометрического исследования родительской звезды облик системы KOI-152 заметно изменился. Была обнаружена четвертая, внешняя транзитная планета, масса и радиус родительской звезды несколько уменьшились. Анализ фотометрии Кеплера за 1282 суток и учет влияния четвертой планеты привел к пересмотру масс и радиусов внутренних планет. 

9 октября 2013 года в Архиве электронных препринтов появилась статья четырех американских астрономов, посвященная уточнению параметров системы KOI-152, также получившей имя Kepler-79.

Kepler-79 – солнцеподобная звезда позднего F-класса. Ее масса оценивается в 1.165 ± 0.045 солнечных масс, радиус – в 1.30 ± 0.03 солнечных радиусов, светимость примерно в 2.2 раза превышает солнечную. Расстояние до звезды не сообщается, но, исходя из ее светимости и видимой звездной величины (+13.9) его можно оценить в 980 пк.

Кривая блеска звезды демонстрирует четыре транзитных сигнала с периодами 13.4845 ± 0.0002, 27.4029 ± 0.0008, 52.090 ± 0.001 и 81.066 ± 0.001 земных суток и глубиной 675, 790, 2968 и 453 ppm, соответствующей планетам с радиусами 3.47 ± 0.07, 3.72 ± 0.08, 7.16 ± 0.16 и 3.49 ± 0.14 радиусов Земли. По размерной классификации группы Кеплера три из них относятся к классу нептунов, а третья, самая крупная планета d – к классу планет-гигантов. Однако определение массы (а значит, и средней плотности) планет методом тайминга транзитов привело к неожиданным результатам.

Самой массивной из четырех оказалась не третья, а самая внутренняя планета Kepler-79 b, вращающаяся вокруг своей звезды на расстоянии 0.117 ± 0.002 а.е. и делающая один оборот за 13.48 земных суток – ее масса оценивается в 10.9 ^+7.4/_-6.0 земных масс. Это приводит к средней плотности 1.43 ^+0.97/_-0.78 г/куб.см, в принципе, типичной для горячих нептунов. Масса второй планеты Kepler-79 c заметно меньше – 5.9 ^+1.9/_-2.3 земных масс, что дает среднюю плотность 0.62 ^+0.20/_-0.25 г/куб.см (маловато, но еще в пределах ожидаемого). Удивительно низкой оказалась масса «гиганта» Kepler-79 d – при радиусе ~7 радиусов Земли она имеет массу всего 6.0 ^+2.1/_-1.6 масс Земли! Это приводит к средней плотности 0.09 ± 0.02 г/куб.см – в 11 раз меньше плотности воды! «Воздушная» планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.287 ± 0.004 а.е. и делает один оборот за 52 земных суток. Наконец, четвертая планета Kepler-79 e очень похожа на вторую, только немного меньше и легче: ее масса – 4.1 ± 1.2 масс Земли, средняя плотность – 0.53 ± 0.15 г/куб.см, она удалена от своей звезды на 0.386 ± 0.005 а.е.
Все четыре планеты этой системы горячее Меркурия.

Чем же вызвана необычно низкая средняя плотность планеты Kepler-79 d? Ее эффективная температура (в предположении нулевого альбедо и в отсутствии внутренних источников тепла) оценивается авторами статьи в 634 ± 16К. Масса водородно-гелиевой оболочки может достигать 50% от массы всей планеты (но никак не меньше 10% независимо от состава ядра).

---