< КА Dawn приближается к Церере

Измерены массы планет в системе Kepler-117

Применив сразу два метода измерения масс экзопланет – метод измерения лучевых скоростей родительской звезды и метод тайминга транзитов – ученые измерили массы обеих планет в системе Kepler-117. Масса внутренней планеты оказалась равной 30 ± 10 масс Земли, внешней – 1.84 масс Юпитера.

---

Владислава Ананьева

Две планеты системы Kepler-117 (KOI-209) были представлены командой «Кеплера» в феврале 2011 года в числе 1235 надежных транзитных кандидатов, обнаруженных за первые 4 месяца наблюдений. В феврале 2014 года было объявлено, что система прошла процедуру валидации (статистического подтверждения планетной природы с достоверностью выше 99%). Однако для окончательного подтверждения планетной природы и измерения массы обеих планет требовались дополнительные независимые наблюдения.

Измерения лучевой скорости звезды Kepler-117 проводились с помощью спектрометра SOPHIE, установленном на 1.93-метровом телескопе обсерватории Верхнего Прованса. В период с июля 2012 года по ноябрь 2013 года было получено 15 замеров ее лучевой скорости, точность единичного измерения составила 30-50 м/сек. Кроме того, исследователи проанализировали кривую блеска звезды Kepler-117 за все 17 наблюдательных кварталов «Кеплера» (с мая 2009 по май 2013 года) с целью обнаружения вариаций времени наступления транзитов, вызванных гравитационным взаимодействием планет друг с другом.

Лучевая скорость звезды Kepler-117 продемонстрировала явные колебания с периодом, соответствующим периоду внешней планеты (~50.8 земных суток). Это позволило определить ее массу. Масса внешней планеты оказалась равной 1.84 ± 0.18 масс Юпитера. При радиусе 1.1 радиусов Юпитера это приводит к средней плотности планеты, равной 1.74 ± 0.18 г/куб.см. Эффективную температуру планеты Kepler-117 c авторы открытия оценили в 704 ± 15К.

Однако массу внутренней планеты таким образом измерить не удалось. Амплитуда колебаний лучевой скорости звезды, наведенных Kepler-117 b (~6.5 м/сек), оказалась слишком малой, чтобы ее можно было надежно измерить с помощью не слишком точного спектрографа SOPHIE. RV-методом был получен только верхний предел на массу внутренней планеты – 0.28 масс Юпитера.

На помощь пришел TTV-метод (метод тайминга транзитов). Исследователи проанализировали отклонения времени наступления транзитов планеты Kepler-117 c от среднего значения, вычисленного в предположении отсутствия возмущений. Это позволило определить (пусть и не слишком точно) массу внутренней планеты – она оказалась равной 0.094 ± 0.033 масс Юпитера или 30 ± 10.5 масс Земли. При радиусе планеты 0.72 радиусов Юпитера это приводит к средней плотности 0.30 ± 0.11 г/куб.см, что говорит о том, что перед нами – легкий газовый гигант. Эффективная температура Kepler-117 b оценивается авторами открытия в 984 ± 18К.

Анализ как лучевых скоростей звезды, так и вариаций времени наступления транзитов говорит о том, что орбиты обеих планет близки к круговым (их эксцентриситеты оцениваются в ~0.05 и ~0.03 для внутренней и внешней планеты, соответственно), а их взаимное наклонение мало. Иначе говоря, система Kepler-117 является невозмущенной и плоской, без бурных событий в своей динамической истории.

Исследование динамической устойчивости этой системы на временах до 10 млн. лет показало, что она является устойчивой. Орбитальные параметры обеих планет периодически изменяются в достаточно узких пределах (особенно параметры массивной планеты Kepler-117 c). 

---