< "Роскосмос" объявил свои приоритеты на ближайшие 10 лет

Система Kepler-454: транзитный мини-нептун и нетранзитный гигант в обитаемой зоне

Измеряя массу мини-нептуна Kepler-454 b методом измерения лучевых скоростей родительской звезды, исследователи нашли в этой системе дополнительно планету-гигант и коричневый карлик.

---

Владислава Ананьева

Космический телескоп им. Кеплера за 4 года основной миссии обнаружил более 4 тысяч транзитных кандидатов в планеты, большинство из которых имеют радиусы от 1 до 2.7 радиусов Земли. Однако планет таких размеров в Солнечной системе нет, так что их состав и строение остаются загадкой. За прошедшие годы было проведено измерение массы и средней плотности целого ряда экзопланет, попадающих в диапазон радиусов 1-2.7 радиусов Земли. Как правило, планеты с радиусами 1-1.6 радиусов Земли являются планетами земного типа, т.е. имеют железокаменный состав, однако средняя плотность планет с радиусами, превышающими 1.6 радиусов Земли, начинает падать с ростом их размеров, что говорит о вхождении в их состав значительной доли летучих (как льдов, так и водорода и гелия). Поэтому изучение планет с размерами, промежуточными между размерами планет земного типа и нептунов, представляет особый интерес. 

29 ноября 2015 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная многопланетной системе Kepler-454. Эта система включает в себя транзитную планету с радиусом 2.37 ± 0.13 радиусов Земли (т.е. мини-нептун) и орбитальным периодом ~10.6 земных суток, не транзитный гигант с периодом около 524 земных суток, и третье небесное тело (скорее всего, коричневый карлик) на еще более широкой орбите. 

Итак, Kepler-454 (KOI-273, KIC 3102384) – сравнительно яркая (+11.57^m) солнцеподобная звезда главной последовательности с массой 1.03 ± 0.04 солнечных масс и радиусом 1.066 ± 0.012 солнечных радиусов. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их примерно в 2.1 раза больше, чем в составе Солнца, и средним возрастом, составляющим 5.25 ± 1.4 млрд. лет. Расстояние до звезды не сообщается, но исходя из ее светимости и видимой звездной величины, его можно оценить в 233 пк. 

Kepler-454 наблюдалась все 17 наблюдательных кварталов. За это время произошло 76 транзитных событий с периодом ~10.6 земных суток и глубиной, соответствующей планете с радиусом 2.37 ± 0.13 радиусов Земли. Сравнительная яркость родительской звезды позволила измерить массу планеты методом измерения лучевых скоростей с помощью спектрографов HARPS-N и HIRES. Эта масса оказалась равной 6.84 ± 1.4 масс Земли, что приводит к средней плотности планеты 2.76 ± 0.73 г/куб.см. Kepler-454 b вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.0954 ± 0.0012 а.е. (~18 звездных радиусов). 

Кроме колебаний, вызванных влиянием мини-нептуна Kepler-454 b, лучевая скорость звезды испытывает долгопериодические колебания большей амплитуды, вызванные не транзитной планетой-гигантом. Минимальная масса (параметр m sin i) планеты Kepler-454 c оценивается в 4.46 ± 0.12 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по слабоэллиптической орбите с большой полуосью 1.286 ± 0.017 а.е. и эксцентриситетом 0.021 ± 0.008, и делает один оборот за 523.9 ± 0.7 земных суток. Температурный режим Kepler-454 c является промежуточным между температурными режимами Земли и Марса, так что если у этой планеты есть крупные спутники, они могут быть обитаемыми. 

Помимо колебаний, обусловленных гравитационным влиянием обеих планет, лучевая скорость звезды демонстрирует дополнительный линейный дрейф в 15.7 ± 0.6 м/сек за год, что говорит о наличии в этой системе еще одного небесного тела на более широкой орбите. Орбитальный период этого тела превышает 10 лет, его минимальная масса больше 12 масс Юпитера, что говорит о том, что перед нами не планета, а коричневый карлик или маломассивная звезда. Параметры этого тела сможет определить астрометрическая обсерватория «Гайя». 

---