< Снимки «Хаббла» подтверждают наличие на Нептуне темного пятна

EPIC 211351816 b: горячий юпитер у красного гиганта

Наблюдения транзитных горячих юпитеров у звезд красных гигантов помогут определить причину «раздутости» этих планет.

---

Владислава Ананьева

Среди горячих юпитеров, открытых за последние два десятилетия, значительная часть является «раздутыми» (inflated) – это значит, что радиусы таких планет значительно больше, чем предсказывают модели тепловой эволюции планет-гигантов. Природа этой «раздутости» до сих пор остается неизвестной. По одной из гипотез, раздувание атмосферы гиганта вызывается сильным нагревом от близкой звезды, превышающим порог в 2·10⁸ эрг/(см сек), который в ~150 раз превышает уровень освещенности на орбите Земли. Согласно другой, некий еще неизвестный механизм затрудняет остывание нагретых планет после их формирования (молодые планеты-гиганты возрастом менее 10 млн. лет имеют радиусы больше 1.2 радиусов Юпитера благодаря запасу внутренней энергии, полученному во время своего образования, в дальнейшем планеты постепенно остывают и сжимаются). 

Чтобы выяснить, какая из гипотез ближе к истине, следует изучать планеты-гиганты с орбитальными периодами 10-30 земных суток, вращающиеся вокруг звезд красных гигантов. Пока родительские звезды этих планет находились на главной последовательности, планеты были слишком прохладны, чтобы оказаться раздутыми. Однако после схода с главной последовательности светимость звезд резко увеличивается, и освещенность на орбите планеты-гиганта может в 500 раз превысить освещенность на орбите Земли. Таким образом, открытие на 10-30-суточных орбитах вокруг красных гигантов «раздутых» планет будет означать, что их раздутость вызвана интенсивным звездным облучением, тогда как отсутствие «раздутых» планет будет свидетельствовать в пользу гипотезы о затрудненном остывании после формирования. 

21 июня 2016 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию горячего юпитера у красного гиганта EPIC 211351816. Планета оказалась несколько раздутой, что свидетельствует в пользу гипотезы о прямом влиянии интенсивного звездного облучения на радиус планеты. 

Звезда EPIC 211351816 наблюдалась чуть менее 80 суток в рамках 5 наблюдательной кампании миссии K2. После обнаружения транзитного кандидата звезда прошла стандартную процедуру валидации – так, снимки высокого разрешения, полученные на 10-метровом телескопе Кек II, исключили затменно-переменные двойные фона как возможный источник транзитного сигнала. Окончательное подтверждение планетной природы кандидата и измерение его массы было проведено методом измерения лучевых скоростей родительской звезды с помощью спектрографов HIRES, установленном на 10-метровом телескопе Кек I, и Levy, установленном на 2.4-метровом телескопе APF. Свойства звезды EPIC 211351816 были дополнительно уточнены методами астросейсмологии. 

Итак, EPIC 211351816 – красный гигант спектрального класса K. Его масса оценивается в 1.16 ± 0.12 солнечных масс, радиус достигает 4.20 ± 0.14 солнечных радиусов, светимость примерно в 8.3 раза превышает солнечную. Звезда отличается исключительно высоким содержанием тяжелых элементов – их в 2.4 раза больше, чем в составе Солнца. Возраст EPIC 211351816 достигает 7.8 ± 2 млрд. лет. Система удалена от нас на 763 ± 42 пк, причем звезда находится на высоте ~350 пк над галактической плоскостью. 

Масса горячего юпитера EPIC 211351816 b составляет 1.10 ± 0.11 масс Юпитера, радиус – 1.27 ± 0.09 радиусов Юпитера, его орбитальный период – 8.4080 ± 0.0002 земных суток. Величина большой полуоси орбиты в статье не приводится, но по 3-му закону Кеплера ее можно оценить в 0.085 а.е. (~4.3 звездных радиуса!) Звезда продолжает расширяться, так что самое позднее через 200 млн. лет ее радиус достигнет 18 радиусов Солнца, и она поглотит свою планету. Возможно, разрушение планеты начнется еще раньше в результате действия приливных сил. 

---