< Астрономы заметили ускорение вращения астероида Бенну

TOI-125: первая компактная многопланетная система от миссии TESS

Представлена первая компактная многопланетная система, открытая миссией TESS.

---

Владислава Ананьева

Одним из неожиданных открытий основной миссии «Кеплера» стали компактные многопланетные системы, в которых орбиты четырех, пяти, и даже шести планет оказывались плотно упакованными глубоко внутри орбиты Меркурия. Однако такие системы, как правило, были найдены у довольно тусклых звезд, чей слабый блеск затруднял измерение масс планет методом лучевых скоростей и делал практически невозможным изучение свойств атмосфер планет методами трансмиссионной спектроскопии. Миссия TESS, напротив, ищет планеты у достаточно ярких звезд, за два года она должна охватить наблюдениями большую часть небесной сферы (кроме широкой полосы вдоль эклиптики). 

29 января 2019 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию многопланетной системы TOI-125 – первой компактной плотно упакованной планетной системы TESS. В отличие от аналогичных систем «Кеплера», TOI-125 принадлежит достаточно яркой звезде – ее видимая звездная величина +10.89, а в инфракрасной полосе K – даже +9.0, что делает ее удобной для дальнейших исследований.

TOI-125 (TIC 52368076, TYC 88956-00192-1) – оранжевый карлик спектрального класса K0 V, удаленный от нас на 111.4 ± 1.3 пк. Его масса оценивается в 0.87 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 0.85 ± 0.02 солнечных радиуса, светимость составляет ~51% от светимости Солнца. Звезда отличается зрелым возрастом – авторы оценивают его в 6.6 ^+4.6/_-4.2 млрд. лет. Согласно данным, полученным астрометрической миссией «Гайя», и наблюдениям окрестностей звезды на телескопе Gemini, рядом с TOI-125 нет компаньонов, способных имитировать транзитный сигнал. Также никаких более-менее ярких фоновых звезд в этой точке неба не обнаружено на архивных снимках. Это означает, что звезда TOI-125 является одиночной, и транзитные кандидаты, скорее всего, вращаются именно вокруг нее.

Кривая блеска TOI-125 демонстрирует пять транзитных сигналов разной степени достоверности. Два кандидата полностью прошли процедуру валидации и представлены как планеты, остальные остаются пока в качестве кандидатов.

В настоящий момент система TOI-125 выглядит так.

Самой внутренней планетой является кандидат TOI-125.04. Его орбитальный период – всего 12.7 часов (0.52847 ± 0.00004 земных суток), глубина транзита соответствует планете радиусом 1.36 ± 0.16 радиусов Земли. Кандидат вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего ~3 звездных радиусов, его эффективная температура оценивается в 2126 ± 29К. У TOI-125.04 низкое (~5.2) отношение сигнал/шум (проще говоря, слишком мелкий транзит) для надежного открытия, но авторы показывают, что, будучи железокаменной, планета такого радиуса будет наводить на звезду колебания лучевой скорости с полуамплитудой 2.2 м/с, вполне доступной для измерений.

Далее расположена планета TOI-125 b, прошедшая валидацию. Это горячий мини-нептун с радиусом 2.76 ± 0.09 радиусов Земли, делающий один оборот за 4.6538 ± 0.0003 земных суток. Среднее расстояние между звездой и планетой – 13 звездных радиусов, эффективная температура оценивается в 1029 ± 14К.

Третьей планетой системы является TOI-125 c, также прошедшая валидацию. Радиус этого мини-нептуна – 2.79 ± 0.1 радиусов Земли, орбитальный период – 9.1507 ± 0.0007 земных суток, эффективная температура – 821 ± 11К. Планеты b и c близки к орбитальному резонансу 2:1 (отношение их периодов составляет 1.967), что должно приводить к сильному гравитационному взаимодействию и заметным вариациям времени наступления транзитов (до 4 минут). Однако регистрация возможных TTV-сигналов – дело будущего, пока погрешности измерения времени наступления транзитов в миссии TESS делают подобные величины недоступными для измерения.

Четвертый транзитный кандидат в этой системе – TOI-125.05, и авторы сами сомневаются в его реальности. Он проявляется на кривой блеска еле заметным V-образным сигналом, означающим скользящий транзит. Орбитальный период четвертого кандидата – 13.278 суток, его радиус определить не удалось. Возможно, четвертая планета не так и мала (например, она может быть нептуном и даже субсатурном). Авторы и здесь надеются на метод лучевых скоростей – будучи полновесным нептуном, планета может наводить на свою звезду колебания с полуамплитудой 5-77 м/с. Но пока достоверность этого кандидата – самая низкая из всех в этой системе.

Пятый кандидат – TOI-125.03 – имеет высокое отношение сигнал/шум, его радиус достигает 2.94 ± 0.16 радиусов Земли, орбитальный период – 19.981 ± 0.005 земных суток. Планета осталась в статусе кандидата, поскольку за время наблюдений у нее наблюдались только два транзитных события, а для надежной регистрации необходимо три. Планета вращается на расстоянии ~35 звездных радиусов, ее эффективная температура составляет 634 ± 9К. Таким образом, все обнаруженные планеты в этой системе оказываются горячее Меркурия.

Авторы провели анализ динамической устойчивости этой системы, учитывая только планеты b, c и кандидата .03, и нашли, что эксцентриситеты всех трех планет могут заметно отличаться от нуля (0.18 ^+0.14/_-0.10 для планеты b, 0.065 ^+0.067/_-0.046 для планеты c и 0.075 ^+0.056/_-0.051 для .03). Если планета .05 действительно существует и имеет заметную массу, анализ придется проводить заново.

Также авторы оценили возможность измерения масс всех пяти возможных планет методом лучевых скоростей. Поскольку звезда TOI-125 – яркая и спокойная, с низкой скоростью вращения, ее лучевые скорости могут быть измерены с погрешностью не хуже 1 м/с. Положив наиболее вероятные значения масс трех мини-нептунов b, c и .03 в 8.5, 8.6 и 9.5 масс Земли, исследователи оценили соответствующие полуамплитуды колебаний лучевой скорости в 3.65, 2.88 и 2.45 м/с, вполне доступные для измерения современными средствами. Самая внутренняя планета может наводить на свою звезду колебания с полуамплитудой 2.2 м/с. Однако поскольку планет много, для аккуратного измерения их масс потребуется значительное количество замеров, по порядку величины не менее сотни. Несомненно, все это будет проделано в ближайшие годы.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1901.09092.pdf

---