Понедельник, 26.08.2019
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Подборка новостей о запуске рентгеновской обсерватории «Спектр-РГ»
16.07.2019 22:14 Давность: 39 days
Категория: Экзопланеты
Количество просмотров: 270

Определена распространенность планет у звезд красных карликов в окрестностях Солнца



В среднем вокруг каждого красного карлика вращается не меньше трех планет. Каждый второй красный карлик имеет в обитаемой зоне планету с массой от 1 до 10 масс Земли.


Владислава Ананьева

Красные карлики – самые многочисленные звезды Галактики, их доля достигает 70% от общего числа звезд. При этом планетные системы звезд красных карликов отличаются от планетных систем солнцеподобных звезд – как правило, они включают в себя небольшие планеты (мини-нептуны, суперземли и планеты земного типа). Планеты-гиганты у М-звезд встречаются редко.

12 июня 2019 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная анализу распространенности планет различных типов у близких красных карликов. Исследователи рассмотрели 426 М-звезд с массами от 0.1 до 0.65 солнечных масс, лучевые скорости которых регулярно замерялись спектрографами HARPS, HIRES, PFS и UVES. Кроме этого, авторы воспользовались опубликованными данными, полученными рядом других спектрографов и наблюдательных программ (AAT, APF, CORALIE и пр.) и тоже учли их в своем анализе.

Помимо поиска в данных когерентных колебаний, предположительно вызванных планетами, авторы отслеживали различные маркеры звездной активности. Если колебания лучевой скорости звезды сопровождались изменением ее блеска и/или коррелировали с признаками внутренней активности, они считались ложнопозитивами (т.е. имеющими не планетную природу). Все фильтры прошло 118 планетных RV-кандидатов, большинство из которых уже было открыто ранее.

Кандидаты были классифицированы по типам в соответствии с их минимальными (проективными) массами m sin i. К землям (планетам земного типа) отнесли планеты с минимальными массами менее 2 земных, к суперземлям – планеты с минимальными массами от 2 до 10 земных, к мини-нептунам – с минимальными массами от 10 масс Земли до массы Нептуна (~17 масс Земли), к нептунам – в интервале от массы Нептуна до массы Сатурна (17-95 масс Земли), и, наконец, к гигантам – в интервале от массы Сатурна до 13 масс Юпитера. Понятно, что это деление достаточно условное, потому что для каждой конкретной планеты остается неизвестным вклад множителя sin i, и планета с минимальной массой, попадающей в диапазон суперземель, вполне может оказаться нептуном и даже планетой-гигантом. Однако в среднем ошибка будет не существенной.

Кроме классификации по массам авторы ввели классификацию по тепловому режиму. Планеты, находящиеся в пределах обитаемых зон своих звезд, были названы «теплыми», находящиеся ближе внутреннего края обитаемой зоны – «горячими», находящиеся далее внешнего края – «холодными».

Ниже представлено распределение 118 планетных кандидатов по минимальным массам (слева) и орбитальным периодам (справа).

Распределение планетных кандидатов по минимальным массам (слева) и орбитальным периодам (справа). Черным цветом показано распределение планет более массивной части красных карликов с массами от 0.43 до 0.65 солнечных масс, красным цветом – распределение планет менее массивных красных карликов с массами от 0.1 до 0.43 солнечных масс, белым цветом – их совокупное распределение.

В целом распространенность планет у красных карликов оказалась равной 2.39 +4.58/-1.36 на одну звезду (с достоверностью 99%). Авторы особо подчеркнули, что не экстраполировали результаты за пределы порога обнаружимости RV-планет, в логарифмической шкале на плоскости «минимальная масса – орбитальный период» лежащего примерно между точками с координатами (1 масса Земли, 10 суток) и (50 масс Земли, 104 суток). Иначе говоря, речь идет только о планетах массивнее Земли и с орбитальными периодами короче 27 земных лет. Общее количество планет должно быть больше, так что оценку ~2.4 планеты на один красный карлик можно считать нижним пределом.

Обнаруженные планетные кандидаты (показаны красным цветом) на плоскости «орбитальный период – минимальная масса». Оттенками серого цвета показана вероятность обнаружения планеты с данными минимальной массой и орбитальным периодом. Резкое уменьшение количества планет с орбитальными периодами 3-5 тысяч суток (8-14 лет) объясняется ограниченным временем наблюдений, препятствующим обнаружению долгопериодических планет.

Из 118 планетных кандидатов нет ни одного с минимальной массой выше 32 масс Земли и орбитальным периодом короче 10 суток, что накладывает верхний предел на распространенность таких планет (горячих юпитеров) в 0.27% на одну M-звезду. С увеличением орбитального периода и особенно с уменьшением массы количество планет быстро возрастает.

Распространенность планет в диапазоне минимальных масс от 1 до 1000 масс Земли и орбитальных периодов от 1 до 10 000 земных суток. Число в левом нижнем углу каждой клетки – вероятность обнаружения планеты с данными минимальной массой и орбитальным периодом. Оттенками серого цвета показана распространенность планет в данной области параметров, приходящаяся на 1 звезду.

Ниже показано распределение планет по массам в линейной (слева) и логарифмической (справа) вертикальной шкале. Различными цветами показана суммарная распространенность планет каждого интервала масс с орбитальными периодами короче 3.2, 10, 32, 100, 320 и 1000 земных суток.

Распространенность земель и суперземель в обитаемой зоне оценили в 0.48 +0.46/-0.16 (другими словами, примерно каждый второй красный карлик имеет в обитаемой зоне планету с массой от 1 до 10 масс Земли). 

Чтобы хотя бы примерно оценить количество планет меньших масс, авторы обратились к данным, полученным «Кеплером». Однако тут есть свои тонкости. «Кеплер» искал планеты транзитным методом, который определяет радиусы планет, но не их массы. У планет нет своей «диаграммы Герцшпрунга-Рассела», которая однозначно связывала бы радиусы планет и их массы, массы планет одного радиуса могут различаться в десятки раз. Поэтому авторы просто воспользовались оценкой распространенности планет с радиусами от 0.5 до 1 радиуса Земли и орбитальными периодами от 0.5 до 200 суток, данной К.Дрессинг и Д.Шарбонно в 2015 году: 0.60 +0.9/-0.7 на одну M-звезду. Поскольку планеты этого типа явно лежат под порогом обнаружения RV-методом, авторы просто прибавили эту величину к своим оценкам и получили, что каждый красный карлик в среднем имеет 3 планеты. Последняя оценка не учитывает маленькие планеты с орбитальным периодом больше 200 суток, так что распространенность 3 планеты на звезду можно смело считать нижним пределом.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1906.04644.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Межгалактическая среда

Межгалактическое пространство заполнено газом. Его средняя плотность не превышает одного атома на кубический дециметр, однако общая масса межгалактического газа, возможно, превышает массу содержащуюся во всех звездах... [далее]

Rambler's Top100