< Найденные китайским луноходом породы оказались фрагментами первичного вещества спутника

Многопланетная система TOI-561, или как важно быть внимательным

Представлена 4-планетная система, включающая в себя планету с ультракоротким периодом и три необычных плотных мини-нептуна. Или все-таки два?

---

Владислава Ананьева

7 сентября 2020 года в Архиве электронных препринтов появилось сразу две статьи, посвященные многопланетной системе TOI-561. Два независимых научных коллектива – европейцы (ведущий автор G. Lacedelli) и американцы (ведущий автор L. Weiss) представили свое видение этой системы. Но из четырех транзитных планет у них совпали только две! Точнее, там, где группа Weiss увидела одну планету, Lacedelli с коллегами увидели две разных.

Как же так получилось?

TOI-561 – сравнительно яркая солнцеподобная звезда немного легче и холоднее Солнца, удаленная от нас на 85.8 ± 0.5 пк. Ее параметры согласуются у обеих групп авторов: масса 0.785 ± 0.018 (Lacedelli) и 0.805 ± 0.03 (Weiss) солнечных масс, радиус 0.849 ± 0.007 (Lacedelli) и 0.83 ± 0.02 (Weiss), светимость близка к половине солнечной. Оба коллектива согласны с тем, что звезда обеднена тяжелыми элементами и отличается весьма зрелым возрастом. Европейцы осторожно пишут о нижнем пределе в 5 млрд. лет, а американцы более уверенно определяют возраст звезды в 10 ± 3 млрд. лет.

TOI-561 попала на 8 сектор TESS, которая наблюдала ее со 2 по 27 февраля 2019 года. Из-за сбоя на борту в течение 3.26 суток данные не поступали, и полное время наблюдений составило 20.22 суток. Кривая блеска звезды продемонстрировала три (как показалось сначала) транзитных сигнала с периодами 10.78 суток (TOI-561.01), 0.446 суток (TOI-561.02) и 16.4 суток (TOI-561.03). Последний сигнал включал в себя только два транзитных события примерно равной глубины.

Чтобы измерить массы планет, группа Lacedelli получила 82 замера лучевой скорости звезды с помощью спектрографа HARPS-N, средняя погрешность единичного замера составила 1.2 м/с. Группа Weiss с той же целью получила 59 замеров с помощью спектрографа HIRES, средняя погрешность достигла 1.4 м/с. Обе группы полностью подтвердили планетную природу двух внутренних планет и измерили их массу. Однако RV-сигнала с периодом 16.4 суток в данных не оказалось! Американцы остановились на том, что массу внешней планеты измерить не удалось (точнее, погрешности в определении массы оказались сравнимы с измеряемой величиной). Зато европейцы оказались более въедливы. 

Кроме двух RV-сигналов, соответствующих внутренним планетам, они обнаружили еще два – с периодами 25.62 и 73.23 земных суток. Анализ показал, что обе гипотетические планеты могли по одному разу пройти по диску звезды, иначе говоря, сигнал TOI-561.03 принадлежал не одной планете, а двум разным! Более внимательное изучение кривой блеска, полученной TESS, показало, что оба транзитных события имели близкую глубину, но разную продолжительность – около 5 и около 7 часов. Таким образом, у звезды TOI-561 оказалось не три, а четыре транзитных планеты!

TOI-561 b – планета с ультракоротким периодом, вращающаяся на расстоянии всего 2.65 звездных радиусов. Ее радиус – 1.423 ± 0.066 (Lacedelli) или 1.45 ± 0.11 (Weiss) радиусов Земли, здесь оценки обеих групп совпали. Однако оценки массы оказались разными – 1.59 ± 0.36 (Lacedelli) и 3.24 ± 0.83 (Weiss) масс Земли. Первая величина выглядит более надежной, однако для ее уточнения необходимы дальнейшие наблюдения. Соответственно, разными оказались и оценки средней плотности внутренней планеты – 3.0 ± 0.8 г/куб.см (Lacedelli) и 5.7 ^+2.2/_-1.7 г/куб.см (Weiss). Если американцы нашли, что внутренняя планета имеет железокаменный состав, то европейцы считают, что она содержит как минимум 25% воды.

TOI-561 c – мини-нептун с радиусом 2.88 ± 0.1 радиусов Земли, вращающийся на среднем расстоянии 0.0881 а.е. (22.1 звездных радиусов). Оценки массы второй планеты больше согласуются друг с другом – 5.4 ± 1 (Lacedelli) и 6.4 ± 2.4 (Weiss). Средняя плотность второй планеты составляет 1.3 ± 0.3 г/куб.см (Lacedelli) и 1.44 ± 0.58 г/куб.см (Weiss) – перед нами типичный мини-нептун.

Планеты с орбитальным периодом 16.4 суток, по-видимому, не существует. Зато существуют две другие – TOI-561 d и TOI-561 e.

Масса мини-нептуна TOI-561 d оценивается в 12.0 ± 1.3 масс Земли, что при радиусе 2.53 ± 0.13 радиусов Земли приводит к средней плотности 4.1 ± 0.8 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.157 ± 0.001 а.е. и делает один оборот за 25.62 ± 0.04 земных суток.

Четвертая планета TOI-561 e оказывается еще массивнее – 16.0 ± 2.3 масс Земли, что при радиусе 2.67 ± 0.11 радиусов Земли приводит к средней плотности 4.6 ± 0.9 г/куб.см. Она удалена от звезды на 0.327 ± 0.003 а.е., орбитальный период достигает 77.23 ± 0.39 земных суток. Если три внутренние планеты горячее Меркурия, то температурный режим внешней планеты оказывается промежуточным между температурными режимами Меркурия и Венеры.

---