HD 115477 b: горячий юпитер у быстро вращающейся F3-звезды
Категория: ЭкзопланетыПредставлена планета массой 2.8 масс Юпитера и радиусом 1.37 радиусов Юпитера, вращающаяся вокруг своей звезды на расстоянии 7.6 радиусов и делающая один оборот за 4.63 суток. Наклонение плоскости орбиты планеты к экватору звезды оценивается в 18 ± 11°.
Владислава Ананьева
Происхождение горячих юпитеров до сих пор является предметом обсуждения. По современным представлениям, планеты-гиганты формируются в протопланетном диске за снеговой линией их родительских звезд, где из-за конденсации ледяных пылинок скачком возрастает плотность пыли. Затем новорожденная планета-гигант может мигрировать внутрь системы, в итоге оказавшись на очень близкой к звезде орбите. Эта миграция может происходить плавно, благодаря взаимодействию молодого гиганта с протопланетным диском, а может включать эпизод планет-планетного рассеяния или перехода планеты на высокоэксцентричную орбиту с низким перицентром по механизму Козаи-Лидова. В дальнейшем такая высокоэксцентричная орбита скругляется приливными силами.
После спокойной миграции в протопланетном диске горячий юпитер оказывается на орбите, мало наклоненной к экватору звезды. Однако после высокоэксцентричной миграции итоговая орбита гиганта может оказаться резко наклоненной, полярной и даже ретроградной. Для определения наклонения орбиты планеты к экватору звезды обычно используют эффект Мак-Лафлина – характерное измерение средней лучевой скорости звезды во время транзита планеты.
19 декабря 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию горячего юпитера у быстро вращающейся звезды HD 115477 (TOI-778). Планета была обнаружена TESS на 10 секторе, прошла стандартную процедуру валидации, затем ее масса была измерена методом лучевых скоростей с помощью спектрографов Minerva-Australis, CORALIE, TRES и CHIRON.
HD 115477 – звезда спектрального класса F3 V, удаленная от нас на 162 ± 1 пк. Ее масса оценивается в 1.40 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 1.70 ± 0.05 солнечных радиусов, светимость в 5.76 ± 0.65 раза больше солнечной. Звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов – их примерно вдвое больше, чем в составе Солнца, и быстрым вращением (она делает один оборот всего за ~2.6 суток). Возраст HD 115477 составляет 1.95 ± 0.14 млрд. лет.
При радиусе 1.37 ± 0.04 радиусов Юпитера масса HD 115477 b достигает 2.8 ± 0.2 масс Юпитера, что приводит к средней плотности 1.3 ± 0.2 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.060 ± 0.003 а.е. (7.6 звездных радиусов) и эксцентриситетом 0.21 ± 0.04, и делает один оборот за 4.63361 суток. Эффективная температура HD 115477 b оценивается в 1561 ± 33 К.
Наблюдения эффекта Мак-Лафлина во время транзита позволило определить наклонение орбиты планеты к экватору звезды (точнее, его проекцию на небесную сферу) – оно оказалось равным 18 ± 11°. Поскольку мы видим звезду примерно со стороны экватора, истинный (трехмерный) угол должен мало отличаться от этой величины.
- Планета HD 115477 b (показана красной звездой и подписана как TOI-778 b) на плоскости «Эффективная температура звезды – Наклонение орбиты планеты» среди других планет с радиусом больше 0.7 радиусов Юпитера и орбитальным периодом короче 10 суток, для которых было измерено наклонение орбиты. Цвет символов показывает эксцентриситет орбиты планеты, цветовая шкала расположена справа от графика. Серыми звездочками показаны планеты с нулевым эксцентриситетом.
Учитывая не слишком большой возраст системы (~2 млрд. лет) и достаточно высокую температуру фотосферы звезды, исключающую наличие протяженного конвективного слоя, авторы приходят к выводу, что наклонение орбиты HD 115477 b сохранилось с момента формирования этой системы, а не уменьшилось в процессе эволюции под действием приливных сил. Следовательно, этот горячий юпитер оказался на своей текущей орбите в результате спокойной миграции в протопланетном диске, а не в результате планет-планетного рассеяния или взаимодействия с внешним компаньоном по механизму Козаи-Лидова.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2212.08242.pdf