GJ 463 b: массивный газовый гигант с тепловым режимом Урана
Категория: ЭкзопланетыУ сравнительно близкого (18.4 пк) красного карлика GJ 463 обнаружена планета массой 3.6 ± 0.4 масс Юпитера и орбитальным периодом 9.4 года.
Владислава Ананьева
Метод лучевых скоростей позволяет обнаруживать экзопланеты практически с любым наклонением орбит, однако у него есть важный недостаток. Регистрация колебаний лучевой скорости звезды, вызванных гравитационным влиянием планеты, позволяет определить только проективную, или минимальную массу планеты m sin i, где i – наклонение орбиты планеты к лучу зрения. В случае, когда угол i мал (система наблюдается «плашмя»), истинная масса планеты может многократно превышать минимальную. Если планета не является транзитной, определить ее наклонение нелегко. Для большинства планет, открытых методом лучевых скоростей, наклонение орбиты и истинная масса остаются неизвестными.
Однако если масса планеты достаточно велика, а сама она удалена от своей звезды на значительное расстояние, появляется возможность определить массу планеты с помощью астрометрии. Поскольку и звезда, и планета вращаются вокруг общего центра масс, видимое движение звезды по небесной сфере становится волнообразным, причем амплитуда «волн» пропорциональна истинной массе планеты. Амплитуда «волн» очень мала, поэтому, чтобы их зарегистрировать, необходимы специализированные космические телескопы. В настоящее время на орбите работает европейская астрометрическая миссия «Гайя». Данные, полученные «Гайей», позволяют оценить наклонение орбиты и истинную массу массивных RV-планет на широких орбитах.
Еще в ноябре 2022 года в журнале The Astronomical Journal была опубликована статья, посвященная открытию методом лучевых скоростей планеты-гиганта у сравнительно близкого красного карлика GJ 463. С апреля 2008 года по январь 2022 года авторы получили 55 измерений лучевой скорости звезды на спектрографе HRS и 19 на HIRES. Лучевая скорость звезды продемонстрировала колебание с периодом 3448 ± 110 суток и полуамплитудой 33.3 ± 3 м/с, не сопровождающееся никакими признаками звездной активности. Авторы пришли к выводу, что вокруг GJ 463 вращается планета-гигант.
GJ 463 – красный карлик спектрального класса M3 V, удаленный от нас на 18.365 ± 0.01 пк. Его масса оценивается в 0.49 ± 0.02 солнечных масс, радиус – в 0.49 ± 0.015 солнечных радиусов, светимость примерно в 29.6 раз меньше солнечной. Низкий уровень активности и сравнительно медленное вращение (период превышает 14 суток) говорит о зрелом возрасте в несколько миллиардов лет.
Минимальная масса (m sin i) GJ 463 b составляет 1.55 ± 0.15 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите с большой полуосью 3.53 ± 0.07 а.е. и эксцентриситетом 0.09 +0.18/-0.05, и делает один оборот за 9.44 ± 0.3 года. Температурный режим планеты близок к температурному режиму Урана.
Какова же истинная масса GJ 463 b?
2 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов появилась статья итальянского астронома Alessandro Sozzetti, посвященная измерению наклонения орбиты этой планеты с помощью данных, полученных астрометрическими миссиями «Гиппарх» и «Гайя». Исследователь нашел, что наклонение орбиты GJ 463 b составляет 153 ± 3° в случае проградной орбиты или 27 ± 3° в случае ретроградной. Истинная масса планеты оказывается равной 3.6 ± 0.4 масс Юпитера в первом случае и 3.4 ± 0.3 масс Юпитера во втором.
Формирование такой массивной планеты у такой легкой звезды непросто объяснить в рамках сценария аккреции на ядро. Возможно, при рождении GJ 463 была окружена массивным протопланетным диском, в котором развилась гравитационная неустойчивость.
Sozzetti отмечает, что 4-й релиз данных «Гайи», охватывающий 66 месяцев наблюдений и ожидающийся в конце 2025 года, позволит охватить большую часть витка гиганта GJ 463 b и существенно уточнить все параметры этой планеты.
Источники: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac8e05/meta
https://arxiv.org/pdf/2302.00413.pdf