TOI-1416 b: горячая суперземля с паровой атмосферой
Категория: ЭкзопланетыПредставлена планета массой 3.5 масс Земли и радиусом 1.6 радиусов Земли, вращающаяся вокруг солнцеподобной звезды с периодом 1.07 суток. Ее низкая средняя плотность говорит о значительной доле воды.
Владислава Ананьева
Формально планетами с ультракороткими периодами называют экзопланеты с орбитальными периодами меньше 1 суток. В подавляющем большинстве радиусы этих планет меньше 2 радиусов Земли, а высокая средняя плотность говорит о железокаменном составе. Впрочем, из 126 планет с ультракороткими периодами массы измерены только у 34, так что здесь возможны сюрпризы. Например, часть планет, несмотря на близость к своей звезде и сильный нагрев, может быть обогащена водой и другими летучими веществами.
31 мая 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная измерению массы горячей суперземли TOI-1416 b. Орбитальный период этой планеты составляет 1.067 суток, так что формально она не является планетой с ультракоротким периодом, однако ее свойства близки к свойствам планет этой группы.
TOI-1416 – звезда главной последовательности спектрального класса G9 V (по некоторым признакам – K0 V), удаленная от нас на 55.04 ± 0.04 пк. Ее масса оценивается в 0.80 ± 0.04 солнечных масс, радиус – в 0.79 ± 0.04 солнечных радиусов, светимость составляет примерно треть солнечной. Низкая активность говорит о зрелом возрасте 7-14 млрд. лет, но, с другой стороны, для такого возраста звезда слишком быстро вращается. Авторы осторожно отмечают, что возраст звезды, во всяком случае, больше 1 млрд. лет.
TESS наблюдала TOI-1416 на 16, 23 и 50 секторах. Кривая блеска звезды продемонстрировала слабый транзитный сигнал с глубиной, соответствующей планете с радиусом 1.62 ± 0.06 радиусов Земли. Интересно, что отношение сигнал/шум единичного транзита составляет всего 3.6, так что обнаружить планету удалось, только накопив сигнал. После стандартной процедуры валидации авторы измерили массу кандидата методом лучевых скоростей с помощью спектрографов CARMENES, HARPS-N, APF, HIRES и iSHELL.
Масса планеты TOI-1416 b оказалась равной 3.48 ± 0.47 масс Земли, что приводит к средней плотности 4.5 +1.0/-0.8 г/куб.см. Эта средняя плотность слишком низка для железокаменного состава (на диаграмме Масса-Радиус планета лежит выше линии силикатных планет). Скорее всего, планета содержит значительную (1-15%) долю воды. Водородно-гелиевая атмосфера над железокаменным ядром крайне маловероятна, поскольку из-за близости к родительской звезде (равновесная температура TOI-1416 b оценивается в 1517 ± 39 К) водород должен быстро улетучиться. Атмосфера планеты может содержать гелий и/или тяжелые газы.
- Планета TOI-1416 b (показана красным цветом) на плоскости «Масса – Радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Коричневым цветом показаны планеты с периодами короче 2 суток. Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава, в частности, черной пунктирной линией показаны планеты в виде океана магмы с растворенными в нем 5.4% воды.
Помимо колебаний, вызванных транзитной планетой, лучевая скорость TOI-1416 демонстрирует еще одно колебание с периодом 29.53 суток и полуамплитудой 5.2 м/с, соответствующей планете с минимальной массой (m sin i) 21.6 ± 3 масс Земли. Однако авторов исследования смущает сильная близость этого периода к синодическому периоду Луны. Возможно, второе колебание отражает загрязнение спектра звезды лунным светом. Чтобы исключить такую возможность и подтвердить наличие второй планеты, необходимы дальнейшие наблюдения.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2305.18542.pdf