GJ 3512 b: эксцентричная планета-гигант у близкого красного карлика
Категория: ЭкзопланетыМетодом лучевых скоростей обнаружена планета-гигант у тусклого красного карлика массой всего ~0.12 солнечных. По словам первооткрывателей, существование этой планеты бросает вызов современной теории планетообразования.
Владислава Ананьева
В первое же десятилетие экзопланетных исследований было замечено, что распространенность планет-гигантов коррелирует с массой родительской звезды – чем массивнее звезда, тем выше вероятность обнаружить рядом с нею массивную планету-гигант. Планеты красных карликов – наиболее легких звезд – в подавляющем большинстве имеют небольшие массы, меньше массы Нептуна. Однако нет правил без исключений. 27 сентября 2019 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию планеты-гиганта у близкого красного карлика с массой всего 0.123 ± 0.009 солнечных масс.
Несмотря на то, что красные карлики составляют большинство звезд Галактики, планет рядом с ними известно сравнительно немного. Это вызвано тусклостью M-звезд, затрудняющей исследования, а также высоким уровнем их активности, которая спадает с возрастом гораздо медленнее, чем у более массивных (солнцеподобных) звезд. Тем не менее, статистические исследования, проведенные как для транзитных планет, так и для планет, обнаруженных методом лучевых скоростей, говорят, что на каждый M-карлик приходится не менее 1-2.5 планет, преимущественно нептунов и суперземель.
Специально для поисков планет у красных карликов был организован обзор CARMENES, ведущий поиски методом измерения лучевых скоростей. К настоящему моменту длительность наблюдений в рамках этого обзора достигла 4 лет, что позволяет обнаруживать сравнительно долгопериодические планеты, находящиеся далеко за снеговой линией своих звезд.
GJ 3512 (LHS 252, LP 90-18) – тусклый красный карлик спектрального класса M5.5 V, удаленный от нас на 9.489 ± 0.008 пк. Радиус звезды составляет всего 0.139 ± 0.005 радиусов Солнца, светимость в 637 раз меньше солнечной. Звезда проявляет умеренную хромосферную активность, однако ее медленное вращение (период около 87 суток) говорит о зрелом возрасте в 3-8 млрд. лет. В целом звезда очень похожа на Проксиму Центавра – звезду, ближайшую к Солнцу.
Лучевая скорость GJ 3512 демонстрирует когерентные колебания с периодом 203.59 ± 0.14 земных суток и полуамплитудой ~72 м/с, не сопровождающиеся никакими маркерами звездной активности. Исследователи пришли к выводу, что эти колебания вызваны планетой с минимальной массой (m sin i) 0.463 ± 0.023 масс Юпитера, вращающейся вокруг родительской звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.338 ± 0.008 а.е. и эксцентриситетом 0.436 ± 0.004. Температурный режим планеты грубо является промежуточным между температурными режимами Юпитера и Сатурна.
Система GJ 3512 имеет самое высокое отношение массы планеты к массе звезды среди планетных систем M-звезд, обнаруженных методом лучевых скоростей, q = 0.0034. Однако это не предел – среди планетных систем, открытых с помощью гравитационного микролинзирования, встречаются и большие значения q.
Дополнительный дрейф лучевой скорости звезды свидетельствует о наличии в этой системе еще одной планеты на широкой орбите (с большой полуосью больше 1.2 а.е. и орбитальным периодом свыше 1390 суток). Возможно, планета b получила такой высокий эксцентриситет в результате планет-планетного рассеяния – в этом случае орбита внешней планеты тоже, скорее всего, будет эксцентричной.
Пока не ясно, как у такой маломассивной звезды образовались такие тяжелые планеты. Авторы предположили, что образование двух гигантов произошло не путем аккреции на ядро, как происходит формирование планет у большинства звезд, а благодаря гравитационной неустойчивости в протопланетном диске. Это могло случиться на самых ранних стадиях эволюции диска, когда в нем еще было много газа.
Благодаря близости к Солнцу и сравнительно широкой орбите система GJ 3512 оказалась прекрасной целью для астрометрической миссии «Гайя». Наблюдения «Гайи» уже помогли исключить для планеты b орбиты с наклонением меньше 8°, а значит, ее истинная масса не превышает 3.5 масс Юпитера. Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения «Гайи» позволят определить наклонение орбит обеих планет и тем самым – получить полное представление о строении этой интересной системы.
Источник: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1909/1909.12174.pdf