TOI-824 b: плотный нептун из пустыни горячих нептунов
Категория: ЭкзопланетыИзмерена масса и средняя плотность еще одной планеты из «пустыни горячих нептунов».
Владислава Ананьева
Распределение планет на плоскости «орбитальный период – масса» или «орбитальный период – радиус» демонстрирует почти пустую область, называемую пустыней горячих нептунов. Пустыня горячих нептунов охватывает периоды короче 3-4 земных суток и массы планет от 8-10 масс Земли до примерно 1 массы Юпитера (и радиусы от ~2 до ~10 радиусов Земли). Планет с такими параметрами действительно очень мало, это подтверждают и транзитные обзоры, и программы поиска планет методом лучевых скоростей. По данным «Кеплера», менее 1% солнцеподобных (FGK) звезд имеют рядом с собой планеты с орбитальными периодами короче 4 суток и радиусами 2-6 радиусов Земли.
28 августа 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию горячего нептуна TOI-824 b. Транзитный кандидат был обнаружен на 11 и 12 секторах TESS (наблюдения проводились с 22 апреля по 18 июня 2019 года), в дальнейшем его планетную природу подтвердили методом лучевых скоростей с помощью спектрографов HARPS и PFS. Чтобы исключить загрязнение кривой блеска звезды возможными близкими источниками, авторы получили снимки ее окрестностей с высоким угловым разрешением на VLT. TOI-824 расположена на богато населенном звездном поле и окружена множеством слабых источников, влияние которых пришлось учесть, а радиус планеты – скорректировать примерно на 10%.
TOI-824 – оранжевый карлик спектрального класса K4 V, удаленный от нас на 63.7 ± 0.2 пк. Его масса оценивается в 0.71 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.695 ± 0.027 солнечных радиусов, светимость – в 0.195 ± 0.028 светимостей Солнца. Звезда отличается зрелым возрастом в 7.5 +1.8/-2.9 млрд. лет.
При радиусе 2.93 ± 0.20 радиусов Земли масса планеты TOI-824 b достигает 18.5 ± 1.9 масс Земли, что приводит к средней плотности 4.03 +0.98/-0.78 г/куб.см. TOI-824 b вращается вокруг своей звезды по круговой орбите на расстоянии 0.0218 ± 0.0003 а.е. (~6.73 звездных радиусов) и делает один оборот за 1.393 земных суток. Эффективная температура планеты оценивается в 1253 ± 38К.
- Планета TOI-824 b (показана зеленым кружком) на плоскости «масса – радиус» среди других транзитных экзопланет с измеренной массой. Черными кружками показаны горячие нептуны, обнаруженные TESS и NGTS. Цветными линиями показаны модельные соотношения масса-радиус для планет различного химического состава.
Авторы описали состав TOI-824 b многослойной моделью, включающей в себя железное ядро, силикатную мантию, слой водяного льда и водородно-гелиевую атмосферу. К сожалению, измеренному значению средней плотности удовлетворяет очень много вариантов такой модели, так что определить точный состав планеты не представляется возможным. В среднем на ядро приходится 27% полной массы планеты, на силикатную мантию – 38%, на воду – 31%, а масса атмосферы составляет всего 2.8 ± 0.8%.
По расчетам исследователей, TOI-824 b представляет интерес и для изучения свойств атмосферы методами трансмиссионной спектроскопии. Так, «Хаббл» мог бы обнаружить в атмосфере TOI-824 b водяной пар, спектрограф CRIRES+ на VLT – водяной пар и угарный газ, и т.д. Наблюдения этой системы в линиях нейтрального гелия помогут оценить современные темпы потери атмосферы. Впрочем, амплитуда трансмиссионного сигнала ожидается не слишком большой, так что в список первоочередных целей этот горячий нептун, скорее всего, не попадет.
Источник: https://arxiv.org/pdf/2008.11732.pdf