HIP 66074 b/Gaia-3 b: газовый гигант на предельно эксцентричной орбите
Категория: ЭкзопланетыСовместное применение астрометрии и метода лучевых скоростей позволило измерить массу и наклонение орбиты массивного гиганта у оранжевого карлика HIP 66074.
Владислава Ананьева
Поиск экзопланет при помощи астрометрии остается перспективным, но очень трудоемким и ненадежным методом. К настоящему времени этим способом достоверно открыто всего три экзопланеты из 5.6 тысяч. Тем не менее, у астрометрии большое будущее. Ожидается, что после завершения миссии «Гайя» в 2025 году обработка данных из пятого релиза (DR5) позволит обнаружить несколько десятков тысяч(!) планет-гигантов.
Пока исследователям доступны данные третьего релиза DR3, опубликованные 13 июня 2022 года. Из более чем 800 тысяч звезд, демонстрирующих астрометрические признаки двойственности, для 169 тыс. получены орбитальные решения. Большинство обнаруженных компаньонов являются маломассивными звездами, около 1.9 тысяч – коричневыми карликами, и лишь у 72 компаньонов массы не превышают 20 масс Юпитера.
Одной из звезд с маломассивным компаньоном стала HIP 66074. С этой системой связана почти детективная история. Так, «Гайя» обнаружила, что оранжевый карлик HIP 66074 движется по небесной сфере по орбите с большой полуосью 0.21 ± 0.03 тысячных угловой секунды и делает один оборот за 297 ± 3 суток. Поперечник орбиты звезды соответствовал планете с массой около 7 масс Юпитера. Амплитуда колебаний лучевой скорости звезды в этом случае должна достигать ~300 м/с. Лучевые скорости звезды в течение нескольких лет измерялись спектрометром HIRES. Он действительно обнаружил колебания лучевой скорости HIP 66074 с периодом около 300 суток, но амплитуда этих колебаний была в 15 раз меньше ожидаемой и составила ~20 м/с.
Чтобы разобраться в этой странной ситуации, группа итальянских астрономов с 4 июня 2022 года по 30 апреля 2023 года (т.е. в течение 330 суток, чтобы полностью охватить орбитальный период предполагаемой планеты) получила 60 измерений лучевой скорости HIP 66074 на спектрографе HARPS-N со средней точностью 1.25 м/с. Хотя большую часть времени лучевая скорость звезды менялась мало, несколько измерений показали резкое изменение лучевой скорости, что соответствовало наличию планеты на эксцентричной орбите.
- Лучевая скорость звезды HIP 66074 в зависимости от орбитальной фазы. Черными точками показаны измерения, полученные на HIRES, красными точками – на HARPS-N. Синей линией показана наилучшая кеплеровская кривая, описывающая орбиту с эксцентриситетом 0.948.
Тем самым загадка была решена. Вокруг звезды HIP 66074 действительно вращается массивная планета, а малая амплитуда колебаний лучевой скорости объяснилась малым углом наклонения ее орбиты к лучу зрения (орбита расположена к нам практически «плашмя»).
HIP 66074 (Gaia-3, GJ 9452) – поздний оранжевый карлик (по другим данным – ранний красный карлик), удаленный от нас на 35.37 ± 0.03 пк. Его масса оценивается в 0.705 ± 0.025 солнечных масс, радиус – в 0.69 ± 0.013 солнечных радиусов, светимость в 6.6 раз меньше солнечной. Звезда отличается зрелым возрастом в 7.9 +4.9/-4.1 млрд. лет.
На расстоянии 43.8 угловых секунд (~1550 а.е. в проекции на небесную сферу) располагается тусклый звездный компаньон со светимостью в 6 тыс. раз меньше солнечной. Масса компаньона оценивается в 0.076 ± 0.001 масс Солнца – это или тяжелый коричневый карлик, или очень маломассивная звезда.
Минимальная (m sin i) масса планеты HIP 66074 b составляет 0.79 ± 0.05 масс Юпитера. Однако наклонение орбиты оценивается лишь в 6.5°, поэтому физическая масса планеты гораздо больше и достигает 5 ± 2 масс Юпитера. Гигант вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.799 +0.035/-0.024 а.е. и эксцентриситетом 0.948 ± 0.004, и делает один оборот за 311 +22/-18 суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 0.042 а.е. в перицентре до 1.556 а.е. в апоцентре, т.е. в 37 раз.
HIP 66074 b относится к редкому типу массивных планет-гигантов на резко эксцентричных орбитах, таких, как HD 80606 b, HD 7449A b и HD 20782 b. Интересно, что у всех родительских звезд этих планет есть звездные компаньоны на широких орбитах, что естественно объясняет высокий эксцентриситет орбит механизмом Козаи-Лидова.
Источник: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2023/09/aa47329-23.pdf