Найдена новая планетная система с экзогигантом с вытянутой орбитой!

На сегодняшний день нам известно, что планеты-гиганты формируются в протопланетном диске за снеговой линией, а затем, так или иначе, мигрируют внутрь системы.

Наиболее проработаны два сценария планетарной миграции:

1. Постепенное снижение орбиты по спирали благодаря взаимодействию с протопланетным диском, и переход на высокоэксцентричную орбиту после эпизода планет-планетного рассеяния.

2. Взаимодействие со звездным компаньоном. В дальнейшем резко эксцентричная орбита скругляется приливными силами главной в системе звезды.

Если миграция газового гиганта проходила согласно первому сценарию, получившийся горячий юпитер оказывается на круговой орбите, мало наклоненной к экватору звезды. В случае реализации второго сценария орбита планеты может оказаться эксцентричной и резко наклоненной, даже ретроградной (с обратным вращением).

Если у самых близких к звезде планет-гигантов (горячих юпитеров) под действием приливных сил скругление орбит происходит быстро, то у более далеких планет этот процесс может растянуться на миллиарды а то и десятки миллиардов лет. Как показали исследования множества чужих систем, орбиты газовых экзопланет с периодами больше 10 суток не успевают скруглиться и несут на себе следы прошлых взаимодействий.

На днях в arxiv была опубликована статья, посвященная открытию молодого транзитного гиганта HD 39474 b (TOI-201 b). Газовый гигант был обнаружен аппаратом TESS и подтвержден методом лучевых скоростей с помощью высокоточных спектрографов FEROS и HARPS.

HD 39474 (TOI-201) – молодая бело-желтая звезда, удаленная от нас на 373.5 св. года. Ее масса по данным TESS оценивается в 1.365 солнечных масс, радиус – в 1.422 солнечных радиусов, а светимость в 3.44 раза превосходит солнечную. Звезда отличается повышенным содержанием Калия – его в 1.7 раза больше, чем в составе нашего светила. Возраст звезды составляет 1.36 млрд. лет.

Исследуя эту звезду, ученые смогли обнаружить на кривой блеска двух транзитных кандидатов – один с периодом 5.8 суток и глубиной 118 ppm, соответствующей планете с радиусом в 1.48 радиуса Земли, второй с периодом 52.9 суток и глубиной 6780 ppm, соответствующей планете-гиганту.

Авторы исследования провели стандартную процедуру проверки подлинности звездных затмений TOI-201 (валидация) и вместе с тем смогли получить 52 замера ее лучевой скорости на FEROS и 39 замеров на HARPS, которые также показали, что помимо двух планет в этой системе на орбите, сопоставимой с Марсом, может быть суперюпитер.

Измерения осложнялись высокой активностью молодой звезды и ее быстрым вращением. В итоге массу внутренней планеты оценили в 37.5 масс Земли, а массу внешней - в 0.47 масс Юпитера. У газового гиганта удалось точно измерить массу и эксцентриситет орбиты.

TOI-201 b - это очень теплый, легкий газовый гигант, по свойствам чем-то похожий на Сатурн. Он вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.33 а.е. и эксцентриситетом 0.37. Температура на нем колеблется от 463 до 523°C. Возможно, из-за рэлеевского рассеивания света он предстанет нашему взору ярко синим безо всяких деталей. Сутки на b по расчётам составляют 9.6 ч.

Более ближняя к звезде планета TOI-201 с, которая, несмотря на множество подтверждений, пока носит статус кандидата, скорее всего является горячим нептуном. Температура планеты вероятно составляет 1090°C.

При оттоке водорода, характерном для горячих нептунов, возможно фотохимическое образование сложных органических соединений типа полиароматических углеводородов, которые затянут атмосферу горячего нептуна плотным черным смогом. Возможно, TOI-201 с предстанет перед нами черным газовым гигантом с пылающей ночной стороной. Сутки на нем могут составлять 8.4 ч.

Третье тело в системе точно определить пока не удалось, но судя по данным Gaia от 2019-2021 гг. на расстоянии в 1.631 а.е вокруг главной звезды может вращаться тело массой от 2.72 до 11.72 масс Юпитера. Самой достоверной считается модель с супергигантом в 6.34 раз массивнее Юпитера. Сутки на нем могут составлять от 2 до 3 ч. Возможно, третий объект планетной системы является субкоричневым карликом - чем-то промежуточным между "нормальными коричневыми карликами" и планетами. А может это и вправду суперюпитер.

Если это планета, то ее возможная температура составляет -7°C, что сделает этот гипотетический газовый гигант хорошей целью для поиска экзолун.