TESS нашел очередную планету-гиганта у красного карлика

До сих пор считалось, что такие большие планеты не могут образовываться у таких маленьких карликов. Пока их известно всего пять. Однако TOI-530b, всего на 17% меньше Юпитера, каждые 6,39 дня вращается вокруг вдвое меньшей Солнца звезды. Статья принята к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а пока на сервисе arXiv доступен ее препринт. На самом деле M-карлики — популярные звезды для исследования экзопланет. Во-первых, они отлично подходят для метода лучевых скоростей, поскольку изменения более значительны, чем изменения вокруг звезд, подобных Солнцу, что позволяет получить, например, точное значения массы. Во-вторых, их небольшие звездные радиусы приводят к большему соотношение радиусов планеты и звезды, способствует быстрому выявлению транзита и последующим фотометрическим наблюдением.

Да и сами планеты вокруг карликов М-типа также являются привлекательными источниками для определения характеристик атмосферы с помощью спектроскопии, поскольку дают более высокое отношение сигнал-шум, чем эквивалентные системы со звездами других типов. Из-за низкой светимости, пригодная для жизни зона M карликов находится ближе к звезде, что упрощает поиск планет с потенциальными биомаркерами.

Однако, несмотря на то, что M-карлики являются самым многочисленным звездным населением в нашем Млечном Пути, мимо проходят всего пять планет-гигантов: Кеплер-45b, HATS6b, NGTS-1b, HATS-71b и TOI-1899b. Хотя за последние два десятилетия транзитных планет-гигантов, то есть планет с массой в 0,3 Юпитера, обнаружили более тысячи.

Считается, что недостаток таких систем вызвана неудачными условиями для роста массивного ядра. Планете нужно успеть набрать себе материала из протопланетного диска звезды до того, как он рассеется, а из-за низкой поверхностной плотности в маленьких звезд это происходит довольно быстро. Астрономическая статистика говорит, что вокруг мало массивных звезд в основном вращаются планеты с радиусами от 1 до 4 земных. Астрономы даже предполагают, что некоторые из них могут быть голыми ядрами газовых гигантов. Наблюдения с помощью микро линзирования помогли найти множество холодных Юпитеров на расстоянии более одной астрономической единицы от М-карликов, указывает на то, что планеты-гиганты, вероятно, не редкость. Хотя они могли попасть на свои орбиты благодаря гравитационной нестабильности.

Впрочем, несмотря на это, мы все-таки знаем пять планет-гигантов вокруг таких звезд. До сих пор не понятно, как они оказались на своих короткопериодических орбитах (до 30 дней). Поэтому астрономы из Университета Цинхуа в Пекине начали просматривать данные космического телескопа для исследования транзитных экзопланет TESS.

Исследователи установили порог массы звезды между 0,08 и 0,65 солнечной и, учитывая низкую частоту появления горячих Юпитеров, искали именно транзиты, а не полагались на радиальные скорости. В результате ученые проанализировали более 30 000 наборов фотометрических данных с 15 декабря 2018 по 13 января 2021 и нашли на расстоянии 481,5 световых лет от нас тусклого красного карлика. Его радиус составляет всего 0,54 солнечного, а масса — 0,53 солнечных. Светимость звезды составляет всего 0,049 солнечной, что делает ее одной из самых слабых звезд, доступных для наземной спектроскопии. По изменению блеска, нашли и ее планету. TOI-530b оказалась гораздо более впечатляющей — с радиусом в 0,83 юпитерианского и массой в 0,4 Юпитера. Она стала шестой транзитной планетой-гигантом на орбите звезды М-типа, что делает ее ценным объектом для дальнейшего изучения истории формирования и миграции подобных планет.

Вокруг своей звезды TOI-530b вращается каждые 6,39 дня и несмотря на то, что исследовать атмосферные свойства TOI-530b сложно из-за слабости родительской звезды, она позволит определить угол наклона, что поможет понять, как она у своей звезды оказалась. Планета ждет новой серии наблюдений с 12 октября по 2 декабря 2021

Исследователи настаивают на том, что горячих массивных планет-гигантов на расстоянии менее астрономической единицы вокруг M-карликов недостаточно, однако TOI-530b указывает на возможную корреляцию между образованием горячей планеты- гиганта и метал личностью ее родительской звезды. Родительские звезды четырех известных транзитных планет-гигантов вместе с TOI-530, богатые металлами, однако этого мало, чтобы отследить связь. Через небольшую выборку сделать однозначные выводы сложно, однако астрономы считают, что если родительская звезда богата металлами, она может компенсировать слабость протопланетного диска. Металлы теоретически могут поставлять более твердый материал, который планета может использовать для аккреции. Тем более, что альтернативный вариант, который предлагает миграцию подобных планет-гигантов ближе к таким звездам, вряд ли является основным механизмом. Телескоп ТESS нашел две новые молодые планетарные системы, TESS нашел газовую планету в двойной системе с белым карликом, TESS впервые зафиксировал систему из шести затменных звезд, TESS зафиксировал коричневый карлик на короткой орбите у красного карлика Фото в анонсе: NASA's Goddard Space Flight Center

Перевод материала nauka.ua