Теплый Юпитер вращается вокруг прохладной звезды

Хотя уже были обнаружены сотни таких планет, вращающихся вокруг более крупных звезд, похожих на Солнце, редко можно увидеть крупные планеты, вращающиеся вокруг маломассивных звезд, и это открытие может помочь астрономам лучше понять формирование планет-гигантов.

«Это только пятая из наблюдаемых планет размером с Юпитер, проходящая транзитом через маломассивную звезду, и первая планета с таким длинным орбитальным периодом, что делает это открытие действительно захватывающим», — считает Калеб Каньяс, ведущий автор статьи и научный сотрудник НАСА по Земле и космосу.

Первоначально обнаруженный космическим аппаратом НАСА TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), астрономы охарактеризовали массу планеты, радиус и ее орбитальный период с помощью астрономического спектрографа HPF (искателя планет в обитаемой зоне), созданного командой штата Пенсильвания и установленного на 10-метровом телескопе Хобби — Эберли в обсерватории Мак-Дональд в Техасе.

«Транзитная планета размером с Юпитер поддается дальнейшим наблюдениям, чтобы увидеть, насколько хорошо орбита выровнена с осью вращения родительской звезды, и ограничить возможности её образования», — сказал Каньяс. «Кроме того, низкая масса звезды-хозяйки и длинный орбитальный период приводят к тому, что у Юпитера умеренная температура по сравнению с аналогичными планетами, обнаруженными с помощью космического телескопа НАСА Кеплер».

Звезда TOI-1899 — это маломассивный коричневый карлик на расстоянии около 419 световых лет от Земли. Планета TOI-1899 b составляет 2/3 массы Юпитера, на 10% больше по радиусу, чем Юпитер, и находится на расстоянии 0,16 астрономических единиц (а.е. — мера, определяемая как расстояние между Землей и Солнцем) от своей звезды. Таким образом полный год на TOI-1899 занимает всего 29 земных дней. Для сравнения, четыре другие транзитные планеты размером с Юпитер вокруг сопоставимых звезд завершают свои орбиты менее чем за 4 дня.

Планета была обнаружена TESS с помощью метода транзита, который ищет звезды, показывающие периодические спады яркости как контрольный признак того, что движущийся по орбите объект проходит перед звездой и блокирует часть ее света. Позже сигнал был подтвержден как планета с использованием точных наблюдений с помощью спектрографа HPF, который измеряет массу планеты, анализируя, как она вызывает начало колебания ее звезды.

С точки зрения образования и орбитальной эволюции, нет четкой разделительной линии между теплыми Юпитерами и большими планетами, даже более близкими к их звездам, более часто обнаруживаемым горячим Юпитерам.

«Теплые юпитеры, как TOI-1899 b, находятся на удивительно близкой орбите к своей звезде», — сказала Ребекка Доусон, доцент астрономии и астрофизики Пенсильванского университета и автор статьи. «Несмотря на то, что орбитальный период планеты велик по сравнению со многими другими планетами-гигантами, обнаруженными и охарактеризованными с помощью метода транзита, он по-прежнему помещает планету-гигант намного ближе к своей звезде, чем мы ожидаем от классических теорий образования. Подробное описание их физических и орбитальных свойств, архитектура системы и главной звезды — как это сделала команда HPF для TOI-1899 b — позволяют нам проверять теории о том, как планеты-гиганты могут формироваться или перемещаться так близко к своей звезде».

HPF (система поиска планет в обитаемой зоне) была доставлена ??на 10-метровый телескоп Хобби — Эберли в обсерватории Мак-Дональд в конце 2017 года и начала полноценные научные операции в конце 2018 года. HPF предназначена для обнаружения и определения характеристик планет в обитаемой зоне — области вокруг звезды, где планета может поддерживать жидкую воду на поверхности — вокруг ближайших коричневых карликов, но также способна проводить чувствительные измерения для планет за пределами обитаемой зоны.

«Этот теплый Юпитер — неотразимая цель для определения характеристик атмосферы в предстоящих миссиях, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба», — сказал Суврат Махадеван, профессор астрономии и астрофизики Пенсильванского университета, главный исследователь спектрографа HPF и автор статьи. «HPF сыграл решающую роль в том, чтобы помочь нам подтвердить это, но обнаружение второго транзита важно для очень точного определения его периода».

Помимо данных HPF, дополнительные данные были получены с помощью 3,5-метрового телескопа системы Ричи-Кретьен в Национальной обсерватории Китт-Пик (KPNO) в Аризоне и 3-метрового телескопа Шейна в обсерватории Лик для получения высококонтрастных изображений и фотометрических наблюдений с телескопом WIYN 0,9 м в KPNO, 0,5-метровым телескопом ARCSAT в обсерватории Апачи-Пойнт и 0,43-метровый телескоп в обсерватории Ричарда С. Перкина в Нью-Йорке.