Первая регистрация несферичной формы у экзопланеты?
Оригинал взят у za_neptunie в Первая регистрация несферичной формы у экзопланеты?
Схематическое изображение сплюснутости нашей планеты. Источник.
Вчера в Архиве.орг появилась свежая публикация. В ней группа китайских астрономов решили поискать следы сплюснутости экзопланет в опубликованных данных телескопа Кеплер. Сплюснутость любой планеты равна отношению разницы между экваториальным и полярным диаметром к диаметру экватора. Наибольшая известная сплюснутость в Солнечной Системе наблюдается у планеты Сатурн:
Таблица известных свойств планеты Солнечной Системы. Сплюснутость отмечена в столбце с названием oblateness. Источник.
Для поиска сплюснутости у планетных кандидатов телескопа Кеплер авторы предварительно отобрали несколько из них по следующим критериям:
Задача, которую попытались решить авторы публикации, оказалась не простой. Кроме неизвестной сплюснутости также неизвестен угол наклона оси вращения планеты к планетной орбите. Более наглядно это можно увидеть на двух схемах ниже:
Как следует из схем выше, сплюснутость транзитной планеты должна вызывать два «скачка» в яркости звезды (первый во время начала затмения планеты, второй во время его окончания). Эти скачки можно увидеть на следующем моделирование (standart model):
При учете модели сплюснутости (oblateness model) эти скачки соответственно исчезают. На первом этапе авторы проанализировали четыре планетных кандидата: HAT-P-7b (KOI 2.01), KOI 686.01, KOI 197.01 и KOI-423.01 (Кеплер-39b). После прогона всех возможных решений уравнения из двух неизвестных такие скачки удалось обнаружить только у одной подтвержденной планеты Кеплер-39b. Её измеренная масса составляет 18 масс Юпитера. В связи с этим можно даже поспорить является ли этот объект массивной планетой или легким коричневым карликом (одни считают, что граница раздела находиться на 13 массах Юпитера, другие на 30 массах Юпитера). Измеренная сплюснутость у Кеплер-39b составила 0.22(0.11), что значительно превышает значение для нашего рекордсмена - Сатурна. В остальных случаях удалось получить лишь верхние пределы: у HAT-P-7b < 0.067, у KOI-686.01 < 0.251, у KOI-197.01 < 0.186.
Интересно, что недавно и российский астроном Дмитрий Валерьевич Бисикало занялся изучением этого вопроса. Здесь мы уже обсуждали с moisav эту тему. Кратко об этом исследование можно прочитать здесь:
"Участники Проекта в 2013 г. опубликовали серию статей, указывающих на возможность формирования замкнутых несферических атмосфер у экзопланет типа «горячий Юпитер». Сам факт существования таких оболочек принципиально важен для понимания физики процессов протекающих в экзопланетах, поэтому опубликованные результаты вызвали большой интерес. В частности, для проверки этой гипотезы уже в ноябре 2013 г. было выделено наблюдательное время на космическом телескопе им. Хаббла.
…
По результатам выполнения Проекта планируется выработка рекомендаций для многочисленных российских и зарубежных наблюдателей, использующих как наземные, так и космические телескопы, по учету несферичности атмосфер экзопланет при интерпретации фотометрических и спектральных наблюдений
Ожидаемые результаты:
По результатам проведенных работ планируется издание 1 монографии. В 2014 г. участники Проекта получили предложение об участии в написании коллективной монографии «Characterizing stellar and exoplanetary environments» (издательство Springer) с изложением опубликованных в 2013 г. результатов об открытии несферических атмосфер экзопланет. В случае получения гранта РНФ результаты, полученные в ходе выполнения Проекта, также войдут в соответствующие главы монографии. Также планируется публикация 7-8 статей: в первый год планируется разработка модели и кода и опубликование 1 статьи, а, начиная со 2-го года, ожидаемая публикационная активность будет на уровне 2-3 статей в год.
Или в абстрактах майской конференции в Москве по экзопланетам, организованной ИКИ:
ТРЕХМЕРНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭКЗОПЛАНЕТЫ WASP-12B СО ЗВЕЗДОЙ
Бисикало Д.В. (Институт астрономии РАН, Москва)
Кайгородов П.В. (Институт астрономии РАН, Москва)
Ионов Д.Э. (Институт астрономии РАН, Москва)
Шематович В.И. (Институт астрономии РАН, Москва)
Lammer H. (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria)
Fossati L. (Argelander Institut fur Astronomie der Universitat Bonn, Bonn, Germany)
Наблюдения, проведенные в 2009 году с использованием телескопа им. Хаббла перевели WASP-12b в класс наиболее загадочных экзопланет - система показала наличие раннего начала затмения в ближнем ультрафиолетовом диапазоне, что может быть объяснено наличием плотного, оптически-толстого вещества перед планетой, на расстоянии 4-5 ее радиусов. В работе представлены результаты трехмерного газодинамического моделирования взаимодействия экзопланеты WASP-12b и ее родительской звезды, по результатам моделирования описано течение вещества в системе. В частности, показано, что переполнение полости Роша планетой приводит к возникновению существенного оттока вещества ее верхней атмосферы через окрестности точек L1 и L2 . Вследствие сохранения углового момента поток из точки L1 отклоняется в сторону орбитального движения планеты, а поток из точки L2 - в противоположную сторону, что приводит к формированию асимметричной оболочки вокруг планеты. Сверхзвуковое движение планеты в газе звездного ветра ведет к образованию отошедшей ударной волны сложной формы. Наличие отошедшей ударной волны замедляет отток вещества через точки L1 и L2, что позволяет говорить о наличии стационарной несферичной атмосферы у экзопланет подобного типа.
Тот факт, что для проверки этой гипотезы было выделенно наблюдательное время на дорогостоящем телескопе Хаббл, говорит об важности этого исследования. Поэтому вероятно в ближайшее время тема изучения несферичности формы экзопланет получит дальнейшее развитие.
Схематическое изображение сплюснутости нашей планеты. Источник.
Вчера в Архиве.орг появилась свежая публикация. В ней группа китайских астрономов решили поискать следы сплюснутости экзопланет в опубликованных данных телескопа Кеплер. Сплюснутость любой планеты равна отношению разницы между экваториальным и полярным диаметром к диаметру экватора. Наибольшая известная сплюснутость в Солнечной Системе наблюдается у планеты Сатурн:
Таблица известных свойств планеты Солнечной Системы. Сплюснутость отмечена в столбце с названием oblateness. Источник.
Для поиска сплюснутости у планетных кандидатов телескопа Кеплер авторы предварительно отобрали несколько из них по следующим критериям:
Кандидаты с радиусом меньше двух радиусов Юпитера (чтобы отсеять возможные двойные затменные звезды);
Орбитальный период длиннее 15 суток. У таких планет приливная синхронизация наступает больше, чем за 250 миллионов лет. Считается, что у приливно запертой планеты сплюснутость стремиться к нулю, так как она зависит от периода вращения планеты;
Не касательные транзиты. Касательными транзитами называют транзиты, во время которых планеты затмевают свою звезду лишь частично.
Ожидаемый уровень сигнал-шума (SNR) для каждого транзита выше 0.1 при предположение, что сплюснутость равна сплюснутости Сатурна (рекордсмена Солнечной Системы).
Задача, которую попытались решить авторы публикации, оказалась не простой. Кроме неизвестной сплюснутости также неизвестен угол наклона оси вращения планеты к планетной орбите. Более наглядно это можно увидеть на двух схемах ниже:
Как следует из схем выше, сплюснутость транзитной планеты должна вызывать два «скачка» в яркости звезды (первый во время начала затмения планеты, второй во время его окончания). Эти скачки можно увидеть на следующем моделирование (standart model):
При учете модели сплюснутости (oblateness model) эти скачки соответственно исчезают. На первом этапе авторы проанализировали четыре планетных кандидата: HAT-P-7b (KOI 2.01), KOI 686.01, KOI 197.01 и KOI-423.01 (Кеплер-39b). После прогона всех возможных решений уравнения из двух неизвестных такие скачки удалось обнаружить только у одной подтвержденной планеты Кеплер-39b. Её измеренная масса составляет 18 масс Юпитера. В связи с этим можно даже поспорить является ли этот объект массивной планетой или легким коричневым карликом (одни считают, что граница раздела находиться на 13 массах Юпитера, другие на 30 массах Юпитера). Измеренная сплюснутость у Кеплер-39b составила 0.22(0.11), что значительно превышает значение для нашего рекордсмена - Сатурна. В остальных случаях удалось получить лишь верхние пределы: у HAT-P-7b < 0.067, у KOI-686.01 < 0.251, у KOI-197.01 < 0.186.
Интересно, что недавно и российский астроном Дмитрий Валерьевич Бисикало занялся изучением этого вопроса. Здесь мы уже обсуждали с moisav эту тему. Кратко об этом исследование можно прочитать здесь:
"Участники Проекта в 2013 г. опубликовали серию статей, указывающих на возможность формирования замкнутых несферических атмосфер у экзопланет типа «горячий Юпитер». Сам факт существования таких оболочек принципиально важен для понимания физики процессов протекающих в экзопланетах, поэтому опубликованные результаты вызвали большой интерес. В частности, для проверки этой гипотезы уже в ноябре 2013 г. было выделено наблюдательное время на космическом телескопе им. Хаббла.
…
По результатам выполнения Проекта планируется выработка рекомендаций для многочисленных российских и зарубежных наблюдателей, использующих как наземные, так и космические телескопы, по учету несферичности атмосфер экзопланет при интерпретации фотометрических и спектральных наблюдений
Ожидаемые результаты:
По результатам проведенных работ планируется издание 1 монографии. В 2014 г. участники Проекта получили предложение об участии в написании коллективной монографии «Characterizing stellar and exoplanetary environments» (издательство Springer) с изложением опубликованных в 2013 г. результатов об открытии несферических атмосфер экзопланет. В случае получения гранта РНФ результаты, полученные в ходе выполнения Проекта, также войдут в соответствующие главы монографии. Также планируется публикация 7-8 статей: в первый год планируется разработка модели и кода и опубликование 1 статьи, а, начиная со 2-го года, ожидаемая публикационная активность будет на уровне 2-3 статей в год.
Или в абстрактах майской конференции в Москве по экзопланетам, организованной ИКИ:
ТРЕХМЕРНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭКЗОПЛАНЕТЫ WASP-12B СО ЗВЕЗДОЙ
Бисикало Д.В. (Институт астрономии РАН, Москва)
Кайгородов П.В. (Институт астрономии РАН, Москва)
Ионов Д.Э. (Институт астрономии РАН, Москва)
Шематович В.И. (Институт астрономии РАН, Москва)
Lammer H. (Space Research Institute, Austrian Academy of Sciences, Graz, Austria)
Fossati L. (Argelander Institut fur Astronomie der Universitat Bonn, Bonn, Germany)
Наблюдения, проведенные в 2009 году с использованием телескопа им. Хаббла перевели WASP-12b в класс наиболее загадочных экзопланет - система показала наличие раннего начала затмения в ближнем ультрафиолетовом диапазоне, что может быть объяснено наличием плотного, оптически-толстого вещества перед планетой, на расстоянии 4-5 ее радиусов. В работе представлены результаты трехмерного газодинамического моделирования взаимодействия экзопланеты WASP-12b и ее родительской звезды, по результатам моделирования описано течение вещества в системе. В частности, показано, что переполнение полости Роша планетой приводит к возникновению существенного оттока вещества ее верхней атмосферы через окрестности точек L1 и L2 . Вследствие сохранения углового момента поток из точки L1 отклоняется в сторону орбитального движения планеты, а поток из точки L2 - в противоположную сторону, что приводит к формированию асимметричной оболочки вокруг планеты. Сверхзвуковое движение планеты в газе звездного ветра ведет к образованию отошедшей ударной волны сложной формы. Наличие отошедшей ударной волны замедляет отток вещества через точки L1 и L2, что позволяет говорить о наличии стационарной несферичной атмосферы у экзопланет подобного типа.
Тот факт, что для проверки этой гипотезы было выделенно наблюдательное время на дорогостоящем телескопе Хаббл, говорит об важности этого исследования. Поэтому вероятно в ближайшее время тема изучения несферичности формы экзопланет получит дальнейшее развитие.