< Подборка новостей о нештатной посадке КА «Викрам» на поверхность Луны

В системе Kepler-88 открыта третья (не транзитная) планета

Методом лучевых скоростей обнаружена планета-гигант с минимальной массой ~3 масс Юпитера и орбитальным периодом ~1414 суток на эксцентричной орбите. Также существенно уточнены параметры двух внутренних планет.

---

Владислава Ананьева

«Кеплер» обнаружил множество планетных систем с планетами, близкими к орбитальным резонансам низкого порядка (это означает, что их орбитальные периоды относятся друг к другу как небольшие целые числа). В этом случае гравитационное взаимодействие планет приводит к заметным вариациям времени наступления транзитов. Анализ таких вариаций (тайминг транзитов или TTV-метод) позволяет обнаруживать дополнительные не транзитные планеты, а в случае, если обе резонансные планеты оказываются транзитными, измерять их массы.

Система Kepler-88 (KOI-142) была представлена в 2013 году. Она включает в себя одну транзитную планету – очень теплый нептун Kepler-88 b с орбитальным периодом 10.95 суток и радиусом 3.44 радиусов Земли, вращающейся вокруг молодой солнцеподобной звезды массой 0.99 ± 0.024 солнечных масс и радиусом 0.897 ± 0.016 солнечных радиусов. Транзиты Kepler-88 b заметно отклоняются от линейных эфемерид, что позволило почти сразу же обнаружить вторую (не транзитную) планету Kepler-88 c с массой около 200 масс Земли и орбитальным периодом ~22.34 суток. Орбиты обеих планет отличались небольшим, но заметным эксцентриситетом, чуть меньшим 0.06, а линии апсид находились в противофазе (т.е. угол между аргументами перицентров составил 180 ± 2°). 

6 сентября 2019 года в Архиве электронных препринтов появилась статья, посвященная открытию третьей планеты в этой системе. Чтобы подтвердить наличие второй планеты, измерить массу первой и поискать в системе дополнительные тела, авторы статьи с 2013 по 2019 годы измеряли лучевые скорости звезды Kepler-88 с помощью спектрографа HIRES. Всего было получено 40 замеров с погрешностью единичного замера 2.5-3 м/с. 

Помимо колебаний с периодом 22.27 ± 0.005 земных суток, явно обусловленных второй планетой, лучевая скорость звезды продемонстрировала еще одно колебание с периодом около 4 лет и полуамплитудой около 60 м/с, что свидетельствовало о наличии в этой системе планеты-гиганта на сравнительно широкой орбите. 

Чтобы уточнить параметры всех трех планет, авторы построили фотодинамическую модель этой системы, приняв во внимание как замеры лучевых скоростей, так и точное время транзитов планеты b. Это позволило довольно точно оценить параметры всех трех планет. Масса первой планеты оказалась равной 9.5 ± 1.2 масс Земли, что при радиусе 3.438 ± 0.076 радиусов Земли приводит к средней плотности 1.29 ± 0.16 г/куб.см – перед нами типичный нептун. Масса второй планеты Kepler-88 c оказалась равной 0.674 ± 0.017 масс Юпитера, а наклонение ее орбиты – 93.14 ± 0.68° – планета «почти транзитная». Орбитальный период второй планеты составил 22.2649 ± 0.0007 земных суток. Таким образом, подтвердилось, что планеты b и c очень близки к резонансу 2:1, а эксцентриситеты их орбит немного меньше 0.06.

Авторы отмечают, что массы второй планеты, полученные TTV-методом и методом лучевых скоростей, находятся в очень хорошем согласии друг с другом (0.685 и 0.67 ± 0.033 масс Юпитера).

Третья планета Kepler-88 d имеет минимальную массу (параметр m sin i) 3.02 ± 0.19 масс Юпитера. К сожалению, наклонение ее орбиты из имеющихся данных оценить не удалось, так что истинная масса остается неизвестной. Анализ динамической устойчивости показывает, что трехпланетная система остается устойчивой вплоть до массы третьей планеты ~20 масс Юпитера. Kepler-88 d вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 2.464 ± 0.035 а.е. и эксцентриситетом 0.43 ± 0.05, и делает один оборот за 1414 ⁺²⁷/_-23 земных суток. Расстояние между планетой и звездой меняется от 1.40 до 3.528 а.е., т.е. в 2.5 раза, ее средний температурный режим соответствует температурному режиму Главного пояса астероидов.

Впрочем, возможно, перед нами не одна эксцентричная планета, а суперпозиция двух планет-гигантов на круговых орбитах в резонансе 2:1 (при небольшом количестве RV-замеров эти два варианта трудно различимы). Авторы планируют провести плотный мониторинг лучевых скоростей звезды Kepler-88 в период с ноября 2019 года по июнь 2020 года (где-то в этот период Kepler-88 d должна пройти перицентр), и определить, какая из гипотез ближе к истине.

Источник: https://arxiv.org/pdf/1909.02427.pdf

---