< Астрономы зафиксировали мощнейшую за три года вспышку на Солнце

Спектрограф ESPRESSO уточнил массу Проксимы b и эксцентриситет ее орбиты

Наблюдения Проксимы Центавра с помощью высокоточного спектрографа ESPRESSO позволили подтвердить наличие потенциально обитаемой планеты Проксима b, уточнить ее свойства, а также обнаружить новый планетный кандидат с массой ~0.29 масс Земли и орбитальным периодом 5.15 земных суток.

---

Владислава Ананьева

Измерение лучевых скоростей звезд позволяет вести поиск планет с массами вплоть до нескольких масс Земли, а у маломассивных красных карликов – и с массами меньше земной. В отличие от транзитного метода, метод лучевых скоростей способен обнаруживать планеты в широком диапазоне наклонений орбит, что делает его более универсальным. Однако при этом очень важно учитывать собственную активность звезды, которая тоже приводит к колебаниям фотосферы и тем самым может имитировать RV-сигналы от планет. Комплексные наблюдения, сочетающие фотометрический мониторинг и высокоточные спектральные измерения, позволяют разделить RV-сигналы, обусловленные звездной активностью и наведенные гравитационными возмущениями со стороны планет.

Для поиска маломассивных планет, наводящих на свои звезды колебания малой амплитуды (всего несколько метров в секунду), необходимы высокоточные спектрографы. Долгое время лидером был спектрограф HARPS, установленный на 3.6-метровом телескопе Южно-Европейской обсерватории в Ла Силья, Чили, чья внутренняя точность достигала 0.8-1 м/с. Близкую точность имеет еще несколько инструментов – HIRES на Кеке (апертура 10 м), PFS на 6.5-метровом телескопе Магеллан II в Ла Кампанья, а с 2012 года – еще и HARPS-N (аналог HARPS в северном полушарии), установленный на 3.6-метровом телескопе TNG в Ла Пальма.

Почти два десятилетия возможности метода лучевых скоростей ограничивались инструментальной точностью в ~1 м/с. Однако для поисков маломассивных, потенциально обитаемых планет требуется гораздо большая точность. Так, Земля, вращаясь вокруг Солнца, наводит на него колебания с полуамплитудой всего 9 см/с! Назревала необходимость в создании спектрографов нового поколения, и первым из них стал ESPRESSO.

Внутренняя точность спектрографа ESPRESSO, установленного на VLT, достигает 10 см/с. Спектрограф увидел первый свет в конце 2017 года, научные наблюдения начались в октябре 2018 года. Одной из целей нового инструмента стала Проксима Центавра – ближайшая к Солнцу звезда, тусклый красный карлик, в обитаемой зоне которого в 2016 году была найдена планета с проективной массой ~1.27 масс Земли. Статья, посвященная новым наблюдениям Проксимы, 27 мая 2020 года была опубликована в Архиве электронных препринтов.

Авторы получили 67 замеров лучевой скорости звезды, из которых 4 замера были удалены как недостаточно качественные или же полученные во время вспышек. Средняя точность оставшихся 63 замеров составила 0.26 м/с. Главным источником погрешности стал фотонный шум, обусловленный недостаточной яркостью звезды – несмотря на близость к Солнцу, Проксима светит так слабо, что ее видимая звездная величина достигает +11.13. 

Даже умеренное количество замеров позволило авторам легко подтвердить наличие планеты Проксима b. Объединив же свои данные с данными первооткрывателей этой планеты (147 замеров лучевой скорости на HARPS и 77 на UVES), они смогли существенно уточнить ее параметры. Минимальная, или проективная, масса Проксима b (параметр m sin i) составляет теперь 1.173 ± 0.086 масс Земли, орбитальный период – 11.1842 ± 0.0007 земных суток. Если первооткрыватели получили только верхний предел на эксцентриситет орбиты планеты (< 0.35), то, согласно новым данным, он составляет 0.11 ^+0.08/_-0.07, что сравнимо с эксцентриситетом орбиты Марса. 

Рассмотрев только данные, полученные ESPRESSO (как наиболее точные), исследователи обнаружили слабый, но заметный RV-сигнал с полуамплитудой 0.44 ± 0.13 м/с и периодом 5.15 земных суток, не сопровождающийся никакими признаками звездной активности. Если он вызывается планетой, то ее минимальная масса составит 0.29 ± 0.08(!) масс Земли, а эффективная температура – 330 ± 30К. Однако сами авторы признают, что статистическая достоверность 5.15-суточного сигнала пока невелика, и для его подтверждения потребуются дополнительные наблюдения.

Опираясь на данные, полученные ESPRESSO, авторы исследования исключили наличие в обитаемой зоне Проксимы и ближе планет с проективными массами больше ~0.6 масс Земли.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2005.12114.pdf

---