Суперземля и мини-нептун у близкого оранжевого карлика TOI-836

Владислава Ананьева Применение к экзопланетам сразу и транзитного метода, и метода лучевых скоростей позволяет измерять их ключевые параметры – массу, радиус и среднюю плотность, поэтому астрономы стремятся измерить массы как можно большего количества транзитных экзопланет. Особый интерес в этом смысле представляют небольшие планеты – мини-нептуны и суперземли, не имеющие аналогов в Солнечной системе. Основной «фабрикой», поставляющей в настоящее время новые планеты научному сообществу, является миссия TESS. В отличие от «Кеплера», наблюдавшего преимущественно тусклые звезды, TESS ведет фотометрический мониторинг сравнительно ярких звезд, у которых возможно измерять массы планет методом лучевых скоростей. Нередко удается обнаружить и многопланетные системы, в которых по диску родительской звезды проходит сразу несколько планет.  16 августа 2022 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двухпланетной системы у звезды HIP 73427, получившей также наименование TOI-836. Планеты были обнаружены TESS и подтверждены методом лучевых скоростей. Одна из планет попадает в зазор Фултона, вторая является типичным мини-нептуном. TOI-836 (HIP 73427, LTT 5972) – оранжевый карлик спектрального класса K7 V, удаленный от нас на 27.50 ± 0.03 пк. Его масса оценивается в 0.68 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 0.665 ± 0.01 солнечных радиусов, светимость примерно вшестеро меньше солнечной. Звезда отличается пониженным содержанием тяжелых элементов – их примерно в 1.9 раза меньше, чем в составе Солнца. TESS наблюдала звезду TOI-836 на 11 и 38 секторе. Кривая блеска звезды продемонстрировала два транзитных сигнала с периодами 3.817 и 8.595 суток и глубиной, соответствующей планетам с радиусами 1.70 ± 0.07 и 2.59 ± 0.09 радиусов Земли, соответственно. Поскольку наблюдать транзиты таких небольших планет с Земли затруднительно (мелкие транзиты замываются звездными мерцаниями, вызванными турбулентностью земной атмосферы), исследователи пронаблюдали звезду также с помощью спутника ChEOPS. После валидации обоих кандидатов их массы измерили методом лучевых скоростей с помощью спектрографов HARPS, HIRES и PFS. Масса внутренней планеты TOI-836 b оказалась равной 4.5 ± 0.9 масс Земли, что приводит к средней плотности 5.02 ^+0.36/_-0.44 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на среднем расстоянии 0.0422 ± 0.0009 а.е., ее эффективная температура достигает 871 ± 36 К. Масса внешней планеты TOI-836 c оценивается в 9.6 ± 2.7 масс Земли, что приводит к средней плотности 3.06 ^+0.48/_-0.54 г/куб.см. Орбита внешней планеты слегка эксцентрична, большая полуось орбиты составляет 0.075 ± 0.002 а.е. Эффективная температура TOI-836 c составляет 665 ± 27 К.  На диаграмме Масса-Радиус планета b лежит ниже линии воды, но чуть выше линии силикатов. Маловероятно (хотя полностью не исключено), что ее окутывает протяженная водородная атмосфера, однако планета почти наверняка содержит значительную фракцию воды (с учетом эффективной температуры – в виде пара, закритического флюида и высокотемпературных льдов). Планета c, напротив, должна иметь заметную водородно-гелиевую атмосферу, водную мантию и железокаменное ядро. Благодаря яркости родительской звезды обе планеты будут хорошей целью для JWST, который сможет изучить свойства атмосфер обеих планет методами трансмиссионной спектроскопии.