Эксцентричный и плотный мини-нептун у молодой звезды HD 18599

Владислава Ананьева Для лучшего понимания эволюции планетных систем необходимо наблюдать планеты разного (притом хорошо определенного) возраста. Особый интерес представляют молодые планетные системы с возрастом меньше миллиарда лет, поскольку именно в этот период динамическая эволюция планетных систем происходит наиболее бурно. Молодые планеты мигрируют благодаря взаимодействию с протопланетным диском и друг с другом, теряют первичные атмосферы в результате фотоиспарения, переходят на эксцентричные орбиты по механизму Козаи-Лидова, и пр. Изучение молодых систем позволяет определять характерные времена различных динамических процессов. 18 и 19 октября 2022 года в Архиве электронных препринтов были опубликованы сразу три статьи от трех независимых научных коллективов, посвященных плотному транзитному мини-нептуну HD 18599 b. Планета вращается вокруг молодого оранжевого карлика возрастом 300-400 млн. лет. Планета была обнаружена TESS и подтверждена методом лучевых скоростей. Сравнение полученных результатов помогает оценить их надежность. HD 18599 – оранжевый карлик спектрального класса K2 V, удаленный от нас на 38.58 ± 0.15 пк. Масса звезды оценивается в 0.86 ± 0.02 солнечных масс по Desidera, 0.82 ± 0.02 солнечных масс по Vines и 0.84 ± 0.03 по Leon. Радиус звезды оценивается в 0.767 ± 0.024 (Desidera), 0.798 ± 0.007 (Vines) и 0.78 ± 0.01 (Leon) солнечных радиусов. Несмотря на различия, все значения примерно согласуются друг с другом в пределах погрешностей. Возраст системы авторы оценивают в 400 ± 100 (Desidera), 300 (Vines) и 200 ⁺²⁰⁰/_-75 (Leon) млн. лет. Desidera провели наблюдения HD 18599 на инструменте SPHERE, установленном на VLT. На расстоянии 84.5±3.6 тысячных угловой секунды от главной звезды (~3.3 а.е. в проекции на небесную сферу) они обнаружили слабый источник на 6.4 звездных величин слабее (в полосе J). Предположив, что возраст источника совпадает с возрастом главной звезды, авторы нашли, что его масса составляет 83 ± 6 масс Юпитера. Таким образом, объект является или тяжелым коричневым карликом, или очень маломассивной звездой с массой, близкой к пределу Кумара. Desidera назвали этот объект HD 18599 B. TESS наблюдала звезду HD 18599 на 2, 3, 29 и 30 секторах. Автоматический алгоритм обработки данных обнаружил транзитный сигнал с периодом 4.13744 суток, после чего звезда получила альтернативное наименование TOI-179. Desidera и Vines использовали для измерения массы планеты одни и те же 103 замера лучевой скорости звезды на спектрографе HARPS, Leon получили 9 замеров на FEROS, 31 замер на KiwiSpec, установленном на 0.7-метровом телескопе обсерватории Minerva-Australis, и 6 замеров на CHIRON. Меньшее количество замеров и использование менее точных спектрографов привело к тому, что Leon с коллегами получили только верхний предел на массу планеты, тогда как Desidera и Vines таки смогли ее измерить. При радиусе 2.60 ± 0.15 (Desidera), 2.70 ± 0.05 (Vines) и 2.73 ± 0.05 (Leon) радиусов Земли масса планеты HD 18599 b составила 24.1 ± 7.7 (Desidera) и 25.5 ± 4.6 (Vines) масс Земли. Leon нашли, что эта масса не превышает 30.5 масс Земли. Таким образом, средняя плотность HD 18599 b оказалась неожиданно большой для планеты таких размеров – Desidera оценили ее в 7.5 ± 2.6 г/куб.см, а Vines – в 7.1 ± 1.4 г/куб.см. Обе величины прекрасно согласуются друг с другом в пределах погрешностей. HD 18599 b вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.048 ± 0.001 а.е. и эксцентриситетом 0.34 ± 0.09 (Desidera) и 0.2 ^+0.1/_-0.2 (Vines). Leon оценок эксцентриситета орбиты не делали. Vines нашли эффективную температуру планеты равной 863 ± 21 К, Leon – 935 ± 11 К. Высокая средняя плотность означает, что планета по большей части состоит из горных пород и железа. Vines оценили долю железокаменного ядра в ~77% полной массы планеты, и в ~23% – долю воды (точнее, от 10 до 41%).