На конференции Extreme Solar Systems II, проходящей в национальном парке Гранд-Титон (Вайоминг, США), европейские астрономы представили большую группу экзопланет, в которую вошли сразу 16 «суперземель» — планет с массой, не превышающей десяти земных.

Характеристики новых экзопланет рассчитывались по данным спектрографа HARPS, смонтированного на 3,6-метровом телескопе чилийской обсерватории Ла-Силла. HARPS работает по методу Доплера — с высокой точностью измеряет лучевую скорость звёзд и обнаруживает её периодические изменения, вызванные гравитационным действием планет. Лучше всего спектрограф, введённый в эксплуатацию в 2003-м, проявляет себя при поиске «суперземель» и планет типа Нептуна с орбитальным периодом, не превышающим ~100 дней.

Расширив каталог объектов, зарегистрированных HARPS, учёные попытались выделить некоторые любопытные закономерности в распределении экзопланет. С этой целью информация HARPS была объединена с данными аналогичного прибора CORALIE, установленного на 1,2-метровом телескопе в той же обсерватории Ла-Силла. Измерения CORALIE имеют меньшую точность, зато наблюдения здесь стартовали гораздо раньше — в 1998-м. Принято считать, что этот спектрограф хорошо подходит для обнаружения газовых гигантов с самыми разными орбитальными периодами, попадающими в интервал от одного дня до двенадцати с лишним лет.

В составленную астрономами выборку попали 822 звезды солнечного типа, наблюдаемые HARPS и CORALIE. На орбитах этих светил находится 155 экзопланет, образующих 102 планетные системы.



На рисунке выше отмечены минимально возможная масса (метод Доплера, напомним, позволяет установить только нижнюю границу массы — произведение последней на синус неизвестного угла между нормалью к орбитальной плоскости планеты и направлением на Землю) и орбитальный период для всех 155 экзопланет. При внимательном рассмотрении графика можно обнаружить зависимость между верхними значениями массы экзопланет и периодом: максимальная масса газовых гигантов с небольшими периодами (~10 дней) близка к одной юпитерианской, а с повышением периода до 10 лет — возрастает до 15 юпитерианских. Кроме того, количество обнаруженных газовых гигантов резко увеличивается с ростом логарифма орбитального периода.

Исследователи также проанализировали распределение экзопланет по массе, которое имеет глубокий провал в области ~30 земных масс. Если график скорректировать, введя поправки на зависимость вероятности обнаружения экзопланет от их параметров и другие особенности наблюдений HARPS и CORALIE, провал станет более заметным, а вклад маломассивных тел в общую статистику ещё увеличится. Традиционная модель, в которой формирование газовых гигантов начинается с небольшого каменистого ядра из планетезималей, впоследствии привлекающего плотную атмосферу, вполне логично объясняет эти «странности» распределения: по утверждению теоретиков, интервал масс с малым числом планет соответствует фазе чрезвычайно быстрой аккреции газа. Иными словами, гиганты, масса которых доходит до провала в распределении, не задерживаются здесь и продолжают быстро набирать вес, если только газовый диск, поставляющий им вещество, не разрушается именно в этот момент их эволюции.

Некоторый интерес представляет и распределение маломассивных (менее 30 земных масс) экзопланет по величине орбитального периода. Как выясняется, эти планеты обычно занимают места на орбитах небольшого радиуса и совершают один оборот менее чем за 100 дней. Примерно такую же закономерность отметил космический телескоп «Кеплер», о чём мы уже сообщали в начале года.

Полученные авторами оценки вероятности образования экзопланет, напротив, отличаются от величин, рассчитанных их коллегами, занятыми в проекте «Кеплер». По данным HARPS и CORALIE, приблизительно у половины всех звёзд солнечного типа должна находиться хотя бы одна «суперземля» или планета типа Нептуна, а газовый гигант с массой, превышающей 50 земных, и орбитальным периодом, не превосходящим 10 лет, должен обнаруживаться у ~14% таких звёзд. «Кеплер» даёт менее оптимистичные, более низкие значения.



Самым интересным из новых открытий HARPS и CORALIE называют планету HD 85512 b, которая движется вокруг малопримечательной звезды главной последовательности HD 85512, расположенной в созвездии Парусов на расстоянии в 36 световых лет от Земли. Минимальная масса HD 85512 b оценивается в 3,6 ± 0,5 земной, что делает её одной из наименее крупных известных экзопланет, а оборот по орбите она совершает за 58,43 ± 0,13 дня.

Сверхмалую массу, впрочем, не считают главной особенностью планеты: дело в том, что она также находится у внутренней границы обитаемой зоны своей звезды. Условия, при которых HD 85512 b становится пригодной для развития жизни, уже определены.

Рассказ о работе HARPS и обнаружении HD 85512 b:



HD 85512 на звёздном южном небе:



Статья, содержащая подробное описание находок HARPS, опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics; её препринт можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Европейской организации астрономических исследований в Южной полусфере.