Открытия и исследования экзопланет

[Борислав]

А вот некоторые (полу)амплитуды для известных экзопланет (в миллисекундах):
Эпсилон Эридана b - 1.1
В реальности несколько больше, т.к. посчитано для минимальных масс.

Масса у Эпсилона Эридана может быть посчитана на основе наклона диска. Наверно будет первый кандидат открытый спекрографически и подтвержденный фотографически (видимо в ближайшие годы).
А вот астрометрическую амплитуду для 55 Рака Хаббл уже мерил (видимо нав. датчиками) - находил кусок дуги для внешней планеты, правда эти сведения не даны в Энциклопедии.

[Борислав]

Поглядел параметры наземной астрометрии в книге Г.И. Пинигина "Телескопы наземной оптической астрометрии " 2000 года
VLTI до 10 микросекунд

Что-то сомнительно… Всего в 10 раз хуже SIM?
В Википедии пишут про 0.002 секунды на длине волны 2 мкм. Надо бы почитать PDF'ы в описании.

Думаю, что между фразой Википедиией
"The VLTI is intended to achieve an effective angular resolution of 0.002 arcsecond at a wavelength of 2 µm"

И цитатой из книги

"При максимальной базе до 200 метров можно измерять относительные угловые положения звезд до 18 величины с точностью 10 микросекунд, находящихся на угловых расстояниях до 10 секунд, при времени интерференции до 30 минут."

Разница в том, что в первом случае углы измеряются по фотографиям, а во втором по угловому расстоянию между двумя источниками, т.е. наверно будут углы мерить между целью и слабой звездой фона.

[Борислав]

Посчитал. Земля в 1 ае от Альфы Центавры Б будет давать 2.5 микросекунды. Доступно только для SIM.

Черт, а я посмотрел на этот рисунок взятый из какой-то статьи про SIM

[Olweg]

Разница в том, что в первом случае углы измеряются по фотографиям, а во втором по угловому расстоянию между двумя источниками, т.е. наверно будут углы мерить между целью и слабой звездой фона.

Действительно, в описании указана точность 10 мкс:
http://www.eso.org/projects/vlti/science/VLTIscienceMarch2001.pdf

В первом случае имелось в виду пространственное разрешение.

[Борислав]

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608279

В ходе измерения лучевых скоростей HD160691 (mu Ara) группой Англо-Астралийского телескопа полученны следующие данные. Звезда имеет 2 внешних юпитера (около 630 дней и 2500 дней, соответственно) и горячий Нептун примерно на 9 дневной орбите. В ходе поиска новых решений орбиты показывает четвертое колебание предположительно вызванного планетой в 0,5 масс Юпитера примерно на 307 дневной орбите.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608396

IX. HARPS Мю Ara - 4-х планетная система.

Не прошло и недели после данных ААТ как самый точный спектрограф в мире HARPS (точность измерения лучевой скорости менее 0,5 метров в секунду, а погрешность иногда достигает 0,15 м\с) представил аналогичные данные о четвертой планете в системе мю Живописца.
В результате новых вычислений уточненно что внутрений горячий нептун с периодом 9,64 суток имеет значительно меньшую массу равную MSinI=10.5 масс Земли (вместо прежних 14 масс Земли), что делает его одной из троих легчайших внесолнечных планет. Четвертая планета массой в 0,52 массы Юпитера и периодом в 310 дней уже не вызывает сомнений. В результате остальные планеты существено уменьшают эксцентриситеты своих орбит.
Система мю Живописца в итоге становиться второй известной четырехпланетной системой.
Звезда наблюдается Женевской группой уже больше 8 лет на 3 спектрографах - HARPS, CORALIE, UCLES. Проведенны измерения в течение 171 различной ночи.(У AAT соответствено 7 лет и 108 замеров). Моделирование показывает что две внутрение планеты - b и d могут сближаться до 0,62 а.е и через 76 млн. лет система может быть нестабильна. Возраст звезды оценивают в 6,4 млрд лет. Это говорит об еще неточном определение орбит, особенно для внешней у которой период меньше времени наблюдений в 8,5 лет. Однако высокая точность измерений, низкая хромосферная активность звезды и большая длительность наблюдений оставляют немного возможности для наличия пятой крупной планеты во внутреней части системы.

Вычисленные параметры четверых планет в системе Мю.

[Борислав]

Действительно, в описании указана точность 10 мкс:
http://www.eso.org/projects/vlti/science/VLTIscienceMarch2001.pdf

Интересная статья. Хорошие графики иллюстрирующие возможности самых мощных наземных интерферометров.

[Olweg]

Еще одна четырехпланетка, и, между прочим, очень похожая на 55 Рака:
- массивная планета почти на орбите Юпитера
- два короткопериодичных гиганта в резонансе или близко к нему
- горячий нептун
За исключением внешней планеты, похожа на обе эти системы и Глизе 876, что может означать сходные процессы, их породившие.
Две альтернативы:
1. Вначале к звезде скатывается нептун, а после него гиганты.
2 (Более вероятно) Гиганты, захваченные в резонанс, мигрируют и сгребают все вещество из внутренней зоны в одну большую планету. См. также:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,12991.0.html

[Борислав]

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608454
Описание инструментов проекта SuperWASP.
Каждый инструмент имеет поле зрения около 482 квадратных градусов с угловой шкалой 13.7 arcsec за пиксель, и способный получать фотометрию с точностью лучше, чем 1% для объектов, имеющих V=7.0-11.5. Также фиксируются звезды с меньшей точностью до V=15.0. Система, предназначена проверять области с высоким ритмом, способна осматривать все видимое небо каждые 40 минут. В зависимости от наблюдательной стратегии проект может выдавать вплоть до 100GB за ночь. Основная цель транзиты внесолнечных планет. За первый сезон в  6 месяцев SuperWASPNorth наблюдал 6.7 миллионов объектов с итоговой величиной измерений в 12.9 миллиардов.

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608489
Поиск транзитов у GL 876.
В результате значительного сбора фотометрической информации (как Гиппарха так сети любителей) исключен транзит для 30-дневного юпитера, но существует очень небольшая вероятность для транзита у 60-дневного компаньона. Геометрическая транзитная вероятность для Gl 876 c и b - только 1.4% и 0.9%. Ранее выполненный поиск для внутренней двухдневной планеты Rivera et al в 2005 году тоже ничего не дал. Поиск транзитов был начат, когда Benedict et al. (2002) использовал HST astrometry, чтобы получать орбитальное наклонение Gl 876 b в i = 84 6 градусов. Однако Rivera et al. (2005), из анализа гравитационных возмущений в резонансе находит угол в 50 с точностью 3 градуса. Предлагается поиск земплеподобных планет у ближайших красных карликов небольшими телескопами, так как сигнал у них гораздо больше, чем у солнцеподобных (например, для радиуса подобного юпитеру - 10 процентов).
Приводиться следующие преимущества системы GL 876:
- самая легкая известная планета
- самая тесная система в 1:2 резонансе
Звезда наблюдается спектрально более 10 лет - 155 измерений на Кеке и 16 на Ликской обсерватории.
Авторы также отмечают недостаток информации об фотометрических поисках планет, которые потерпели неудачу. Ведь благодаря ним можно определить нижние границы многих важных параметров для планет с периодами более 10 дней. Фактически  GL 876 первая звезда, для который был произведен значительный поиск транзитов для такого большого периода.

[Борислав]

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608484
Первый непосредственно открытый фотографированием коричневый карлик у звезды с планетой.

Этот открытый бурый карлик один из самых близких - 11 пс. HD3651B находиться в 43 угловых секундах от звезды (480 а.е.). Четыре фотографии с интервалом в 3 года подтверждают физическую связь со звездой. Яркость компаньона H =16.75. HD3651B не обнаружен в фотографических атласах POSS-II в B-, R- и I- диапазонах, указывая, что этот объект слабее, чем 20 mag в B- и R-band и слабый чем 19mag в I-band. Теоретические модели дают массу между 20 и 60 MJup для предполагаемого возраста между 1 и 10 Gyr. Эффективная температура колеблется между 800 и 900K, соответствующий спектральному типу T7 или T8. Звезда карлик класса K0. Открытие сделано на 3,8 метровом инфракрасном телескопе на Гавайях - UKIRT. Его предел H~18.4mag с угловым разделением около 15 угловых секунд вокруг цели. Для звезды в 11 пс это 500 а. е.

В статье говориться о более чем 30 компаньонах обнаруженных вокруг звезд с планетами. Тусклые компаньоны у звезд с планетами были обнаружены около HD114762 (2002) и Gl 86 (Els 2001) с угловым разделением меньше чем 3 arcsec, что говорит о 130 - 20AU, соответственно. Еще был Wilson et al. (2001) зарегистрировал слабый, широкий компаньон у HD89744, обнаруженный в каталоге 2MASS (Skrutskie et al. 2006). HD89744 B расположен в 63 угловых секундах (2500AU) и подтверждено сходное собственное движение. 
Слабые компаньоны HD114762 B (H ~ 10.4 mag) и HD89744 B (H ~ 11.1mag), - оба очень низко-массовые звезды с массами около 0.080 масс Солнца, Gl 86 B (H~ 14.2mag) оказался белый карлик.
Радиальные измерениями были открыты тоже несколько бурых карликов, например HD38529 (Fischer et al. 2003a), HD168443 (Marcy et al. 2001), и HD202206 (Correia et al. 2005), с минимальными массами msin(i) = 12.7, 17.2 и 17.4 MJup, соответственно.

Планетную систему можно поглядеть здесь
http://www.allplanets.ru/star.php?star=HD%203651

Наткнулся еще сегодня сайт, где вроде видеться перепись известных дозвездых компаньонов
http://spider.ipac.caltech.edu/staff/davy/ARCHIVE/

Два рисунка. На первом фотография, где есть обнаруженный компаньон, другие обведенные точки - звезды фона. На второй пределы обнаружения.

[Борислав]

Второй рисунок. Сразу что-то не вставился.

[Борислав]

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0608510
Глубокий обзор окрестностей звезды В в системе Альфы Центавры.
Фотографирование выполнено на VLT\NACO в диапазонах J, H, и Ks. Глубина обзора m(Ks)=18 в радиусе 7 угловых секунд. Обзор калибровался астрометрическими данными HST-ACS.
В результате они не обнаружили никаких физических компаньонов у звезды В вплоть до абсолютной величины 19-20 H и К-диапозоне. В дополнение был составлен каталог из 252 фоновых объектов в радиусе 15 угловых секунд вокруг звезды. Получено верхнее ограничение для возможных компаньонов в 20-30 масс Юпитера, в диапазоне 7-20 а.е от звезды В.

Авторы приводят доводы о возможном массивном компаньоне вокруг звезды В. Thevenin et al. (2002) провел вычисление массы звезды В на основе измеренного диаметра интерферометром (Kervella et al. 2003; Bigot et al. 2006) и астросейсмических исследований. Теоретическая модель дала массу в 0.907 с погрешностью  0.006 масс Солнца, в соответствии с моделью Guenther & Demarque (2000). Одновременно, Pourbaix et al. (2002), измерили лучевую скорость этой звезды с общей точностью в несколько метров в секунду и нашли массу в 0.934 с погрешностью 0.006 масс Солнца. Т.е. разница в 2-х оценках составляет около M = 0.027 с точностью 0.008 масс Солнца  = 28 с точностью 9 масс Юпитера. Напротив, для компаньона А полученные оценки совпали.
В связи с этим авторы предполагают коричневый карлик в 30 масс Юпитера в пределах 10 угловых секунд от звезды В (или вплоть до 50-100 угловых секунд, если он обращается вокруг пары звезд). В пользу этого говорит и высокая металичноть звездной системе, которая говорит об возможности огромных планет (Santos et al. 2003; Israelian et al. 2004).
Они сравнивают свой обзор с другими для ярких звезд.
На том инструменте NACO Chauvin et al. (2005) получил глубину m(Ks) = 20 вокруг HIP 6856 (m(Ks) = 6.8 ) используя экспозицию 10 по 15 секунд.
У авторов экспозиций гораздо больше - 150 по 3,5 секунд, что приводит к большим шумам.
Для яркой Веги (m=0 на всех полосах), Metchev et al. (2003) использую систему PALAO установленную на 5m рефлекторе в Паломаре на J, H и Ks полосах получили глубину m(H)=18 в радиусе 20 угловых секунд  и 16 величин на 10 угловых секундах. Их худший результат объяснен меньшей апертурой.
Macintosh et al. (2003) тоже наблюдал Вегу, используя систему Keck AO и достиг глубины m(Ks)=20.5 в радиусе 20 угловых секунд , 18.5 в 10 угловых секунд , и 17 в 7 угловых секунд, используя 90 по 15 секунд экспозиции. Эти результаты сравнимы с авторскими, хотя Vega слабее на 0.5 mag чем Альфа Центавра B в инфракрасном диапазоне.
Авторы проводят изучения снимков Хаббла, который тоже коронографически искал компаньоны у звезд. Они приходят к выводу что данные с космического телескопа содержат лишь 10 процентов звезд фона вокруг системы от количества которое они обнаружили на своих снимках NACO и поэтому ограничивают снимки Хаббла лишь для астрометрии.
Значительное число обнаруженных фоновых звезд объясняется наложением системы на Галактическую плоскость, что усложняет поиск возможных компаньонов. Составление каталога из них поможет ликвидировать проколотую область в современных каталогах из-за яркого рассеивающего света системы Альфа Центавра.
В связи с возрастом системы в 5 млрд. лет, моделируется яркость теоретических компаньонов. Для массы в 30 масс Юпитера будут абсолютные величины M(H) = 18 и M(K) = 20. На расстоянии 1.3 pc, это переводится в визуальные величины m(H) = 16 и m(К)=18, для NACO это означает поиск до углового разделения в 5 угловых секунд.
С противоположной стороны были проведены долговременные поиски измерением лучевой скорости. Murdoch et al. (1993) провел поиск для A и B звезд коричневых карликов с периодами до 4000 дней, но с отрицательным результатом. Наблюдая звезды в течение 5,5 лет Endl et al. (2001) пришел к выводу, никакая планета более массивная чем несколько масс Юпитера, отсутствует в пределах 4 а. е. Фотографический поиск в J-диапозоне на HST Schroeder et al. (2000), до глубины в mJ = 16, соответствуя 40 массам Юпитера тоже был неудачен.
В итоге авторы приходят к выводу, что если компаньоны у звезды В существуют, то они могут находиться в пределах 5 а. е. и быть легче нескольких масс Юпитера (следует из спектральных исследований). Их обнаружение представляется очень сложной задачей: для планеты массой в 5 масс Юпитера в системе имел бы визуальную величину m(H)=27, и m(K)=39, что за гранью возможности современных инструментов.

Рисунок1 Коронографическая фотография Альфы Центавры В Хабблом через камеру ACS. Обведенная точка - звезда фона, использованная для астрометрии системы. В верхнем левом углу находиться звезда системы А.

[Борислав]

Рисунок2 NACO-мозаика в К диапазоне. Видны ореолы обоих звезд пары. Извилистые линии показывают собственные движения звезд (4 угловых секунды в год слева на право) в период 1999-2010 годов. Каждая петля - это годовой параллакс. Хорошо видно, что звезды в системе постепенно сближаются, что, несомненно, усложнит будущие поиски планет путем фотографирования. Два пятна в правой части мозаики - это артефакты камеры.

[Борислав]

Рисунок3 Верхние пределы для звезды В полученные на NACO. Слева - предел, полученный на спектрографах Endl et al. (2001). Справа - коронографические пределы, их 2 чтобы показать погрешность.

[Борислав]

В итоге авторы приходят к выводу, что если компаньоны у звезды В существуют, то они могут находиться в пределах 5 а. е. и быть легче нескольких масс Юпитера (следует из спектральных исследований). Их обнаружение представляется очень сложной задачей: для планеты массой в 5 масс Юпитера в системе имел бы визуальную величину m(H)=27, и m(K)=39, что за гранью возможности современных инструментов.

Что-то мне кажеться что они берут для этих вычислений только теоретическую модель собственного излучения, и пренебрегают отраженным светом сразу от двух звезд. Даже в пределах 100 а.е. он будет нехило светить для радиуса Юпитера. Насколько я помню даже для земноподобной планеты где-то называлась гораздо большея яркость - где-то около 30 звездных величин, а для того же Юпитера - 24-26 величин.

[Борислав]

В Энциклопендию внесолнечных планет внесен коричневый карлик обращающийся вокруг звезды HD 41004 B. В связи с этим число планет возросло до 204.
http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/catalog-RV.php?&mode=-7&more=
http://vo.obspm.fr/exoplanetes/encyclo/planet.php?p1=HD+41004+B&p2=b
Довольно странно, что это сделанно только сейчас, так как он открыт еще в 2004 году на CORALIE.
http://www.edpsciences.org/articles/aa/abs/2004/41/aa0384-04/aa0384-04.html
Объект крайне любопытный, обращается вокруг красного карлика М2 класса удаленного от нас на 43 пс. Имеет массу Мsini = 18.4 (± 0.22) масс Юпитера, находится на однодневной орбите, на эксцентричной орбитой (e = 0.081 (± 0.012) ).
HD 41004 - визуальная двойная, вокруг компоненты А (звезда К класса) тоже обращается юпитер на 2 годовой эксцентричной (e=0,39) орбите.
Интересно однако, это первый открытый "горячий" коричневый карлик у красного карлика? Больше тянет на спектральную двойную.

[Борислав]

Существенно изменилась статья в Википедии про экзопланеты.
http://en.wikipedia.org/wiki/Extrasolar_planet
Особенно впечатляет рисунок (2004 года, судя по дате в название нарисованый на почве эйфории по поводу открытия двух первых горячих нептунов, тем более что только две точки в этой области и отображены) по возможностям открытия экзопланет.
Зеленая полоса - это зона нахождения землеподобных планет, интересно, что авторы берут массу привлекательной планеты от Меркурия до СуперЗемли в 10 масс Земли.
Особенно интересно выглядит возможности астрометрических проектов.
Как я понял интерферометр в Паломаре (8 летняя программа STEPS) уже работает, давая точность в 1 угловую миллисекунду, что позволяет искать аналоги Юпитеров в радиусе 10 пс.
Подробней про STEPS http://steps.jpl.nasa.gov/index.html
Интересно изображены возможности SIM, для 1 и 5 лет миссии. Судя по графику ему уже в первый год миссии легко удастся определить есть ли скалистые планеты вокруг звезд системы Альфы Центавры.
Непонятно, астрометрические пределы для какого угла нарисованы?, что-то говорит что для 90 градусов, что очень маловероятно, самое верное рисовать для золотой середины - 45 градусов.
Жаль что SIM отобразили, сейчас уже понятно что он раньше 2015 года не полетит, лучше бы для GAIA пределы нарисовали. В последнем номере НК была про нее хорошая статья. Проект уже профинансирован, запуск в 2011 году на РН Союз-Фрегат. Пишут что за 5 лет, откроет около 10 000 планет.
Год запуска Корота уже правильно отмечен - 2007 год.
Довольно странные цифры для радиальных поисков, 3 м/c - 2006, 1 м/c - 2010, хотя первый порог был, достигнут уже в конце 90-х, а второй - к 2004 году. Уже сейчас открыта планета с колебанием около 2 метров в секунду с периодом больше сотни дней - планета HD 69830 d. Видимо, авторы имеют в виду, что к этим годам основные поисковые группы обследуют с таким порогом все звезды своей выборки (более 2 тысяч звезд).
Наглядно они закрасили диаграмму по областям детектирования - для 2006 и 2010 года. Хотя, в общем, для 2010 года это не очень верно, если спектральные поиски затрагивают большинство близких звезд, то транзитные лишь десятые или сотые доли процента. Гораздо правильней для 2010 года закрасить астрометрические пороги.

[Olweg]

Нигде не нашел информации о переносе запуска. Рисунок, который ты привел, из статьи 2004 года, когда планировался запуск еще в 2005. Очевидно, 2007 - это год окончания миссии. Сейчас, соответственно, все сдвигается на год-полтора.

[Борислав]

Нигде не нашел информации о переносе запуска. Рисунок, который ты привел, из статьи 2004 года, когда планировался запуск еще в 2005. Очевидно, 2007 - это год окончания миссии. Сейчас, соответственно, все сдвигается на год-полтора.

Рад был бы ошибиться, но по-моиму все более-менее однозначно
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=3011&start=270

[Olweg]

На сайте мисии стоит октябрь 2006:
http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=39

Правда, последнее обновление, похоже, было 2 июня, но будем надеятся на лучшее.

[Olweg]

На exoplanets.org уточнены параметры двух сверхпериодичных планет:
HD 24040 - период сократился с 22 до каких-то  11 лет, а e вырос до 0,81. Вероятно, планета сейчас приблизилась к периастру, что позволило уточнить орбиту. Более вероятно, впрочем, что суммировали наблюдения с разных обсерваторий. Масса уменьшилась, так что объект скорее всего не бурый карлик.
HD 154345 b - тут наоборот период вырос с 30 до 36 лет, а большая полуось - до 10.4 ае. Эксцентристет и масса поменялись слабо.
Странно наблюдать такой скачок по периодам, ведь кроме двух внешних планет в системах 55 Рака и Мю Жертвенника периоды остальных едва достигают 10 лет. Быть может, именно большой эксцентриситет позволил вычислить орбиту HD 154345 b - за время наблюдений планета могла находится в районе периастра, где скорости максимальны.