Система TOI-421: нептун и мини-нептун у одного из компонентов широкой пары

У яркой звезды BD-14 1137 обнаружены две транзитные планеты массами 7 и 16 масс Земли и радиусами...

Владислава Ананьева Одной из важнейших задач сравнительной планетологии является измерение массы и радиуса как можно большего числа планет – это позволяет определить их среднюю плотность и оценить химический состав, а значит – понять физическую природу этих миров. Основную роль в этом играет миссия TESS, посвященная поиску транзитных кандидатов у сравнительно ярких звезд. Выявленные кандидаты сначала проходят процедуру валидации (предварительного подтверждения, основанного на исключении астрофизических явлений, способных имитировать транзитные сигналы), а в случае успеха – окончательное подтверждение методом лучевых скоростей. Измерением массы транзитных кандидатов TESS занимается множество научных коллективов во всем мире, и поток открытий не иссякает. 22 апреля 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная открытию двух планет у звезды TOI-421. TESS наблюдала эту звезду на 5 и 6 секторах (с 15 ноября 2018 года по 7 января 2019 года). Сначала на кривой блеска обнаружили один транзитный сигнал с периодом 16.068 земных суток и глубиной ~2736 ppm, соответствующий планете размерного класса нептунов. Для измерения массы кандидата исследователи получили серию замеров лучевой скорости звезды с помощью спектрографов FIES, CORALIE, HARPS, HIRES и PFS. Однако лучевая скорость звезды демонстрировала не одно, а два колебания: с периодом ~16.1 земных суток и ~5.2 земных суток. Поскольку компактные многопланетные системы, как правило, являются плоскими, у предполагаемой внутренней планеты были высокие шансы тоже оказаться транзитной. Исследователи вернулись к кривой блеска звезды и, действительно, обнаружили на ней транзитный сигнал с периодом 5.197 дня, не замеченный ранее из-за малой амплитуды! Таким образом, система TOI-421 оказалась двухпланетной. TOI-421 (BD-14 1137, TYC 5344-01206-1) – звезда главной последовательности спектрального класса G9 V, удаленная от нас на 74.94 ± 0.58 пк. Ее масса оценивается в 0.85 ± 0.03 солнечных масс, радиус – в 0.871 ± 0.012 солнечных радиусов, светимость примерно вдвое меньше солнечной. Звезда отличается зрелым возрастом в 9.4 ^+2.4/_-3.1 млрд. лет. На расстоянии 29.4 угловых секунд от TOI-421 (~2200 а.е. в проекции на небесную сферу) расположен звездный компаньон спектрального класса M, имеющий близкий параллакс и собственное движение. Скорее всего, обе звезды физически связаны и образуют широкую пару. Однако световое загрязнение кривой блеска TOI-421 со стороны компаньона невелико и оценивается в 1.8 ± 0.4%. При радиусе 2.72 ± 0.19 радиусов Земли масса внутренней планеты TOI-421 c составляет 7.05 ± 0.71 масс Земли, что приводит к средней плотности 1.93 ^+0.5/_-0.4 г/куб.см, типичной для мини-нептунов. Планета вращается вокруг своей звезды по эллиптической орбите с большой полуосью 0.0557 ± 0.0013 а.е. и эксцентриситетом ~0.15, ее эффективная температура оценивается в 1015 ± 18К. Внешняя планета TOI-421 b крупнее: при массе 16.2 ± 1.1 масс Земли ее радиус достигает 5.17 ± 0.13 радиусов Земли (средняя плотность 0.645 ± 0.07 г/куб.см). Как и внутренняя планета, внешняя тоже вращается по орбите с небольшим, но заметным эксцентриситетом 0.152 ± 0.045. Большая полуось орбиты оценивается в 0.118 ± 0.003 а.е., эффективная температура – в 697 ± 12К.