TESS увидел очень глубокий транзит экзогиганта по красному карлику

Космический телескоп TESS обнаружил нового экзогиганта TOI-5205b, вращающегося вокруг красного карлика. Необычность открытия заключается в том, что в теории массивные газовые гиганты не должны формироваться вокруг маломассивных карликов, кроме того родительская звезда экзогиганта находится вблизи зоны перехода между частично и полностью конвективными красными карликами. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Красные карлики являются наиболее распространенным типом звезд в Млечном Пути и обладают, в среднем, большим количеством планет по сравнению со звездами спектральных типов F, G и K. Считается, что из-за малых масс таких звезд и длительного масштаба процесса планетобразования газовые гиганты должны редко встречаться вокруг красных карликов, а для звезд с массами менее 0,5 масс Солнца крупных планет быть практически не должно, однако эти выводы нуждаются в подтверждении. Текущая выборка подтвержденных экзогигантов с точно определенными массами вокруг красных карликов состоит менее чем из 10 планет. Все эти объекты вращаются вокруг красных карликов ранних типов, богатых металлами. 

По мере перехода от красных карликов ранних спектральных типов к красным карликам средних спектральных типов, меняется внутренняя структура этих звезд. Значение массы звезды в 0,35 масс Солнца отмечает границу между частично конвективными карликами (конвективное ядро, зона лучистого переноса, конвективная внешняя оболочка) и полностью конвективными карликами (зона лучистого переноса отсутствует), что может отразиться на орбитальной эволюции планет вокруг таких звезд и их свойствах. 

Группа астрономов во главе с Шубхам Канодиа (Shubham Kanodia) из Института Карнеги сообщила об открытии нового экзогиганта у красного карлика, получившего обозначение TOI-5205b.

Первоначально он был обнаружен космическим телескопом TESS при помощи метода транзитной фотометрии, в дальнейшем это было подтверждено методом радиальных скоростей при помощи наземного спектрографа HPF. Ученые также использовали фотометрические данные с нескольких наземных телескопов, а также оптические спектры низкого разрешения со спектрографа LRS2 и данные высококонтрастной спекл-визуализации за звездой из обсерватории WIYN.

Родительская звезда экзопланеты любопытна тем, что находится рядом с переходной областью между частично и полностью конвективными красными карликами. Она относится к спектральному типу M4, обладает массой 0,392 массы Солнца и радиусом 0,394 радиуса Солнца. Ее светимость составляет всего 0,0194 от светимости Солнца, TOI-5205 находится на расстоянии около 280 световых лет от нашей звезды.

TOI-5205b характеризуется орбитальным периодом 1,63 земных дня, массой 1,08 массы Юпитера и радиусом 1,03 радиуса Юпитера, что дает значение объемной средней плотности в 1,21 грамма на кубический метр. Эксцентриситет орбиты экзогиганта составляет 0,02, что соответствует круговой орбите, а равновесная температура планеты — 737 кельвин. Большая масса TOI-5205b плохо вписывается в текущие теории формирования планет, требующие либо очень массивного протопланетного диска, либо очень длительного времени планетообразования, поэтому механизм ее образования остается мало понятным. 

Важной особенностью этого открытия является тот факт, что TOI-5205b, проходя по диску звезды, уменьшает ее яркость на 7 процентов, что является одним из самых глубоких событий транзита для экзопланет, вращающихся вокруг звезд главной последовательности. Это делает новооткрытый экзогигант хорошей целью для будущих спектроскопических наблюдений для исследований ее атмосферы. 

Александр Войтюк