Определена распространенность землеразмерных планет у поздних красных карликов

Владислава Ананьева Подавляющее большинство (свыше 70%) звезд Галактики являются красными карликами. Уже известно, что большинство планет, вращающихся вокруг красных карликов, отличаются небольшими размерами, т.е. представляют собой мини-нептуны, суперземли и планеты земного типа. Поэтому общее количество небольших планет в Галактике определяется именно красными карликами. 9 февраля 2023 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная определению распространенности планет у поздних красных карликов с массами 0.1-0.3 солнечных масс. Как правило, эти звезды имеют спектральные классы M4-M7. Авторы рассмотрели все известные звезды этого типа, расположенные ближе 15 пк от Солнца (их оказалось 512). Далее они исключили из выборки тесные двойные звезды, оставив только одиночные или входящие в состав широких пар с разделением компонентов больше 4 угловых секунд, на этом этапе в списке осталось 413 звезд. Из них были выбраны 363 звезды, наблюдавшиеся TESS на 1-42 секторах (с 25 июля 2018 года по 14 сентября 2021 года) и имеющие собственный номер во входном каталоге TIC. По кривым блеска, полученным TESS, проводился автоматический поиск транзитных кандидатов с периодами от 0.1 до 7 суток. В результате авторы обнаружили 5 уже известных планет и 1 транзитный кандидат, чья планетная природа ожидает подтверждения (TOI-910).  Далее для каждой звезды авторы оценили эффективность TESS в зависимости от отношения радиуса планеты к радиусу звезды и орбитального периода планеты. В частности, они нашли, что планеты с радиусами меньше 0.5 радиусов Земли находятся под порогом обнаружения, а эффективность обнаружения планет с радиусами 0.5-0.9 радиусов Земли составляет в среднем 10-70%. Для планет с радиусами больше 1.4 радиусов Земли эффективность обнаружения близка к 1. Следует отметить, что планетам с периодами 0.1-7 суток соответствует уровень инсоляции от 131-1771 до 0.5-6.1 земного (в среднем 4-200 земного), то есть речь идет об относительно горячих планетах, расположенных (в пересчете на масштабы Солнечной системы) внутри орбиты Венеры. Что же оказалось? Все шесть обнаруженных планет имеют радиусы в диапазоне 0.91-1.31 радиусов Земли, их орбитальные периоды лежат в диапазоне 0.4-7 земных суток. В диапазоне орбитальных периодов 0.1-0.4 суток не найдено ни одной планеты – и это при том, что для таких короткопериодических планет эффективность обнаружения максимальна. Также не было найдено ни одной планеты с радиусом больше 1.4 радиусов Земли. Видимое отсутствие таких планет не может быть объяснено наблюдательной селекцией, оно говорит о реальном дефиците тел на предельно тесных орбитах (периодам 0.1-0.4 суток соответствуют большие полуоси орбит, равные 2.0-6.9 радиусов звезды), а также мини-нептунов. Авторы говорят и о возможном дефиците планет с радиусами 0.5-0.9 радиусов Земли – хоть эффективность их обнаружения существенно меньше единицы, при большой распространенности таких планет хотя бы несколько из них должно быть открыто, чего не наблюдается. Исследователи наложили верхний предел на распространенность таких планет (с периодами до 7 суток) в 0.21 на одну звезду. В итоге совокупная распространенность планет с радиусами 0.5-2 радиусов Земли и периодами 0.4-7 суток составила 0.61 ^+0.24/_-0.19 на один поздний красный карлик массой 0.1-0.3 солнечных. Верхний предел на распространенность планет с радиусом больше 1.4 радиусов Земли – 0.16 на 1 звезду с достоверностью 90%. Таким образом, количество земель и суперземель у поздних красных карликов как минимум в 14 раз превышает количество мини-нептунов.  Также на одну звезду в среднем приходится 0.49 ^+0.19/_-0.15 планет с инсоляцией 4-200 земных. Источник: https://arxiv.org/pdf/2302.04242.pdf