АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2010, том 44, № б, с. 552-559
УДК 523
ОТКРЫТИЕ ЭКЗОПЛАНЕТ КОСМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИЕЙ CoRoT
© 2G1G г. H. Lammer1, R. Dvorak2, M. Deleuil3, P. Barge3, H.J. Deeg4, 5, C. Moutou3, A. Erikson6, Sz. Csizmadia6, B. Tingley4, 5, H. Bruntt7, M. Havel8, S. Aigrain9, 1G, J. M. Almenara4, 5, R. Alonso11, M. Auvergne7, A. Baglin7, M. Barbieri3, 12, W. Benz13, A. S. Bonomo3, P. Bordé14, F. Bouchy15, 16, J. Cabrera6, 17, L. Carone18, S. Carpano19, D. Ciardi2G, S. Ferraz-Mello21, M. Fridlund19, D. Gandolfi22, J.-C. Gazzano3, M. Gillon23, P. Gondoin19, E. Guenther22, T. Guillot8, R. den Hartog19, J. Hasiba1, A. Hatzes22, M. Hidas24, 25, G. Hébrard15, L. Jorda3, P. Kabath6, A. Léger14, T. Lister24, A. Llebaria3, C. Lovis21, M. Mayor11, T. Mazeh26, A. Mura27, M. Ollivier14, H. Ottacher1, M. Pätzold18, F. Pepe11, F. Pont9, D. Queloz11, M. Rabus4, 5, H. Rauer6, 28, D. Rouan7, B. Samuel14, J. Schneider17, A. Shporer26, B. Stecklum22, M. Steller1, R. Street24, S. Udry11, J. Weingrill1, G. Wuchterl22
Институт космических исследований (IWF) Австрийской академии наук, Грац, Австрия 2Институт астрономии, Венский университет, Вена, Австрия 3Лаборатория астрофизики Марселя, Национальный центр научных исследований Франции (CNRS)
и университет Прованса, Марсель, Франция 4Институт астрофизики Канарских островов, Тенерифе, Испания 5Университет Ла Лагуна, Институт астрофизики, Тенерифе, Испания бИнститут планетных исследований Германского аэрокосмического центра, Берлин, Германия, 7LESIA, Парижская обсерватория, CNRS, Медон, Франция 8Университет Ниццы — София Антиполис, обсерватория Лазурного берега, Франция 9Эксетерский университет, Физический факультет, Эксетер, Великобритания 10Оксфордский университет, Институт астрофизики, Оксфорд, Великобритания 11Астрономическая обсерватория, Университет Женевы, Швейцария 12Падуанский университет, Факультет астрономии, Падова, Италия 13Бернский университет, Институт физики, Берн, Швейцария 14Институт космической астрофизики, Орсей, Франция 15Парижский астрофизический институт, Париж, Франция 1бОбсерватория Сен Мишель, Верхний Прованс, Франция 17Обсерватория Париж-Ситэ, Париж, Франция 18Рейнский институт по изучению окружающей среды при Кельнском университете, Кельн, Германия 19Европейский центр космических исследований и технологий, Нидерланды 20Институт экзопланет NASA, Калифорнийский технологический институт, Пасадина, США 21Институт астрономии, геофизики и атмосферных наук, Сан-Пауло, Бразилия 22Тюрингская обсерватория, Таутенбург, Германия 23Университет Льежа, Льеж, Бельгия 24Обсерватория Las Cumbres Global Telescope Network, Inc., Санта-Барбара, США 25Институт астрономии Сиднея, Школа физики, университет Сиднея, Австралия 2бТель-Авивский университет, Институт физики и астрономии, Факультет точных наук им. Raymond and Beverly Sackler, Телль-Авив, Израиль 27Институт физики межпланетного космического пространства итальянского Национального института
астрофизики, Рим, Италия 28Центр астрономии и астрофизики, Берлин, Германия Поступила в редакцию 19.04.2010 г.
Космическая обсерватория CoRoT (англ. Convection Rotation and planetary Transits) — проект Национального космического агентства Франции (CNES) совместно с исследовательскими центрами Австрии, Бразилии, Бельгии, Германии и Испании, а также Европейского космического агентства (ЕКА). С момента запуска, который состоялся 27 декабря 2006 г., аппарат CoRoT непрерывно в течение 150 сут наблюдал около 100000 звезд в экзопланетном режиме высокоточной фотометрии. У группы проекта CoRoT есть ряд экзопланет-кандидатов, свойства которых изучаются. В настоящей работе сообщается о первых 9 экзопланетах, открытых при помощи телескопа CoRoT. Такие обнаруженные экзопланеты как CoRoT-3b заселяют "пустыню" коричневых карликов и закрывают собой брешь между физическими свойствами обычных газовых гигантов и звездами очень малой массы. Открытия
аппарата СоЯоТ существенно расширили известный диапазон планетных масс: вплоть до 4.8 земных масс (у СоЯоТ-7Ъ) и до 21 массы Юпитера (у СоЯоТ-3Ъ); и радиусов, от 1.68 ± 0.09 ^ЕагШ (СоЯоТ-7Ъ) до 1.49 ± 0.09 Д(ир у (СоЯоТ-1Ъ), самого "раздутого" из обнаруженных на данный момент горячих юпитеров. Одновременно обнаружен объект с наибольшим для экзопланет с явлением прохождения по диску звезды (транзитных) орбитальным периодом, равным 95.274 сут (СоЯоТ-9Ъ). Звезды, у которых обнаружены экзопланеты-гиганты, отличаются низкой металличностью, высокой скоростью вращения и присутствием пятен. Две из обнаруженных планет с транзитами обращаются вокруг родительских звезд с наименьшим содержанием тяжелых элементов, что указывает на другие отношения металличности планеты и родительской звезды, чем были обнаружены в ходе поисков методом лучевых скоростей (МЛС). Наконец, свойства планеты СоЯоТ-7Ъ служат доказательством того, что скальные планеты, сравнимые по плотности с Землей, существуют за пределами Солнечной системы. Регистрация вторичных транзитов СоЯоТ-1Ъ при уровне чувствительности 10-5 и убедительное открытие "суперЗемли" СоЯоТ-7Ъ, с относительным ослаблением потока 3.5 х 10-4, открывают перспективу того, что космическая обсерватория способна обнаружить и еще меньшие планеты, с размерами Земли.
PACS: 95.12.-a; 95.12.-e; 95.15.-g, 95.15.Bc; 95.75.Wx; 96.15.Gh; 96.15.Hy; 96.15.Kc; 96.15.Wx; 96.25.De; 97.82.j; 97.82.Fs
1. ВВЕДЕНИЕ
Космическая обсерватория CoRoT (англ. Convection Rotation and planetary Transits — "Конвекция, Вращение и планетные Транзиты") — это проект, реализуемый Национальным космическим агентством Франции (CNES) при участии ведущих научно-исследовательских институтов Австрии, Бразилии, Бельгии, Германии и Испании, а также Европейского космического агентства (ЕКА). До открытия в 1995 г. первого газового гиганта за пределами Солнечной системы, основной целью проекта CoRoT было исследование астросейсмологии переменных звезд. После того, как был обнаружен первый внесолнечный "горячий юпитер" 51 Peg, поиск экзопланет был включен в программу проекта CoRoT (Schneider, Chevreton, 1990).
Аппарат CoRoT имеет длину 4 м, средний диаметр около 2 м и массу 630 кг. Точность наведения составляет 0.5'', а передавемый объем телеметрии — 1.5 Гбит/сут. На аппарате работают три системы. CoRoTel представляет собой афокальный телескоп с двумя параболическими зеркалами и апертурой 0.27 м и цилиндрической блендой длиной 2 м. Широкоугольная камера CoRoTcam состоит из шести линзового диоптрического объектива, в фокальной плоскости которого расположены 4 ПЗС-матрицы с разрешением 2048 х 4096, с покадровой передачей. Четыре матрицы предназначены для экзопланет-ных исследований, и две — для программы гелио-сейсмологии. CoRoTcase представляет собой блок, в котором размещены электроника и программное обеспечение, управляющее апертурой фотометрии.
Ээкзопланетые матрицы могут наблюдать в целом 12000 звезд звездной величины от 11 и 16. Их поток регистрируется каждые 512 с как 16 отдельных экспозиций, каждая по 32 с. Бипризма, встроенная в фокальный блок, предназначена для экзо-планетных исследований. Она позволяет получать цветное изображение в формате RGB для ярких
звезд, тогда как для слабых выполняется только стандартная белая однополосная фотометрия (Dvorak и др., 2010). Полярная орбита ИСЗ CoRoT позволяет проводить наблюдения в "длительном режиме" 150 сут, и от 20 до 30 сут в "кратковременном режиме", причем в обоих случаях приборы ориентированы в направлении антицентра Глак-тики, что требует двух маневров коррекции в течение года.
Обсерватория была успешно запущена 27 декабря 2006 г. с космодрома Байконур. С февраля 2007 г. CoRoT приступил к наблюдениям. Изначально срок службы телескопа был рассчитан на 3 года, однако недавно время его работы на орбите было продлено еще на 3 года. Некоторые научные результаты, полученные на основе данных миссии CoRoT, были опубликованы в специальном выпуске журнала Astronomy and Astrophysics в 2009 г. (Baglin и др., 2009). После того, как c помощью анализа кривой блеска были обнаружены экзопланеты-кандидаты, к работе были привлечены наземные телескопы: HARPS — спектрограф, установленный на 3.6-метровом телескопе, обсерватория Ла-Силла, Чили; спектрограф SOPHIE, обсерватория Верхнего Прованса, Франция; спектрометр Coudé echelle, установленный на 2-метровом телескопе, обсерватория TLS (State Observatory of Turingia), Таутенбург, Германия; спектрографы UVES и FLAMES, Чили; спектрографы, расположенные на территории астрономической обсерватории Мак-Доналд (1.93-метровый телескоп), спектрограф CORALIE, установленный на 1.2-метровом швейцарском телескопе в обсерватории Ла-Силла, Чили. С их помощью были выполнены измерения лучевых скоростей с целью подтверждения статуса найденных экзопланет. На апрель 2010 г. телескопом CoRoT были открыты 12 планет, подтвержденных результатами наземных исследований методом лучевых скоростей (МЛС). Многие обнаруженные объекты еще изучаются, ожидая подтверждения статуса. Раздел 2 посвящен
описанию первых открытых девяти экзопланет; в Разделе 3 приводятся их предварительные характеристики. Особое внимание уделяется рассмотрению первой "суперЗемли" с транзитами СоЯоТ-7Ъ.
2. ПЕРВЫЕ 9 ЭКЗОПЛАНЕТ, ОТКРЫТЫЕ
ПРИ ПОМОЩИ ОБСЕРВАТОРИИ CoRoT
CoRoT-1b (Barge и др., 2007). Экзопланета CoRoT-1b, открытая аппаратом CoRoT представляет собой раздутый газовый гигант с массой Юпитера (1.03 MJup) и с необычно большим радиусом (1.49 RJup), обращающийся вокруг звезды класса G0V. Из-за больших размеров планета имеет очень малую плотность (0.38 г см—3) по сравнению с другими обнаруженными экзопланетами. Как показал анализ кривой блеска, период обращения CoRoT-1b составляет 1.5 сут, а для его определения использованы 34 явления транзита. Последующие подтверждающие МЛС-измерения для 9 различных позиций планеты осуществлялись при помощи спектрографа SOPHIE.
CoRoT-2b (Alonso и др., 2008). Свойства второй экзопланеты, обнаруженной космическим телескопом CoRoT, были определены на основе анализа 78 транзитов в течение 150 сут наблюдений. Из сигнала были исключены эффекты вращения и
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.