Kappa Andromedae b - Kappa Andromedae b - Wikipedia

Kappa Andromedae b
HR 8976 exoplanet.jpg
Kappa Andromedae b je viditelná jako bílá skvrna vlevo nahoře.
Orbitální charakteristiky
57–133 [1]AU
Excentricita0.69–0.85[1]
242–900[1] y
Sklon114.9–140[1]
60.3–90.5[1]
2038.4–2047.9[1]
96.6–155.4[1]
Fyzikální vlastnosti
Střední poloměr
1.57 RJ
Hmotnost13+12
−2[2] MJ
Teplota1700--2000[2][3]

Kappa Andromedae b[4] je přímo zobrazený substelární objekt a pravděpodobně superjovianská hmota planeta obíhající Kappa Andromedae, mladá hvězda B9IV v Souhvězdí Andromedy, asi 170 světelných let daleko.[5] Hmotnost společníka je zhruba 13krát větší než hmotnost Jupiter.[2] Jak raná historie na kappa And b je plná debaty o tom, zda se jedná o exoplaneta nebo a hnědý trpaslík, někteří vědci to obecně popsali jako objekt „Super-Jupitera“.

Objev

Kappa Andromedae b byla objevena pomocí blízkého infračerveného vysoce kontrastního zobrazování Strategické průzkumy exoplanet a disků se Subaru (SEEDS) průzkum na dalekohledu Subaru nahoře Mauna Kea, Havaj[6] Následná pozorování Subaru provedená mezi lednem a červencem 2012 a pokrývající širší rozsah vlnových délek potvrdila, že Kappa Andromedae je gravitačně vázána (ne hvězda pozadí) a měla infračervené barvy v souladu s podhvězdným společníkem (možná hmotou planety).[6]

Atmosféra, orbitální vlastnosti

Nízké rozlišení blízkého infračerveného spektra kappa And b, získané extrémem adaptivní optika systém SCExAO s CHARIS integrálním polním spektrografem, je formován širokými absorpčními vlastnostmi vody a oxidu uhelnatého.[2] Spektroskopie Keck / OSIRIS se středním rozlišením tyto linie vyřeší.[7] Na základě srovnání s velkými knihovnami spekter pro jiné hvězdné objekty má společník pravděpodobně spektrální typ L0 - L1: jeho ostrý tvar H-pásma (1,65 mikronu) svědčí o nízké povrchové gravitaci.[2][1]

Empirická srovnání s dobře charakterizovanými hvězdnými objekty naznačují efektivní teplotu 1700--2000 K.[2] Atmosférické modelování zahrnující údaje o delší vlnové délce upřednostňuje chladnější konec tohoto teplotního rozsahu, zatímco teploty odvozené ze spektra Keck / OSIRIS upřednostňují vyšší hodnoty 1950-2100K.[7] Atmosféru kappa And b pravděpodobně vyplňuje tlustá oblačná paluba rozšiřující se na nízké atmosférické tlaky.[1][3] Analýza spektra společníka poskytla téměř solární poměr uhlík-kyslík (C / O ~ 0,70).[7]

Kappa Andromedae b byl poprvé zobrazen při projektovaném oddělení asi 55 au; následující soubory dat obnoví společníka při menších úhlových rozstupech.[1] I když byla pokryta jen malá část orbitální fáze společníka,[8] současné limity naznačují, že osa semimajoru bude pravděpodobně větší než 75 au.[2] Jeho výstřednost je poměrně vysoká (e ~ 0,7 nebo vyšší).[1] Relativní radiální rychlost mezi ním a hostitelskou hvězdou je -1,4 +/- 0,9 km / s.[7]

Věk a hmotnost systému

Hmoty přímo zobrazených hvězdných objektů (exoplanet a hnědých trpaslíků) se obvykle neměřují přímo, ale jsou odvozeny porovnáním jejich svítivosti s předpovězenými hodnotami pro modely hvězdné evoluce. Nejistoty ve stáří systému se tedy promítají do nejistot v hmotnosti objektu. Objev papíru pro Kappa Andromedae b[4] tvrdil, že primární kinematika je v souladu s členstvím ve sdružení Columba, což by znamenalo systémový věk 20 - 50 milionů let a hmotnost asi 12,8 mas Jupitera. Tyto výsledky byly později zpochybněny [9][10] kdo tvrdil, že pozice primární hvězdy na Hertzsprung-Russellův diagram upřednostňuje mnohem starší věk 220 ± 100 milionů let za předpokladu, že hvězda, Kappa Andromedae A, není rychlým rotátorem při pohledu na pól. Přímé měření hvězdy později ukázalo, že Kappa Andromedae A je ve skutečnosti rychlý rotátor při pohledu na pól[11] a přinesou nejlépe odhadovaný věk 47 let+27
−40 miliony let upřednostňující masu mezi 13 a 30 joviánskými masami. Revidovaná svítivost a podrobná empirická srovnání s jinými hvězdnými objekty známých věků upřednostňují hmotnost 13+12
−2 Masy Jupitera.[2]

Klasifikace a tvorba

O povaze Kappa Andromedae b byla dlouho diskutována, konkrétně zda se jedná o planetu plynného obra nebo a hnědý trpaslík, dostatečně masivní objekt pojistka deuterium ale ne protium. Pracovní skupina pro extrasolární planety Mezinárodní astronomické unie přijala limit spalování deuteria (stanovený na 13 hmot Jupitera) k oddělení planet (pod touto hranicí) a hnědých trpaslíků (nad ním).[12] Pozdější práce však odhalily mnoho volně se vznášejících objektů označených jako hnědí trpaslíci, ale s odvozenými hmotami na nebo dostatečně pod hranicí spalování deuteria.[13] Modely naznačují, že přesná definice spalování deuteria dále závisí na předpokládané metalicitě objektu a úplnosti spalování deuteria, a to v rozmezí od 11 hmot Jupitera pro objekt extrémně bohatý na kov při 10% hoření až po více než 16 hmot Jupitera pro kov chudý předmět spalující 90% svého deuteria.[14] Alternativní kritéria pro oddělení planet od hnědých trpaslíků úplně opouštějí limit spalování deuteria, místo toho odvozují povahu objektu na základě jeho hmotnostního poměru vzhledem k jeho primárnímu a jeho oddělení.[15]

Předchozí debata se soustředila převážně na věk systému, protože určuje odvozené hodnoty pro doprovodnou hmotnost a hmotnostní poměr vzhledem k její primární hvězdě. Pro nyní znevýhodněný starší věk (220 ± 100 milionů let) by odvozená hmotnost společníka byla vysoko nad limitem spalování deuteria a jeho hmotnostní poměr by překročil 1%, nejlépe v souladu s hnědým trpaslíkem. Mladší věky odvozené z možného členství v Columbě, odvozené z přímých měření hvězdy, a v souladu se spektrálními vlastnostmi kappa A b silně upřednostňují hmoty blízké 13 hmotám Jupitera a hmotnostní poměr pod 1%.[2] Orbitální rovina společníka může být také vyrovnána s osou otáčení hvězdy. Tyto linie důkazů podporují klasifikaci tohoto objektu jako planety superjoviánské hmotnosti.

Tvoření planety in situ s vlastnostmi kappa And b je pro standardní modely akrečního jádra pro formování joviánské planety extrémně náročné. Místo toho může být formace planety gravitační nestabilitou životaschopným mechanismem pro tohoto společníka.[16][2] Poměr uhlíku a kyslíku odvozený od společníka se považoval za diagnostiku akrečního prostředí objektu a subsolární metalicita primárního zdroje může být důkazem toho, že kappa And b vznikly rychlým procesem formování, jako je gravitační nestabilita.[7]

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i j k Uyama, Taichi; et al. (2020), „Atmosférická charakterizace a další orbitální modelování κ Andromeda b“, Astrofyzikální deník, 159 (2): 40, arXiv:1810.09457, Bibcode:2020AJ .... 159 ... 40U, doi:10.3847 / 1538-3881 / ab5afa}
  2. ^ A b C d E F G h i j Currie, Thayne; et al. (2018), „SCExAO / CHARIS Přímé zobrazování v blízkém infračerveném spektru, spektroskopie a modelování vpřed κab: Pravděpodobně mladý superjovianský společník s nízkou gravitací“, Astrofyzikální deník, 156 (6): 291, arXiv:1810.09457, Bibcode:2018AJ .... 156..291C, doi:10,3847 / 1538-3881 / aae9ea}
  3. ^ A b Vysoce kontrastní termální infračervená spektroskopie s ALES: 3-4μm spektrum κ Andromedae b, 2020, arXiv:2010.02928
  4. ^ A b Carson; Thalmann; Janson; Kozakis; Bonnefoy; Fakturační; Schlieder; Currie; McElwain (15. listopadu 2012). „Direct Imaging Discovery of a 'Super-Jupiter' Around of the late B-Type Star Kappa And". Astrofyzikální deník. 763 (2): L32. arXiv:1211.3744. Bibcode:2013ApJ ... 763L..32C. doi:10.1088 / 2041-8205 / 763/2 / L32.
  5. ^ „Super-Jupiter Kappa Andromedae b: NASA si není jistá, zda je novým objevem planeta nebo trpasličí hvězda“. wptv.com. 20. listopadu 2012. Archivovány od originál 24. října 2013. Citováno 21. listopadu 2012.
  6. ^ A b „Astronomové přímo zobrazují Super-Jupiter hmotných hvězd'". nasa.gov. 19. listopadu 2012. Citováno 21. listopadu 2012.
  7. ^ A b C d E Wilcomb, K; et al. (2020), "Spektroskopie K-pásma se středním rozlišením Substellar Companion κ Andromedae b", Astrofyzikální deník, 160 (5): 207, arXiv:1810.09457, Bibcode:2020AJ .... 160..207W, doi:10.3847 / 1538-3881 / abb9b1}
  8. ^ Blunt, Sarah; et al. (2017). „Orbits for the Impatient: A Bayesian Rejection-sampling Method for Quickly Fitting the Orbits of Long-period Exoplanets“. Astronomický deník. 153 (5). 229. arXiv:1703.10653. Bibcode:2017AJ .... 153..229B. doi:10,3847 / 1538-3881 / aa6930.
  9. ^ „Jak masivní je Kappa Andromedae B?“. 2013-09-20.
  10. ^ Sasha Hinkley; Laurent Pueyo; Jacqueline K. Faherty; Ben R. Oppenheimer; Eric E. Mamajek; Adam L. Kraus; Emily L. Riceová; Michael J. Irsko; Trevor David; et al. (Září 2013). „Kappa Andromedae System: New Constraints on the Companion Mass, System Age & further Multiplicity“. Astrofyzikální deník. 763 (2): L32. arXiv:1211.3744. Bibcode:2013ApJ ... 763L..32C. doi:10.1088 / 2041-8205 / 763/2 / L32.
  11. ^ Jones, Jeremy; White, R. J .; Quinn, S .; Irsko, M .; Boyajian, T .; Schaefer, G .; Baines, E. K. (2016). „The Age of the Directly Imaged Planet Host Star κ Andromedae Determined from Interferometric Observations“. The Astrophysical Journal Letters. 822 (1): 7. arXiv:1604.02176. Bibcode:2016ApJ ... 822L ... 3J. doi:10.3847 / 2041-8205 / 822/1 / L3. S2CID  38367518.
  12. ^ Boss, Alan P; Butler, R. Paul; Hubbard, William B; Ianna, Philip A; Kürster, Martin; Lissauer, Jack J; Starosta, Michel; Meech, Karen J; Mignard, Francois; Penny, Alan J; Quirrenbach, Andreas; Tarter, Jill C; Vidal-Madjar, Alfred (2007). „Definice planety“. Sborník Mezinárodní astronomické unie. 1: 183–186. Bibcode:2007IAUTA..26..183B. doi:10.1017 / S1743921306004509.
  13. ^ Luhman, K.L. (21. dubna 2014). "Objev ~ 250 K hnědého trpaslíka na 2 ks od Slunce". The Astrophysical Journal Letters. 786 (2): L18. arXiv:1404.6501. Bibcode:2014ApJ ... 786L..18L. doi:10.1088 / 2041-8205 / 786/2 / L18. S2CID  119102654.
  14. ^ Spiegel, David S .; Burrows, Adam; Milson, John A. (2011). „Hmotnostní limit spalování deuteria u hnědých trpaslíků a obřích planet“. Astrofyzikální deník. 727 (1): 57. arXiv:1008.5150. Bibcode:2011ApJ ... 727 ... 57S. doi:10.1088 / 0004-637X / 727/1/57. S2CID  118513110.
  15. ^ Kratter, Kaitlin; et al. (2010). ""Runts of the Litter: Proč planety vytvořené gravitační nestabilitou mohou být pouze neúspěšné binární hvězdy"". Astrofyzikální deník. 710 (2): 1375. doi:10.1088 / 0004-637X / 710/2/1375.
  16. ^ Mickael Bonnefoy; Thayne Currie; G.-D. Marleau; et al. (Srpen 2013). "Charakterizace plynného společníka κ Andromedae b: New Keck a LBTI vysoce kontrastní pozorování". Astronomie a astrofyzika. 562: A111. arXiv:1308.3859. Bibcode:2014A & A ... 562A.111B. doi:10.1051/0004-6361/201322119.

Souřadnice: Mapa oblohy 23h 40m 24.50763s, +44° 20′ 02.1566″