Наявність планет більше, ніж їхня зірка-господар?

Масова область предметів від ~ 0,5 мас Юпітера до 80 мас Юпітера (газові гіганти до коричневих карликів та червоних карликів) характеризується майже рівним співвідношенням з діаметром предмета. Там є планети, які є більшими, ніж деякі найменші зірки.

Найменша відома (в даний час плавчаста ) зірка, EBLM-J0555-57 , за оцінками, трохи більша, ніж Сатурн (в радіусі приблизно 59000 км із 85 -кратною масою Юпітера).

Один з найбільших планет, відомий, що не є підозрюваним коричневим карликом, WASP-79b оцінюється вдвічі в діаметрі Юпітера в 0,9 рази від маси Юпітера. Відомо багато гарячих жупітерів і пухнастих планет з подібними вимірами.

Наскільки ймовірними є системи, де планета більша за свою зірку-господаря? Чи відомі якісь приклади?

Я зараз шукаю лише плавких зірок, які виключають пульсарні планети тощо.

Відповідь на питання залежить від точного визначення планети, яка використовується.

Можливий приклад - карлик L 2M 0746 + 20 (2MASS J07464256 + 2000321) та його планета 2M 0746 + 20 b .

Радіус планети на 12% більший за радіус зірки.

Примітка: маса планети трохи нижче межі спалювання дейтерію в 13 мас Юпітера.$12.21 (± 0.4) \cdot M_J$

Оскільки найменші зірки все ще мають розміри планет-гігантів газу, питання зводиться до того, чи існують газові гіганти навколо зірок у нижній частині основної послідовності. Планети-гіганти, що знаходяться поблизу, рідкісні навколо зірок низької маси, хоча вони, здається, є і довготривалими. Це означає, що найбільші планетарні радіуси для розглянутих систем будуть схожі на Юпітера, а не надуті гарячі Юпітери. Винятком може бути випадок дуже молодих систем до того, як планети охолонуть і зменшаться, але в цьому випадку зірка також все ще буде скорочуватися, так що ви, ймовірно, не виграєте там.

Проблема полягає в тому, що ці зірки надзвичайно слабкі, тому метод радіальної швидкості є хитромудрим - це може трохи змінити прилади RV, які працюють в інфрачервоному діапазоні (наприклад, придатний для пошуку планети зони пошуку ). Тривалі орбітальні періоди для планет-гігантів навколо цих зірок також потребують більш тривалого часу спостереження для виявлення. На жаль, довгі орбітальні періоди зробили б транзит малоймовірним, тому, ймовірно, ми не змогли б визначити радіус планети і точно не знали б, що планета більша за зірку.

Пряма візуалізація виявила декілька об'єктів кількох мас Юпітера на досить широких відстанях від об'єктів, що знаходяться поблизу межі горіння водню, наприклад, 2MASS J02192210-3925225 з об'єктом на межі спалювання дейтерію знаходиться приблизно в 150 АС від зірки сонячної маси 0,1 . Не зовсім зрозуміло, як називати ці об'єкти, і вони можуть бути бурими карликами дуже малої маси, а не планетами. Крім того, ці системи настільки молоді, що зірки ще не скоротилися до своїх основних радіусів послідовності. Для зірок низької маси це може зайняти кілька мільярдів років, до цього часу планети охолонуть і стануть набагато слабкішими (і менш помітними). Такі системи широкого поділу можуть також порушити зіркові зустрічі.

Інший підхід, який працює для виявлення подібних систем, - це гравітаційне мікролінізування , яке має тенденцію знаходити предмети поблизу снігової лінії системи, тобто на масштабах, подібних до нашої планетарної системи. Прикладом типу системи, яка може мати планету більше, ніж її зірка, є KMT-2016-BLG-1107Lb , де параметри пропонують ~ 3,3 планети маси Юпітера, що обертається навколо ~ 0,087 зірки сонячної маси при ~ 0,34 АС. На жаль, невизначеності параметрів, як правило, великі, оскільки системи лінз зазвичай невидимі. Це означає, що ми також не маємо інформації про радіус, тому ми не можемо точно сказати, що ця система, безумовно, має більше планети, ніж її зірка.

Таким чином, схоже, що існують системи там, де планета може бути більшою, ніж зірка головної послідовності, на якій вона обертається, хоча поки що не підтверджений випадок через складність здійснення необхідних спостережень.

Крім червоних карликів, інша можливість полягає в тому, що планети , що обертаються навколо Тип B субкарлики зірку .

Деякі особливості таких зірок:

• Складається майже повністю з гелію
• Думали, що утвориться шляхом злиття двох білих карликів або в певний момент еволюції деяких червоних гігантів
• Температури коливаються від 20 000 К до 40 000 К
• Яскравість становить від 10 до 100 разів більше яскравості Сонця
• Маса, як правило, ~ 0,5 рази перевищує масу Сонця
• Радіус приблизно в 0,15-0,25 разів перевищує радіус Сонця

Цей діапазон радіусів приводить його в перекриття радіусу найбільших планет (~ 0,2 рази більше сонячного радіуса). Оскільки зірка-попередники є більш масивними, це призводить до збільшення ймовірності утворення газових гігантів у протопланетному диску. Тоді виникає питання: "Чи може газовий гігант знайти свій шлях до внутрішньої зіркової системи, щоб він міг роздутися?"

Відомі дві підземні зірки типу B з планетами. V391 Пегасі , мабуть, найближче до виконання критерію планети, більший за зірку. Орбіта зірки при ~ 1,7 АС становить 2,5 - 3,99$M_j$газовий гігант. Цей газовий гігант отримає більше енергії від своєї зірки на квадратний метр, ніж Земля від Сонця, але цього, мабуть, недостатньо для того, щоб планета нагрілася достатньо, щоб стати достатньо «пухкою», щоб перевершити розмір зірки 2,3$R_j$.

Інший відомий приклад - Кеплер-70 , досить цікава зірка, яка, здається, є залишком червоного гіганта. Система Kepler 70 дуже компактна, обидві маленькі планети (підземний радіус) орбітують з блискучо-швидким періодом відповідно 5 і 8 годин. (Захоплююче ці планети були виявлені не затьмаренням своєї зорі-господаря, а скоріше періодичним збільшенням освітленості, коли вони починають орбіти за зіркою. Обидві ці планети мають поверхні, більш гарячі, ніж Сонце, 7 600 К і 6 800 К відповідно. ) Ці планети теоретично являють собою залишки газових гігантів, які випаровувалися, опинившись всередині зірки під час фази червоного гіганта.

З цих прикладів я підсумовую висновок, що газових гігантів навколо маленьких зірок підгрупого типу B не виникає, хоча механізми їх наближення, щоб вони стали пухнастими планетами, загрожують проблемами. У вас є або червоний гігант, який кипить усіх розташованих поблизу газових гігантів до того, як утворюються субкарлики, або у вас є два білих гнома, які зливаються в блакитне заглиблення, для чого потрібна система-попередник з двох близько-бінарних зірок, які забороняють близько обертаються навколоземні планети.

Я підозрюю, що для формування планети, більшої, ніж господаря-зірки, газовий гігант повинен якось мігрувати всередину після утворення зірочки.