5 октября в Архиве электронных препринтов появилась статья Дж.Боруцки с коллегами о подтверждении планетной природы трех транзитных кандидатов у звезды KOI-137. Подтверждение было получено как методом измерения лучевых скоростей родительской звезды, так и таймингом транзитов. Кроме того, были исключены все остальные физические явления, способные имитировать транзитный сигнал и привести к ложному открытию.
Kepler-18 (KOI-137, KIC 8644288) - солнцеподобная звезда спектрального класса G, чья масса оценивается в 0.97 ± 0.04 масс Солнца, радиус - в 1.1 ± 0.05 радиусов Солнца, а светимость близка к 0.93 солнечных. Несмотря на солидный возраст (он оценивается в 10 ± 2.3 млрд. лет), звезда отличается повышенным содержанием тяжелых элементов - их примерно в полтора раза больше, чем в составе нашего дневного светила. Расстояние до системы не сообщается, но исходя из видимой звездной величины Kepler-18 (+13.55) его можно оценить в 540 пк.
Кривая блеска этой звезды демонстрирует три системы транзитных сигналов глубиной 2287 ± 9 ppm (1 ppm - одна миллионная видимой звездной величины), 3265 ± 12 ppm и 254 ± 8 ppm с периодами, соответственно, 7.642, 14.859 и 3.505 земных суток.
С целью исключения ложных открытий команда Кеплера проанализировала и исключила все возможные источники ошибок, а также сделала 14 замеров лучевой скорости звезды на обсерватории им. Кека с помощью спектрографа HIRES.
Окончательно, система Kepler-18 выглядит так.
Ближе всего к звезде вращается горячая суперземля Kepler-18 b. Ее масса оценивается в 6.9 ± 3.4 масс Земли, радиус - в 2.0 ± 0.1 земных радиусов, что приводит к средней плотности планеты в 4.9 ± 2.4 г/куб.см. Она вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.0447 ± 0.0006 а.е. (примерно 8.6 звездных радиусов) и делает один оборот за 3.504725 ± 0.00003 земных суток.
Чуть дальше находится горячий нептун Kepler-18 c. Его масса составляет 17.3 ± 1.9 земных масс, радиус достигает 5.5 ± 0.26 радиусов Земли, что приводит к средней плотности всего 0.59 ± 0.07 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды по близкой к круговой орбите на расстоянии 0.075 ± 0.001 а.е. (~14.4 звездных радиусов) и делает один оборот за 7.64159 ± 0.00003 земных суток.
И, наконец, внешней является планета Kepler-18 d. При массе 16.4 ± 1.4 земных масс ее радиус достигает почти 7 радиусов Земли! Это приводит к очень низкой средней плотности этого очень теплого нептуна - всего 0.27 ± 0.03 г/куб.см. Планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии 0.117 ± 0.002 а.е. (22.5 звездных радиусов) и делает один оборот за 14.85888 ± 0.00004 земных суток.
Внешние планеты находятся в орбитальном резонансе 2:1 (пока средняя планета делает два оборота вокруг своей звезды, внешняя делает один) и сильно возмущают движение друг друга, приводя периодическим колебаниям времени наступления транзитов.
Низкая средняя плотность обоих нептунов говорит о значительной доле водорода и гелия в их составе (и относительно меньшей доле тяжелых элементов, чем входит в состав Урана и Нептуна в Солнечной системе). Сравнивая параметры планет с модельными расчетами, авторы статьи нашли, что Kepler-18 c имеет ядро из тяжелых элементов (состоящее поровну из льдов и каменных пород) массой 13.5 ± 1.8 земных масс (или ~80% полной массы планеты), а Kepler-18 d - ядро массой 10.1 ± 1.4 масс Земли (~60% полной массы планеты). Своей рыхлостью они напоминают транзитный горячий нептун HAT-P-26 b, также имеющий большие размеры и протяженную водородно-гелиевую оболочку.
Система Kepler-18 пополнила собой список компактных планетных систем, в которых орбиты нескольких планет оказываются плотно упаковаными глубоко внутри орбиты Меркурия. Другими примерами таких систем являются HD 10180, HD 20794, HD 39194, HD 40307 и знаменитая Kepler-11, пишет сайт Планетные системы.
