Массы планетных кандидатов Кеплера будут точно измерены

   HARPS - высокоточный эшелле-спектрограф, основной задачей которого является измерение лучевых скоростей звёзд с целью поиска экзопланет. Он обеспечивает долговременную точность 0,97 м/сек при рабочей точности 0,3 м/сек [1]. К сожалению, столь чувствительный прибор никак не мог быть использован для подтверждения кандидатов Кеплера в силу своего географического положения (HARPS расположен в южном полушарии, а поле Кеплера - в северном). Для подтверждения планетной природы транзитных кандидатов Кеплера лучевые скорости звезд измеряли на спектрографе HIRES, находящемся на обсерватории им. Кека. Этот спектрограф имеет точность, близкую к точности HARPS (~1 м/с), но работает с телескопом намного большей светособирающей площади - зеркало Кека имеет диаметр 10 м против 3,6 м у телескопа, на котором установлен HARPS [2]. Тем не менее, сила Кека является и его слабостью - огромная конкуренция за наблюдательное время сильно, а иногда очень сильно, ограничивает время, которое можно потратить на конкретную научную задачу, в данном случае - поиск экзопланет.
    12 апреля 2012 года первый свет увидел собрат HARPS'а - HARPS-North. Это совместный проект пяти крупных научных организаций - Женевского университета (глава проекта, Швейцария), Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (США), Сент-Андрусского университета и университета Королевы в Белфасте (Великобритания), а также Итальянского национального института астрофизики. Спектрограф установлен на Национальном телескопе Галилея (Telescopio Nazionale Galileo) диаметром 3,58 м, имеет рабочую точность 0,2 м/с и долговременную точность ~0.5 м/с [3]. На 2012 год HARPS-N является одним из 5 инструментов в мире, обеспечивающих долговременную точность измерения лучевых скоростей звезд <1м/с, и один их трёх (выделены жирным шрифтом), находящихся в северном полушарии [2]:

Спектрограф
Телескоп
Контролирующая организация
Первый свет
Спектральное разрешение
Точность, м/с
HIRES
Keck 10 м
Обсерватория им. Кека
1996
85 000
1
HARPS
ESO 3.6 м
Женевский университет
2003
115 000
0,3-1
PFS
Magellan
6.5 м
Институт Карнеги
2009
38 000
1
APF
APF 2.4 м
Ликская обсерватория
2009
80 000
1
HARPS-N
ESO 3.6 м (Национальный телескоп Галилея)
Женевский университет, Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики др.
2012
115 000
0,2-0,5

    Основными задачами HARPS-N являются [3]:
- подтверждение двойника Земли в обитаемой зоне звезды G5V или более позднего спектрального класса с точностью определения массы 30%;
- изучение землеподобных планет массой 2-5 земных (суперземель) на различных орбитах с достаточной точностью, чтобы разделить богатые водой и сухие миры;
- изучение перехода от суперземель к ледяным гигантам (например, горячим нептунам) с точностью определения массы 5% или выше.

  Для решения поставленных задач предполагается измерение лучевых скоростей звёзд с транзитными кандидатами, обнаруженными космическим телескопом им. Кеплера. Для этого будет потрачено 60 наблюдательных ночей в год с 2012-го по 2016-й [4].
    В настоящее время для наблюдений отобраны 174 звезды [5]. 93 из них показывают несколько транзитных сигналов - 51 с двумя планетами или кандидатами, 28 - с тремя, 9 - с четырьмя, 4 - с пятью и 1 - с шестью (Kepler-11). Среди них есть и звёзды с подтверждёнными планетами, однако массы этих планет были определены с недостаточной точностью или же были получены только верхние пределы. Это звёзды Kepler-9 , 10, 11, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 30, 33 и 36.
    Транзитные кандидаты у выбранных звёзд демонстрируют большое разнообразие, как по радиусам, так и по периодам обращения и, соответственно, эффективным температурам , и включают суперземли в обитаемой зоне .
Можно заметить, что звёзды с горячими гигантами не включены в наблюдательный список. Это связано с тем, что горячие гиганты встречаются преимущественно в однопланетных системах [6], а также с тем, что для их подтверждения достаточно много меньшей точности измерений, чем обеспечивает HARPS-N. Так, планета с массой Юпитера на орбите с большой полуосью 0,04 а.е. у двойника Солнца наводит на свою звезду лучевую скорость с полуамплитудой 142 м/с. А современные эшелле- спектрографы, сконструированные для поиска экзопланет, обеспечивают точность 30 м/с и выше, пишет сайт Планетные системы.