
Четырехпланетная система Kepler-89 (KOI-94, KIC 6462863) впервые была представлена группой Кеплера 2 февраля 2011 года среди первых 1235 транзитных кандидатов в 997 планетных системах. Она включает в себя четыре транзитных планеты с периодами 3.743, 10.424, 22.343 и 54.32 земных суток и радиусами 1.6, 3.8, 11 и 6.2 радиусов Земли, соответственно. Родительская звезда несколько ярче и горячее Солнца, ее масса оценивается в 1.28 ± 0.05 солнечных масс, радиус – в 1.52 ± 0.14 солнечных радиусов, светимость примерно втрое превышает солнечную.
За последние годы эта система интенсивно изучалась сразу несколькими научными коллективами. Так, в сентябре 2012 года японские астрономы под руководством Теруюки Хирано (T. Hirano)
показали, что орбиты, по крайней мере, двух внешних планет наклонены друг к другу всего на 1.15 ± 0.55°, при этом угол между осью вращения звезды и осью орбиты планеты d составляет -6
+13/
-11°. Иначе говоря, система Kepler-89 оказалась невозмущенной и плоской, с орбитами планет, мало наклоненными друг к другу и к звездному экватору.
В марте 2013 года было
опубликовано новое исследование, на этот раз касающееся измерения масс планет методом измерения лучевых скоростей родительских звезд. Получив 26 замеров лучевой скорости звезды Kepler-89 на обсерватории им Кека с помощью спектрографа
HIRES, Лоурен Вайс (L.Weiss) с коллегами оценили массы всех четырех планет (правда, со значительными погрешностями). Эти массы оказались равными (от внутренней планеты к внешней): 10.5 ± 4.6 масс Земли, 15.6
+5.7/
-15.6 масс Земли, 106 ± 11 масс Земли и 35
+18/
-28 масс Земли. При этом эксцентриситет орбиты второй планеты (горячего нептуна Kepler-89 c ) получился необычайно высок для такой компактной системы: 0.43 ± 0.23, что поставило под сомнение ее динамическую устойчивость. Для того, чтобы разобраться в ситуации, явно требовались новые подходы и новые наблюдения.
В ноябре 2013 года в Архиве электронных препринтов появилась статья японских астрономов под руководством Кенто Масуды (Kento Masuda). На этот раз японцы решили оценить массы планет в системе Kepler-89 методом тайминга транзитов. Взаимное гравитационное влияние планет приводило к вариациям времени наступления отдельных транзитных событий, достигающим для планеты Kepler-89 c 10 минут. Изучив эти вариации, японские астрономы пришли к выводу, что эксцентриситеты орбит трех внешних планет не превышают 0.1, а массы планет равны, соответственно: для планеты Kepler-89 c – 9.4
+2.4/
-2.1 масс Земли, для планеты Kepler-89 d – 52 ± 7 масс Земли, для планеты Kepler-89 e – 13.0
+2.5/
-2.1 масс Земли.
Отсюда видно, что если массы нептунов Kepler-89 c и Kepler-89 e, полученные TTV-методом, прекрасно согласуются с массами, полученными методом лучевых скоростей (причем оказываются определенными гораздо точнее), то с массой гиганта Kepler-89 d возникает явное противоречие. Величина 52 ± 7 масс Земли отличается от 106 ± 11 масс Земли более чем на 4 стандартных отклонения.
Чем может быть вызвано такое противоречие?
Скорее всего, дело в наличии дополнительных не транзитных планет в этой системе, приходят к выводу авторы статьи. Лучевая скорость звезды суммирует гравитационное влияние всех планет, и если количество планет определено не правильно, RV-анализ может приводить к фантомным большим эксцентриситетам орбит или ошибочным массам. Скорее всего, именно это и произошло в системе Kepler-89. Для того, чтобы правильно восстановить строение этой планетной системы, нужны плотные ряды измерений лучевой скорости звезды Kepler-89 (благо звезда для этого достаточно яркая).