АНКа Дня

---

27.06.2003. Какая доля солнцеподобных звезд имеет планеты?

из статьи Лайнвивера и Гретер (Charles H. Lineweaver, Daniel Grether)
astro-ph/0306524

Сейчас известно уже более 100 планет. Большинство из них открыто методом измерения вариации лучевых скоростей звезд, т.е. по Доплеру. Данный метод имеет свои т.н. селекционные эффекты.
1. Есть предел на измерение скорости (сейчас порядка 40 м/с). Это ставит нижний предел на массу планеты.
2. Если орбита достаточно широкая, то орбитальный период будет большим, а значит, для открытия планеты необходимы длительные наблюдения. Т.е. если вы проводите измерения данной звезды в течение года, то обнаружить планету с периодом более этого времени вы не можете (сейчас хорошие обзоры имеют время наблюдения порядка трех лет). Для обнаружения планеты с каким-то конкретным периодом необходимы наблюдения, продолжительность которых порядка самого периода.

Такие ограничения можно представить графически, что и сделано на верхнем рисунке. По горизонтальной оси отложен орбитальный период в днях (на верхней горизонтальной оси это продублировано показом большой полуоси в астрономических единицах с указанием положения планет Солнечной системы). По вертикальной оси отложено произведение массы планеты в массах Юпитера на синус угла наклона орбиты к лучу зрения (угол наклона является важным параметров, т.к., например, ясно, что если мы смотрим на систему с ребра (угол равен 90 градусов), то эффект "болтания звезды" будет сильнее всего, а если мы смотрим "сверху" , т.е. видим систему плашмя (угол равен нулю), то эффекта просто не будет).

Белая область на рисунке соответствует области параметров, где эффекты селекции малы. Эта область ограничена справа упоминавшимся периодом в три года, а снизу - скоростью 40 м/с. Соответственно, в белой области обнаружено почти 100 процентов из возможных планет у исследованных звезд (т.е. у них открыты все планеты с периодами менее трех лет, достаточно массивные, чтобы вариация скорости превосходила 40 м/с). В темной области эффекты селекции очень сильны. Фактически, в ней мы не можем пока увидеть планеты. Средняя серая область соответствует промежуточной ситуации. Точки разного диаметра (он соответствует эксцентриситету орбиты) и цвета (он соответствует металличности звезды) показывают открытые планеты. Тонкие линии соединяют точки, соответствующие объектам одной планетной системы. Для сравнения показана и Солнечная система. Видно, что даже Юпитер лежит вне области 100-процентного обнаружения.

Имеющиеся селекционные эффекты означают следующее. Если вы задаетесь вопросом "какая доля звезд имеет планеты", то вы не можете просто взять число известных звезд с планетами и разделить на полное число звезд, включенных в программы наблюдений (на данный момент в восьми проектах проведены измерения для 1743 звезд). Нужно учитывать селекционные эффекты, или же выделять области в пространстве параметров, где эти эффекты неважны. Такие работы уже проводились, статья Лайнвивера и Гретер представляет собой новую попытку.

Результаты проще всего представить на рисунке.

Прямоугольниками показаны области параметров, для которых в работах разных авторов были получены ограничения на долю солнцеподобных звезд с планетами. Внизу рисунка даны ссылки на эти работы и приведена доля в процентах.

Результаты данной работы показаны жирными сплошной и пунктирной линиями. Для области параметров, ограниченной сплошной жирной линией, получена такая оценка: более 9 процентов звезд имеют планеты, попадающие в этот прямоугольник. Для области, ограниченной пунктирной линией, аналогичная оценка составляет 21 процент. Эти данные в среднем оказываются более оптимистичными, чем результаты других работ. По мнению авторов это связано с тем, что они более аккуратно учитывают эффекты селекции, что увеличивает число звезд, у которых планеты еще не зарегистрированы. В частности, результат не противоречит гипотезе о том, что 100 процентов звезд имеют планеты!