Ученым впервые удалось изучить атмосферу нетранзитной экзопланеты

18.11.2014 Новости   Нет комментариев

Ученым впервые удалось изучить атмосферу нетранзитной экзопланеты

Наблюдение
далеких планет с Земли может быть не менее эффективным, чем с помощью
космических телескопов: голландским астрономам удалось изучить атмосферу
и орбиту классической экзопланеты, пользуясь только«наземными»
данными.

Изящная методика открывает новые горизонты в исследовании
экзопланет, которые не могут похвастаться наличием затмения родительской
звезды, считавшегося ранее необходимым условием для наблюдения
атмосферы планеты.

Еще столетия назад философы и ученые(среди
них – Джордано Бруно и Исаак Ньютон) предполагали наличие планет,
расположенных за пределами Солнечной системы. Они интересовали людей не
столько с точки зрения познания окружающего мира, строения и эволюции
Вселенной, сколько и в связи с возможностью обнаружения внеземных
цивилизаций. Попытки обнаружить такие планеты предпринимались начиная с
XIX века, но до 1992 года у людей не было технических возможностей,
чтобы подтвердить или опровергнуть предположения об их существовании, а
также выяснить, насколько они похожи на планеты Солнечной системы.

Планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы, получили название экзопланет(«внепланет»)
или внесолнечных планет. В настоящее время их известно не так уж и
мало: 778. В целом, согласно приблизительным оценкам ученых, на самом
деле в одном только Млечном Пути существует как минимум 160 млрд планет,
связанных со звездами, а счет«свободных» планетоподобных тел идет уже на триллионы.

Однако большинство известных в настоящее время
экзопланет – планеты-гиганты типа Юпитера и Нептуна. Причиной этого
отчасти является тот факт, что большие планеты легче обнаружить. Однако
предполагается, что число планет, массы которых сравнимы с массой Земли,
на самом деле превышает число планет-гигантов во Вселенной. Любая
планета является крайне слабым источником света по сравнению со звездой,
вокруг которой она обращается. Помимо трудностей, связанных с
обнаружением столь слабого источника излучения, свет от родительской
звезды вызывает на экзопланете блики, затрудняющие ее наблюдение. По
этим причинам

:

возможность непосредственного наблюдения имеется менее чем у 5% внесолнечных планет.

Поэтому большая часть экзопланет была открыта с помощью
других, косвенных методов наблюдения. Наиболее эффективным из них
является наблюдение прохождения планеты по диску родительской звезды –«транзит»,
подобно тому что наблюдали земляне 6 июня при прохождении Венеры по
диску Солнца. Для транзитных планет во время такого«затмения» ученым удается более точно определять размеры и характеристики орбиты, а также изучать атмосферу.

Маттео Броги, Игнас Шнеллен и Джейн Биркби из Лейденской обсерватории(Нидерланды) совместно с группой ученых из Массачуссетского технологического института(США), Института космических исследований(Нидерланды) и Университета города Торонто(Канада) исследовали экзопланету, обращающуюся вокруг горячей звезды тау в созвездии Волопаса(тау
Волопаса). Это одна из самых ярких и самых близко расположенных к
Солнечной системе экзопланет, одна из первых обнаруженных экзопланет
вообще, а ее орбитальный период составляет всего несколько дней. Их
работу публикует журнал Nature.

Несмотря на то что эта планета не является
транзитной, астрономам удалось надежно определить параметры ее орбиты и
даже изучить атмосферу.

 

Ученым впервые удалось изучить атмосферу нетранзитной экзопланеты

.

Наблюдения проводились в интервале длин волн от 2287,5
до 2345,4 нм с помощью спектрографа, расположенного на очень большом
телескопе(VLT, The Very Large Telescope), в течение трех ночей в апреле 2011 года и покрыли заметный участок планетарной орбиты(см. рисунок выше). VLT принадлежит Европейской южной обсерватории(ESO)
и располагается в предгорьях Анд на горе Паранал на высоте 2600 м. С
помощью спектра дневной стороны планеты, которая освещается материнской
звездой(светло-серый участок планеты на
рисунке), астрономы смогли определить параметры орбиты и массу
экзопланеты, не являющейся транзитной.

Ученые определили, что орбита экзопланеты практически
круговая, а отношение масс звезды и планеты планетарной системы тау
Волопаса составляет 235,8, причем масса звезды равна 1,34 солнечной
массы, а масса планеты – 5,95 массы Юпитера. Используя найденное
отношение масс и полученное значение орбитального периода экзопланеты, с
помощью третьего закона Кеплера астрономами была получена скорость
движения планеты по орбите: она оказалась равной 157 км/с(или
565 км/ч, что приблизительно в 2 раза меньше, чем скорость звука в
воздухе в сухую ясную погоду). Наклонение орбиты i составило 44,5˚.

Также авторы смоделировали спектр атмосферы экзопланеты.
Для того чтобы сравнить его с наблюдательными данными, им пришлось
сделать предположения по поводу отношения радиусов звезды и планеты,
ведь поскольку экзопланета звезды тау Волопаса не является транзитной,
то мы не можем оценить его непосредственно из наблюдений. В результате
исходя из среднего радиуса для 17 известных транзитных планет с массами в
интервале от 3 до 9 масс Юпитера радиус экзопланеты в системе тау
Волопаса был принят равным 1,15 радиуса Юпитера, а радиус материнской
звезды ученые оценили в 1,46 радиуса Солнца.

Было обнаружено, что у экзопланеты звезды тау
Волопаса температура атмосферы уменьшается с увеличением высоты, в то
время как у других экзопланет, подверженных интенсивной радиации со
стороны горячих родительских звезд, наблюдается обратный эффект(т.н. температурная инверсия)

Наблюдаемая сильная хромосферная активность в атмосфере
родительской звезды позволила предположить, что в атмосфере планеты тау
Волопаса соединения, которые отвечают за температурную инверсию,
разрушаются под действием ультрафиолетового излучения горячей
материнской звезды.

Исследуя планетную систему тау Волопаса с поверхности земли, астрономы смогли корректно решить еще одну немаловажную задачу –«очистить» спектры звезды и планеты от линий излучения земной атмосферы(т.н.
теллурических линий). Поэтому важным результатом проделанной работы
помимо определения параметров планетной системы тау Волопаса является
то, что

не только космические исследования, но и
спектроскопические наблюдения с поверхности Земли могут быть ценным
инструментом для детального анализа структуры, температуры и химического
состава атмосфер экзопланет, не являющихся транзитными.

Это открывает большие возможности для изучения огромного
числа далеких планетных систем, полноценное исследование которых ранее
было невозможно.

ESO(The European South
Observatory) – межгосударственное астрономическое учреждение, самое
крупное в Европе. В настоящее время это самая продуктивная
астрономическая обсерватория в мире. Штаб-квартира и центр ESO находятся
в Германии и Чили, а телескопы расположены в Чили, в трех местах с
уникальным астроклиматом, где воздух настолько сухой, а небо так
прозрачно и спокойно, что астрономы имеют возможность получать
качественные изображения небесных тел практически круглый год.
Европейские коллеги предложили России присоединиться к этой организации,
однако идея пока не нашла отклика у отечественных руководителей науки.

gazeta.ru.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (Проголосуй первым!)
Загрузка...
?>