Астрономы впервые "поймали" видимый свет от планеты рядом с двойником Солнца
"Горячий Юпитер" глазами художника. Иллюстрация NASA, ESA, and G. Bacon (STScI)
Астрономы из Европейской южной обсерватории впервые напрямую уловили свет в видимом диапазоне, отраженный от далекой планеты. Она обращается вокруг звезды 51 Пегаса, которая очень похожа на Солнце. «Чердак» выяснил, что можно узнать, используя новый метод, и способен ли он найти признаки жизни на экзопланетах.
До недавнего времени единственной звездой во Вселенной, которая достоверно «владела» планетами, было Солнце. До конца прошлого века астрономы не имели технических возможностей доказать, что у других светил также есть «компаньоны». Первыми достоверно обнаруженными экзопланетами (так называют планеты у других звезд) стали каменистые тела размером с Землю, обращающиеся вокруг пульсара PSR B1257+12. Их нашел в 1992 году польский астроном Александр Вольщан и его коллега из Канады Дейл Фрейл.
В 1995 году была найдена третья экзопланета, причем она обращалась вокруг звезды, очень похожей на Солнце, с типичным для астрономии странным именем «51 Пегаса». С тех пор было открыто больше 1800 планет за пределами Солнечной системы (точное число на момент написания статьи — 1830), еще 4600 кандидатов — в очереди на подтверждение.
Большую часть экзопланет ученые находят косвенными способами. Например, следят, не изменяется ли яркость какой-нибудь звезды: если небольшое затухание происходит периодически, с высокой вероятностью, светило закрывает проходящая перед ним планета. Существуют и другие методы, но у всех есть один существенный недостаток: они не позволяют непосредственно увидеть и изучить планету.
Группа астрономов из разных стран, ведущим из которых был португалец Хорхе Мартинс (Jorge Martins) из Института космических исследований в Порту, разработала методику прямого исследования экзопланет. Астрономы впервые получили спектр видимого света, отраженного от планеты 51 Пегаса b, которая обращается вокруг той самой «исторической» звезды 51 Пегаса. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Astronomy & Astrophysics.
Зеркало размером с Юпитер
Сами по себе планеты не испускают излучения в видимой области спектра, но многие из них неплохо отражают свет своих звезд. Исследователи вычленяли основные характеристики излучения 51 Пегаса, создавая виртуальный образ звезды. Затем они сравнивали его с реальным излучением, в котором искали слабую «копию», соответствовавшую отраженному свету. Характеристики этого дополнительного излучения должны быть похожими на свет звезды, а придуманная учеными технология позволяет при обработке данных усилить его интенсивность. «Если представить, что планета — это зеркало, то мы регистрируем свет звезды, который оно отражает», — пояснил «Чердаку» суть метода один из соавторов работы Нуно Сантош (Nuno Santos) из Института космических исследований в Порту.
«Это очень красивая и очень сложная методика, — говорит научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга Владимир Сурдин. — Когда свет звезды падает на планету, он проходит вглубь сквозь атмосферу, рассеивается и выходит наружу, проходя через полупрозрачные слои атмосферы еще раз. После такого двойного «путешествия» в нем появляются линии химических элементов, которые есть в атмосфере планеты».
Впрочем, пока исследователи узнали не очень много нового о 51 Пегаса b. Мартинс и коллеги полагают, что это «распухший» газовый гигант почти в два раза больше Юпитера, который отражает очень большой процент падающего на него света. «В будущем, используя более точные измерения, мы попробуем выяснить, какие именно химические вещества содержатся в атмосфере 51 Пегаса b», — уточнил Сантош.
Ученые анализировали данные, которые были собраны телескопом с диаметром зеркала 3,6 метра, который находится в обсерватории Ла-Силья в Чили. На телескопе специально для поиска экзопланет установлен спектрограф HARPS: этот прибор «отлавливает» малейшие изменения в излучении звезд. Для того чтобы вычленить спектр отраженного света, нужно учесть все отклонения и помехи.
Обсерватория Ла-Силья, где расположен 3,6-метровый телескоп. Изображение ESO/S. BrunierВ перспективе при помощи нового метода можно будет определять физические характеристики атмосферы — для планет, найденных непрямыми методами, эти параметры вычисляются лишь косвенно. У технологии есть ограничения. «Этот метод больше подходит для изучения планет, которые обращаются вокруг похожих на Солнце звезд, — объяснил «Чердаку» ведущий автор работы Хорхе Мартинс. — Это важно, так как технология работает тем лучше, чем больше спектральных линий у нас есть. А для звезд типа Солнца охарактеризованы тысячи спектральных линий».
Пока с помощью нового метода можно искать планеты лишь у ярких звезд — только такие планетные системы дают достаточно света для полноценного анализа. Наконец, планета должна быть довольно крупной, хорошо отражать излучение и обращаться недалеко от звезды — все это, опять же, позволяет собрать максимум света. 51 Пегаса b более или менее отвечает требованиям, и все равно ее отраженный свет в тысячи раз бледнее излучения планеты. «Это все равно что сравнивать Солнце и 100-ваттную лампочку на расстоянии восьми метров», — поясняет Мартинс.
В будущем авторы намерены усовершенствовать технологию, чтобы ее можно было использовать для большего количества звезд. «Наш метод не ищет новые экзопланеты, зато он позволяет выявлять их реальные характеристики», — рассказывает Мартинс. Изучая физические параметры экзопланет, исследователи не только подкрепляют или опровергают гипотезы формирования небесных тел — некоторые особенности могут служить доказательствами того, что на внесолнечных планетах могут обитать живые существа.
Следы жизни
Планета попадет в список «подозреваемых», если в ее атмосфере обнаружат так называемые биомаркеры — химические вещества, которые, с высокой вероятностью, могли быть выделены живыми существами. Пока мы не знаем никакой другой жизни, кроме земной, так что астробиологи ищут земные биомаркеры: кислород или озон (его проще обнаружить в спектральных линиях), углекислый газ, пары воды и метан (его выделяют многие бактерии). Само по себе каждое из этих веществ может образоваться в результате не биологических процессов, но сочетание всех сразу многократно поднимает шансы планеты быть обитаемой.
Пока технические возможности не позволяют надежно улавливать следы биомаркеров у внесолнечных планет, но уже скоро у астрономов появятся два гигантских телескопа, которые многократно расширят их возможности. К 2024 году в Чили в Паранальской обсерватории должен заработать чрезвычайно большой телескоп (E-ELT – The European Extremely Large Telescope) с диаметром зеркала 40 метров, а к 2022 году в обсерватории Мауна-Кеа на Гавайях запустят 30-метровый телескоп.
Вероятно, не в последнюю очередь имея в виду эти инструменты, ведущий исследователь NASA Эллен Стофан в начале апреля 2015 года заявила, что признаки внеземной жизни будут найдены до 2025 года, а в ближайшие 20—30 лет наличие жизни за пределами Солнечной системы удастся окончательно подтвердить.
«Это нормальный научный прогноз, — полагает Владимир Сурдин. — В NASA довольно точно прогнозируют результаты своих научных исследований. Колоссальные 30- и 40-метровый телескопы вполне смогут отыскать признаки жизни к этому времени». 51 Пегаса b и другие «горячие Юпитеры» не годятся для существ, похожих на наших соседей по планете, но астрономы уже обнаружили три десятка землеподобных объектов, причем одна планетаобращается вокруг Альфа Центавра В — одной из трех звезд ближайшей к нам звездной системы Альфа Центавра. Так что совсем скоро стоит ожидать очень интересных открытий.
Источник: http://chrdk.ru/
Свежие комментарии