Чужі світи проявилися на фото
- 14.11.08 13:41 -
Отримано перші прямі фото чужий планетної системи і позасонячної планети, оточеної кільцями. Тільки такі дослідження дозволять побачити позаземне життя. Поки видно лише молоді, величезні і гарячі планети, вижити на яких навряд чи можливо.
Астрономам вперше вдалося безпосередньо побачити планети, що обертаються по орбітах навколо інших зірок. Більш того, вчені вперше побачили і саме орбітальний рух, незаперечно доводить, що крихітні точки, що проявилися на фотографіях - не далекі джерела, які випадково опинилися на небі поруч із зіркою, а фізично пов'язані з нею об'єкти.
Група під керівництвом Крістіана Маруа і Брюса Макінтоша з канадського Інституту астрофізики імені Герхарда Герцберга і американської Національної лабораторії імені Ернеста Лоуренса в каліфорнійському Ліверморі повідомила про виявлення цілої системи з трьох масивних планет, які обертаються навколо зірки HR8799, або V342 Peg, в 130 світлових роках від Землі .
Знялася поки молода
Астрономам вперше вдалося сфотографувати планету в іншої зірки. Зірка не сильно відрізняється від Сонця, а ось планета зовсім не схожа на членів нашої Сонячної системи.
Це зірочка шостий зоряної величини в сузір'ї Пегаса, яку далеко від міст в гарну темну ніч можна помітити навіть неозброєним оком і гарантовано нескладно знайти в бінокль. Три планети розташовані на відстані приблизно 25, 40 і 70 астрономічних одиниць (а. Е. Середніх відстаней від Землі до Сонця) від центрального світила, один оборот по орбіті вони роблять приблизно за 100, 190 і 460 років, рухаючись проти годинникової стрілки, якщо дивитися з Землі. Планети HR8799d і HR8799c, розташовані ближче до зірки, приблизно в 10 (плюс-мінус 3) раз масивніша за Юпітер, найбільшої планети Сонячної системи, - це дійсно гіганти. Зовнішня планета HR8799b трохи менше, її маса оцінюється в діапазоні від 5 до 11 мас Юпітера.
Сама HR8799 світить в п'ять разів яскравіша за Сонце, тому, щоб привести систему HR8799 у відповідність із Сонячною по рівноважної температурі поверхні, її треба «скоротити» приблизно в 2,2 рази. Наприклад, зона, сприятлива для життя, тут буде знаходитися в 2-2,5 а. е. від світила, а не в 1 а. е. де паморочиться Земля.
Цікаво, що, якщо скоротити систему HR8799 в 2,2 рази, положення її планет практично повторить розташування наших Сатурна, Урана і Нептуна.
Не виключено, що ближче до HR8799 є й інші планети, але їх ми поки побачити не можемо.
Оптичне зображення зірки Фомальгаут і її потужного газопилового диска, отримане за допомогою коронографа Покращуваній камери для оглядів (ACS) Космічного телескопа імені Хаббла. Сама зірка закрита, різкий внутрішній край диска, який нахилений до променю зору, видно, як яскраве кільце. Планета Фомальгаут b розташована трохи ближче до зірки, на врізі показано її переміщення між двома фотографіями, зробленими з проміжком 1 рік і 9 місяців. Інші деталі - шум, і світло, розсіяне «штучної місяцем», що закриває яскраву зірку в фокусі телескопа. // NASA / ESA / P.Kalas / UC Berkeley
Виділення гарячого Юпітера
Астрономам вперше вдалося зафіксувати світло, відбите від планети, що обертається навколо іншої зірки. Астрономічні «окуляри-поляроїди» показали, чим наповнена атмосфера «гарячого.
А ось колектив вчених під керівництвом Пола Каласа з Університету Каліфонія в Берклі розгледів планету подрібніше поруч з однією з найяскравіших зірок неба - Фомальгаутом, або зіркою # 945; сузір'я Південна Риба (# 945; Piscis Austrinus), яка знаходиться всього в 25 світлових роках від Землі. Побачити її можна і з території нашої країни, але лише в південних районах Росії біло-блакитний Фомальгаут піднімається над горизонтом скільки-небудь помітно.
Крім того, є ознаки, що і сама планета оточена диском, схожим на кільця Сатурна. Саме вони відображають видиме світло, зафіксований телескопом імені Хаббла. А сам Фомальгаут b може бути не єдиним супутником зірки. Теоретична модель використана для оцінки маси, дає підстави вважати, що в системі Фомальгаута є, принаймні, ще одна планета. Так що не виключено, що тут ми також маємо справу з цілою системою.
Перші прямі знімки позасонячних планет цікаві не тільки самі по собі. Це ще й демонстрація нового методу їх виявлення і дослідження. За півтора десятка років, що минули з моменту невпевненого виявлення першої позасонячної планети 51 Peg b, що обертається довкола нормальної зірки (також, до речі, в сузір'ї Пегаса і зовсім неподалік від теперішньої першої планетної системи), астрономи знайшли вже понад 300 маломасивних об'єктів, що кружляють навколо приблизно двох сотень зірок.
Знайти зірку HR8799 на небі нескладно за допомогою бінокля. У Росії сузір'я Пегаса осіннім вечором знаходиться високо над горизонтом в південній частині неба. Ідентифікувавши «Великий квадрат», для пошуку зірки HR8799 шостий зоряної величини можна скористатися запропонованими пошуковими картами. // Stephen James O'Meara / Gemini Observatory
Методи пошуку позасонячних планет
Астрономам відомі п'ять основних методів виявлення позасонячних планет.
По-перше, це метод прямих спостережень - ми можемо елементарно побачити планету поряд з іншою зіркою, подібно до того, як бачимо
.
Велика частина з них були виявлені двома методами, заснованими на реєстрації світла самої центральної зірки - по ледь помітних коливань швидкості зірок і за рахунок невеликого їх потускнения при проходженні планет по зоряному диску. Обидва методи чутливі, в першу чергу, до об'єктів, що розташовані безпосередньо поруч із зіркою, причому об'єктів крупним і тому зовсім не схожим на Землю.
Виділити світло самих планет в загальному потоці випромінювання від зірки також вдавалося, проте отримати зображення - безпосередньо побачити планету - вчені поки змогли всього один раз, і цей результат вимагає підтвердження: «супутник» міг опинитися поряд із зіркою випадково, аж надто далеко він від неї знаходиться.
Тим часом, якщо ми хочемо шукати життя у Всесвіті, планету треба саме бачити.
Тільки в цьому випадку можна спробувати вивчити спектральний склад її випромінювання і зрозуміти, з чого вона складається і які на ній умови. Наприклад, якщо ми побачимо присутність молекулярного кисню у великих кількостях, це буде вже дуже серйозною заявкою на виявлення рослинного життя: кисень хімічно дуже активний, щоб так запросто залишатися у вільній формі. Саме тому метод прямих спостережень для пошуку планет - свого роду «святий грааль» астрономії позасонячних планет.
Однак прямий пошук - справа неймовірно важке. Тільки уявіть собі, що необхідно розглянути об'єкт, який в мільйони і мільярди разів слабкіше центральної зірки і розташований безпосередньо поруч з нею, іноді на межі дозволу вашого телескопа. Це все одно що намагатися розрізнити писк комара поруч з реактивним двигуном літака, при тому що ви не знаєте, є там комар чи ні.
Оскільки в глибині душі все шукачі планет сподіваються виявити життя, схожу на нашу, а до недавніх пір нам була відома лише одна планетна система - власна, Сонячна, пошуки інших систем почали саме поруч із зірками, схожими на Сонце. Поки безрезультатно. Поруч з подібними Сонця зірками 8 років шукав планети і Крістіан Маруа, і теж без особливих успіхів.
Молоді і гарячі
Поступово до астрономам прийшло розуміння, що, якщо ми не можемо знайти ключі від свого будинку там, де втратили, можна спробувати хоча б пошукати якісь інші ключі там, де світло. Замість жовтих карликів на кшталт Сонця науковці звернулися до зірок спектрального класу A. Вони яскравіше і гаряче, так що можна сподіватися побачити планети на більшій відстані від зірки.
Однак навіть в цьому випадку контраст яскравості між зіркою і планетою величезний, і, щоб зменшити його, астрономи ще більш звузили коло пошуків, зосередившись на молодих зірках класу A. Розрахунок в тому, щоб побачити гігантські планети (надії побачити щось схоже на Землю поки немає), які сформувалися зовсім недавно і ще не охололи, продовжуючи висвічувати енергію, вивільнену при стисненні з газопилової хмари. Світять вони здебільшого в інфрачервоному діапазоні, і саме тут вчені зосередили свої зусилля.
Щоб ще більше звузити коло пошуків, астрономи вирішили уважно вивчити лише зірки, спектри яких показують присутність газопилових дисків в своїх околицях. На щастя, каталог таких зірок в околицях Сонця вже був. Та обставина, що перша планетна система була знайдена при вивченні вже перших кандидатів зі списку, вказує, що планетні системи повинні зустрічатися у більшості таких зірок. Інакше доведеться припустити, що і Маруа, і Каласа дуже пощастило.
Проте сумніви в результаті Маруа ще залишаються. Справа в тому, що масу він і його колеги оцінювали, виходячи з яскравості і віку планет. Сформувавшись від 30 до 160 мільйонів років тому (приблизно такий вік HR8799), планети з тих пір стискаються і висвічують енергію, поступово остигаючи і згасаючи. Однак, як саме вони висвічують тепло, залежить від планетної атмосфери, розрахунок фізики якої - завдання неймовірно складна. Зрозуміло, вчені взяли кращі моделі, наявні на сьогоднішній день, однак і вони поки не підтверджені незалежними спостереженнями - хоча б тому, що до результатів Маруа відчувати їх не було на чому.
Тому у деяких астрономів ще залишаються сумніви, що «планети» HR8799 дійсно є такими. Якщо модель атмосфери в корені не вірна, то їх маси можуть виявитися і великими, що переведе їх в розряд бурих карликів - «невдалих зірок», яким не судилося запалити в своїх надрах перетворення водню в гелій, але в житті яких був короткий «майже зоряний період »ядерного горіння дейтерію.
З цієї точки зору результати Каласа куди переконливіше.
Тут оцінка маси планети зроблена на підставі моделювання еволюції пилового диска під дією сил гравітації. Хоча такі розрахунки також вимагають значних обчислювальних витрат, сама фізика істотно простіше, і малоймовірно, що теоретики тут не враховують чогось принципово важливого. Крім того, і сам Фомальгаут b багато легше HR8799 b, c і d. Оцінка в три маси Юпітера - лише верхня межа, реальна маса планети може скласти всього половину юпитерианской маси.
Втім, і у Фомальгаута b є таємниці. Наприклад, спектральний склад його випромінювання не дуже добре описується наявними моделями. Саме звідси і виникли підозри, що в оптичному діапазоні тут світиться, відображаючи колір центральної зірки, власний пиловий диск планети. Розмір такого диска повинен скласти близько мільйона кілометрів. Якщо це так, то коли-небудь з нього зможуть сформуватися супутники, і Фомальгаут b стане ще більш схожий на Юпітер.
І все-таки навіть ці епохальні результати не зроблять простіше пошук планет, подібних до Землі. Якщо колишні методи пошуку були «заточені» під близькі і масивні планети, то метод, використаний Маруа і Каласа, - під далекі, масивні і все ще гарячі світи.
Позаземне життя ж, якщо вона у Всесвіті є і схожа на нашу, буде розташована на маленьких і старих планетах. %%
Вони повинні знаходитися і недалеко від своїх зірок, і не дуже до них близько - в «обітабельной» зоні, де може існувати вода в рідкому вигляді. Поки астрономи не придумали методу пошуку планет в цьому проміжку.
Втім, привід для оптимізму є. Адже і близькі, і далекі планети знайшлися майже відразу після того, як з'явилися методи їх виявлення. Можна розраховувати, що, коли ми навчимося шукати планети, подібні до Землі, вони будуть чекати нас вже у перших зірок, на які ми звернемо свою увагу.