Открыть главное меню

Новый метод позволил впервые получить спектр видимого излучения экзопланеты

22 апреля 2015

Небо вокруг звезды 51 Пегаса
Другие новости астрономии
Crab Nebula.jpg
Другие новости науки
Также посетите портал «Наука»

Первый в истории прямой спектр оптического излучения, отраженного от поверхности экзопланеты 51 Pegasi b, получен в обсерватории ESO Ла Силья в Чили со спектрографом HARPS — инструментом, который называют «ловцом экзопланет». В ходе этих наблюдений выявлены также новые свойства этой известной экзопланеты, первой, которая была открыта у нормальной звезды. Полученный результат свидетельствует о больших возможностях, которые открываются для наблюдений, в особенности с появлением таких приемников нового поколения, как установленный на VLT инструмент ESPRESSO, а также новых гигантских телескопов, таких, как E-ELT.

Экзопланета 51 Pegasi b находится на расстоянии примерно в 50 световых лет от Земли в созвездии Пегаса. Она была открыта в 1995 году и замечательна тем, что стала первой планетой, обнаруженной у обычной звезды солнечного типа (Два предыдущих открытия планет относились к объектам, обращающимся вокруг пульсаров, то есть, к совершенно необычным планетным системам.). Она также оказалась прототипом горячих юпитеров — класса планет, близких по размерам и массе к Юпитеру, но расположенных очень близко к материнской звезде. Такая конфигурация, необычная по меркам Солнечной системы, оказалась широко распространенной в других планетных системах.

С тех пор было открыто множество планетных систем (на сегодня уверенно известно более 1900 экзопланет в 1200 системах). Но теперь, в двадцатую годовщину своего открытия, 51 Peg b еще раз оказалась в центре внимания.

Группой астрономов, получившей спектр планеты, руководил Хорхе Мартинс (Jorge Martins), сотрудник Института астрофизики и космических исследований (Institute of Astrophysics and Space Sciences — IA) и университета Порто в Португалии, сейчас докторант ESO в Чили. Группа работала с приемником HARPS, установленном на 3,6-метровом телескопе ESO в обсерватории Ла Силья.

Сейчас наиболее распространенным методом исследования атмосфер экзопланет являются наблюдения спектра материнской звезды, получаемого, когда ее свет проходит сквозь атмосферу планеты во время «транзита» — прохождения планеты между земным наблюдателем и своей материнской звездой. Этот метод называется трансмиссионной спектроскопией. Но есть и альтернативный подход — наблюдать систему в момент, когда звезда проходит перед планетой (естественно, это может относиться только к системам, плоскости которых наклонены к лучу зрения и поэтому транзитов не происходит). Таким способом можно получить информацию о температуре экзопланеты.

Так как новый метод не связан с транзитами, с его помощью можно исследовать гораздо большее число экзопланет. Он позволяет непосредственно регистрировать оптический спектр планеты, а это значит, что теперь можно будет измерить многие физические параметры планет, которые другими методами получить невозможно.

При этом спектр материнской звезды служит как бы шаблоном, с помощью которого проводится поиск похожих спектральных характеристик в отыскиваемом спектре отраженного от планеты излучения. Это исключительно трудная задача, так как свет планет гораздо слабее ослепительного сияния их материнских звезд.

Сигнал от планеты, кроме того, искажается множеством тонких инструментальных и физических эффектов и шумов. Если принять все это во внимание, становится ясно, какой ценой был достигнут успех наблюдений 51 Pegasi b с инструментом HARPS.

Экзопланета 51 Pegasi b в представлении художника

Хорхе Мартинс говорит:

«Примененный метод регистрации имеет огромное научное значение, так как он позволяет нам измерить истинную массу планеты и наклонение ее орбиты, важнейших физических параметров, без знания которых невозможно судить о физических условиях на ее поверхности. С помощью этой методики мы также можем измерить отражающую способность планеты, ее альбедо, а этот параметр необходим для выводов о составе ее поверхности и атмосферы.»

Оказалось, что масса 51 Pegasi b составляет примерно половину массы Юпитера, а наклонение ее орбиты по отношению к лучу зрения земного наблюдателя — около девяти градусов. Это значит, что орбита планеты видна с Земли почти «с ребра», хотя такого расположения и недостаточно, чтобы могли происходить транзиты. Планета, по-видимому, по размерам больше Юпитера и обладает очень высокой отражающей способностью. Эти параметры естественны для горячего юпитера, расположенного очень близко к своей материнской звезде и подвергающегося интенсивному воздействию ее излучения.

Конечно, использование приемника HARPS сыграло огромную роль для этой работы, но еще более замечательным фактом стало то, что результат был получен на 3.6-метровом телескопе ESO, сфера применения которого несколько ограничена его техническими характеристиками. Это означает, что применение нового метода на гораздо более совершенном оборудовании и более крупных телескопах, таких, как Очень большой телескоп (VLT) ESO или строящийся E-ELT (European Extremely Large Telescope), должно дать еще более значительные результаты.

«Мы с нетерпением ждем „первого света“ на новом спектрографе ESPRESSO, установленном на VLT, чтобы начать более детальные исследования этой и других планетных систем, —»

говорит Нуньо Сантос (Nuno Santos) из IA и Университета Порту, соавтор новой работы.


ИсточникиПравить

Эта статья содержит материалы из статьи «Первый спектр видимого излучения экзопланеты», опубликованной European Southern Observatory и распространяющейся на условиях лицензии Creative Commons Attribution 3.0 Unported (CC-BY 3.0 Unported).