О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Украина | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Болотное дело
Читайте нас:

статья Астрономы заглянули в недра экзопланет

Максим Борисов, 31.05.2006
Реклама

Экстрасолнечная планета XO-1b, обнаруженная недавно профессиональными и любительскими астрономами. Фантазия художника с сайта hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2006/22/

Группа европейских астрономов, возглавляемая доктором Тристаном Гилло (Tristan Guillot) из парижского Национального центра научных исследований (Centre National De La Recherche Scientifique - CNRS) и французской Обсерватории Лазурного берега (Observatoire de la Côte d'Azur), провела изучение внутреннего устройства так называемых "горячих юпитеров" ("hot Jupiters") - гигантских газовых экзопланет, расположенных очень близко к своему светилу. О подобных экстрасолнечных (инозвездных) объектах говорят также как о "пегасидах" (Pegasids, не путать с одноименными метеорными потоками) и "типа 51-й Пегаса" (по имени первого найденного представителя в созвездии Пегаса). Несмотря на удаленность от нас подобных небесных тел, удалось все-таки выяснить некоторые подробности об их центральных ядрах. В частности, найдена корреляция между количеством тяжелых элементов в "горячих юпитерах" и степенью "металличности" их родительских звезд. Таким образом сделан первый шаг в понимании физической природы всех экстрасолнечных планет. Исследование публикуется в журнале "Астрономия и астрофизика" (Astronomy & Astrophysics), но уже доступно онлайн в формате PDF (A correlation between the heavy element content of transiting extrasolar planets and the metallicity of their parent stars by T. Guillot, N.C. Santos, F. Pont, N. Iro, C. Melo, I. Ribas).

На настоящий момент астрономы обнаружили всего 188 экстрасолнечных планет, среди которых 10 классифицируются как "транзитные планеты" ("transiting planets"), то есть "проходящие", "затеняющие", "затмевающие". Эти планеты, следуя по своим орбитам, периодически проходят между звездой и наземными наблюдателями и таким образом поддаются регистрации "методом транзита" - по небольшому убыванию светового потока от звезды-хозяйки. Учитывая текущие технические ограничения, единственный тип транзитных планет, который может быть выявлен, - это гиганты, орбиты которых расположены близко к родительской звезде, - то есть те самые "горячие юпитеры"-"пегасиды". Тот десяток транзитных планет, с которыми в настоящее время имеют дело ученые, характеризуется массами от 110 до 430 земных масс (для сравнения, Юпитер с его 318 земными массами является самой массивной планетой в нашей Солнечной системе). Год на типичном "горячем юпитере" может длиться всего несколько дней, тогда как даже наш Меркурий - ближайшая к Солнцу планета Солнечной системы - облетает его за 88 дней.

Экстрасолнечная планета. Иллюстрация с сайта www.edpsciences.org

Вообще говоря, для обнаружения экзопланет используется по меньшей мере четыре различных способа. Первоначально по вариациям в излучении пульсара удалось зафиксировать присутствие планет размером с Землю, затем с помощью доплеровской спектроскопии и наземных телескопов ученые научились измерять небольшие "смещения" в спектре звезды, вызванные воздействием гравитации вращающейся вокруг нее планеты-гиганта. Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями, принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако ведется уже поиск периодических "колебания" в позиции родительской звезды на небесной сфере. И, наконец, сравнительно недавно в ход пошел вышеописанный четвертый вариант, набирающий популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску близкой звезды. (В самое последнее время наряду с методом гравитационного микролинзирования открылась и еще одна возможность - непосредственным образом улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты (или хотя бы обнаружить специфическую "примесь" в спектре самой звезды), правда, это пока касается поистине гигантских планет, масса которых сближает их с коричневыми карликами, да и в качестве родительских звезд в основном фигурируют экзотические "малыши", в свете которых планеты уже не затеряются.)

Так художник представляет себе полет теряющей атмосферу планеты - "горячего Юпитера" HD 209458b. Изображение с сайта www.spaceflightnow.com Транзитные "мини-затмения" позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об ее общем составе. Однако для того, чтобы перевести плотность в конкретный состав, необходимо запастись точными моделями внутрипланетной структуры и ее эволюции. Ситуация осложняется тем, что в настоящее время информации о поведении материи в условиях высокого давления явно недостает (а давление внутри гигантских планет более чем в миллион раз превосходит атмосферное давление на Земле). Из девяти "транзитных" планет, известных до апреля 2006 года (HD 209458, OGLE-TR-56, OGLE-TR-113, OGLE-TR-132, OGLE-TR-111, OGLE-TR-10, TrES-1, HD 149026, HD 189733), только у самой "маломассивной" получалось более-менее удовлетворительно оценить общий состав и строение: внутри нее выделяли массивное ядро из тяжелых элементов (приблизительно в 70 раз превышающее массу Земли) и оболочку из водорода и гелия (40 земных масс). Из оставшихся восьми планет шесть считались состоящими главным образом из водорода и гелия, наподобие Юпитера и Сатурна (с невыявленными параметрами ядра), ну а две крупнейшие вообще не поддавались описанию посредством простых моделей...

Рассматривая все это множество планет в совокупности и вводя в него аномально большие планеты, Тристан Гилло и его группа пришли к заключению, что девять "транзитных" планет имеют гомогенные свойства, то есть масса их ядер-сердцевин находится в пределах от 0 (никакого ядра или очень маленькое ядро) до 100 масс Земли, и основная масса приходится на водородно-гелиевую оболочку. Именно поэтому некоторые из "пегасидов" должны содержать большее количество тяжелых элементов, чем считалось ранее. При сравнении массы тяжелых элементов в "горячих юпитерах" с содержанием "металлов" (элементов тяжелее водорода и гелия) в родительских звездах, астрономы обнаружили явную корреляцию: планеты, рожденные у звезд, столь же богатых "металлами", как и наше Солнце, обладают маленькими ядрами, в то время как планеты у звезд, содержащих в два-три раза больше металлов, чем Солнце, имеют ядра гораздо больших размеров (как это показано на графике внизу).

Корреляция между количеством тяжелых элементов в экстрасолнечных планетах (наблюдаемых при прохождениях по дискам их светил) и "металличностью" их родительских звезд. Иллюстрация с сайта www.edpsciences.org

Десятая, самая "свежая" "транзитная" планета XO-1b (astro-ph/0605414) была выявлена совсем недавно, но и она также оказалась аномально крупной планетой, облетающей по тесной орбите звезду, по составу схожую с нашим Солнцем. Подразумевается, что эта планета имеет очень маленькое ядро, так что это новое открытие только подкрепило предложенную европейцами схему звездно-планетарной корреляции...

Текущие же модели формирования планетных систем оказываются не в состоянии предсказать, как большие количества тяжелых элементов концентрируются в подобных экзопланетах, и поэтому они, видимо, будут подвергнуты пересмотру. Впрочем, и найденная корреляция между составом звезд и планет еще нуждается в дальнейших проверках (по мере открытия новых "транзитов"), так что эта работа представляет собой только первый шаг в изучении физической природы экстрасолнечных планет и особенностей их формирования. Хотя объяснение тому факту, почему "транзитные" планеты столь сложно отыскать, уже, кажется, появилось. Поскольку большинство "горячих юпитеров" имеет относительно крупные ядра, то по своим размерам они должны выглядеть достаточно компактными, компактнее, чем можно было бы ожидать, и их труднее обнаружить при прохождении по диску звезды.

В любом случае, это новое исследование обещает помочь в планировании французским Национальным центром космических исследований (CNES) специальной космической миссии по поиску "транзитных" экзопланет, что получила наименование COROT (COnvection, ROtation and planetary Transits - конвекция, вращение и планетарные прохождения, запуск намечен на октябрь), в результате которой ученые надеются обнаружить и изучить десятки новых "транзитов", включая совсем небольшие планеты и планеты, обращающиеся по орбите достаточно далеко от своей звезды (т.е. не "горячие юпитеры"). Среди других планируемых NASA и ESA миссий космических телескопов нового поколения, работающих с "транзитами", можно упомянуть "Кеплер" (Kepler), TPF (Terrestrial Planet Finder - искатель землеподобных планет - 2015 г.) и SIM (Space Interferometry Mission - космическая интерферометрия).

Источник:
Interiors of extrasolar planets: A first step - Astronomy & Astrophysics - Press release

Ссылка:
Экзопланеты - Обзоры электронных препринтов astro-ph

Максим Борисов, 31.05.2006



новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Наши спонсоры
Выбор читателей