Разведка далеких планет
Шрифт:
«Затмения» звезд планетами
Метод прохождений также доказал свою эффективность. Сейчас фотометрические наблюдения за звездами ведутся как с борта космических обсерваторий, так и с Земли. Все современные фотометрические инструменты имеют широкое поле зрения. Измеряя одновременно блеск миллионов звезд, астрономы существенно увеличивают свой шанс обнаружить прохождение планеты по диску звезды. При этом, как правило, обнаруживаются планеты, часто демонстрирующие «затмение» звезды, т. е. имеющие короткий орбитальный период, а значит – компактную орбиту.
Рис. 6.7.
Термин «горячий юпитер» стал настолько привычным, что никого уже особенно не удивило открытие в 2009 г. планеты WASP-18b, имеющей массу 10 Mj и обращающейся по почти круговой орбите на расстоянии 0,02 а. е. от своей звезды. Орбитальный период этой планеты составляет всего 23 часа! Учитывая, что звезда WASP-18 (HD 10069) имеет спектральный класс F9 и обладает большей светимостью, чем Солнце, температура поверхности планеты должна достигать 3800 К: это уже не просто «горячий», а «раскаленный юпитер». Из-за близости к звезде и своей большой массы планета вызывает сильные приливные возмущения на поверхности звезды, которые, в свою очередь, тормозят планету и в будущем приведут к ее падению на звезду.
Фотографии экзопланет
Несмотря на огромные трудности, астрономам все же удалось сфотографировать экзопланеты уже имеющимися средствами! Правда, средства эти были лучшими из лучших: орбитальный телескоп «Хаббл» и крупнейшие наземные инструменты (8:10-метровые телескопы «Кек», «Джемини» и «Очень большой телескоп»). Среди технических ухищрений – заслонка, отсекающая свет звезды, и светофильтры, пропускающие в основном инфракрасное излучение планеты в диапазоне длин волн 2–4 мкм, что соответствует температуре примерно 1000 К (в этом диапазоне планета выглядит более контрастно по отношению к звезде).
Начиная с 2004 г. получено несколько изображений экзопланет. Каталог экзопланет, изображения которых получены [6] , содержит уже 11 планет в 9 системах. Например, в протопланетном диске, окружающем молодую звезду ss Живописца, сфотографирована планета, весьма похожая на Юпитер, только массивнее. Ситуация там напоминает молодую Солнечную систему, в которой новорожденный Юпитер активно влиял на формирование в околосолнечном диске остальных планет. Наблюдать этот процесс «вживую» – мечта всех специалистов по планетной космогонии.
6
http://exoplanet.eu/catalog-imaging.php.
В конце 2008 г. важные открытия почти одновременно сделали две группы американских и канадских ученых. Космическим телескопом «Хаббл» удалось сфотографировать планету на внутреннем крае пылевого диска, окружающего яркую звезду Фомальгаут (а Южной Рыбы). Хотя эта звезда светит почти в 20 раз мощнее Солнца, она не могла бы столь сильно осветить свою планету, чтобы сделать ее заметной с Земли. Ведь обнаруженная планета находится от Фомальгаута в 115 раз дальше, чем Земля от Солнца. Поэтому астрономы предполагают, что планета окружена гигантским отражающим свет кольцом, намного превосходящим кольца Сатурна. В нем, по-видимому, формируются спутники этой планеты, как в эпоху юности Солнечной системы формировались спутники планет-гигантов.
Рис. 6.8. Планета 2М1207 b (слева). Это первое изображение планеты, находящейся за пределами
Рис. 6.9. Первое изображение планеты (вверху слева) вблизи нормальной звезды солнечного типа. Эта молодая звезда 1RXS J160929.1-210524 спектрального класса K7V удалена от нас на 150 пк, имеет массу 0,85 солнечной и температуру поверхности 4060 К. А планета в 8 раз массивнее Юпитера, и температура ее поверхности 1800 К (поэтому она светится сама). Возраст звезды и планеты – вероятно, около 5 млн лет. Расстояние между ними в проекции – около 330 а. е.
Фото получено в сентябре 2008 г. в ближнем ИК-диапазоне телескопом Джемини-Север (обсерватория Мауна-Кеа, Гавайи) с использованием адаптивной оптики.
Не менее любопытна и фотография сразу трех планет у звезды HR 8799 в созвездии Пегас, полученная группой канадских астрономов под руководством К. Маруа (с. 9 цветной вкладки). Эта система удалена от нас примерно на 40 пк. Каждая из ее планет почти на порядок массивнее Юпитера, но движутся они примерно на тех же расстояниях от своей звезды, что и наши планеты-гиганты. (В проекции на небо эти расстояния составляют 24, 38 и 68 а. е.) Будет очень странно, если на месте Венеры, Земли и Марса в той системе не обнаружатся землеподобные планеты. Но пока это за пределами технических возможностей.
Рис. 6.9. Планета Фомальгаута. В мощном пылевом диске вокруг звезды Фомальгаут телескоп «Хаббл» сфотографировал планету (в белом квадрате). Светлый кружок в центре снимка обозначает положение Фомальгаута (сама звезда закрыта экраном), эллипс, показанный для масштаба, имеет размер орбиты Нептуна. За два года наблюдений экзопланета сместилась очень незначительно, так как период ее обращения по орбите – около 900 лет. Фото: Kalas и др., http://arxiv.org/abs/0811.1994.
Получение прямых снимков экзопланет – важнейший этап в их изучении. Во-первых, этим окончательно подтверждается их существование. Во-вторых, открыт путь к изучению свойств этих планет: их размеров, температуры, плотности, характеристик поверхности. И самое волнующее – не за горами расшифровка спектров этих планет, а значит, выяснение газового состава их атмосферы. О такой возможности давно мечтают экзобиологи.
Впереди – самое интересное
Л насколько далеки от нас планетные системы иных звезд? Видны [и эти звезды глазом или, скажем, в простой бинокль? Можем ли мы, взглянув ясным вечером на небо, указать своим друзьям: «А вот у этой, и у этой, и во-о-о-н у той звезды есть свои планеты. Возможно, некоторые из них обитаемы»? На эти вопросы легко ответить, поскольку в Каталоге экзопланет [7] можно найти все необходимые данные. В октябре 2010 г. в нем содержалось немногим более 500 объектов, претендующих на звание планет. Поскольку для большинства из них определена лишь нижняя граница массы, будущие исследования, вероятно, переведут часть кандидатов в разряд коричневых карликов, т. е. переместят их из группы гигантских планет в сообщество «неполноценных» звезд. Но таких «перебежчиков» будут единицы, и это не изменит статистических выводов. А выводы таковы.
7
http://exoplanet.eu/catalog.php.