Экзопланеты, экзокометы и последний полет Cassini

Как сверхновая может убежать из Галактики, что за экзопланеты рядом с Тау Кита, откуда можно будет наблюдать последний полет Cassini? Об этом и о других важных астрономических исследованиях, загруженных в arXiv.org в августе, рассказывает доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ Сергей Попов.

Август — время каникул, но число статей в Архиве все равно вплотную подобралось к 10 000. В астрономической части также было много публикаций, среди которых есть очень интересные.

Лучше, чем Макс Планк

Появилась пачка статей от проекта Dark Energy Survey по итогам первого года работы, главное место среди которых занимают космологические результаты. Рассмотрены основные космологические модели, и для каждой — огромное количество вариантов параметров. Получены значения этих параметров (скажем, в лямбда-CDM суммарная плотность вещества — 26,4%). В статье, загруженной 4 августа, авторы утверждают, что достигли такого уровня точности, что их данные соперничают с результатами Планка. Соответственно, совместная обработка позволит, видимо, еще лучше уточнить космологические параметры. В других работах серии можно найти детальные описания и другие результаты (например, по скоплениям галактик).

Беглец из Галактики

Для космологии крайне важны сверхновые Ia, но не все они одинаковы. Некоторые из них заметно слабее (их светимость меньше). Исследование одного из таких случаев привело к интереснейшему результату, опубликованному в Science.

В некоторых моделях взрывов сверхновых этого типа получается, что слабые сверхновые Ia сохраняют белые карлики, то есть те не взрываются целиком. При этом компактный объект приобретает большую пространственную скорость. Авторы статьи, опубликованной 18 августа, рапортуют об открытии такого объекта. У белого карлика LP 40-365 малая масса (0,15 солнечных) и очень высокая пространственная скорость. Только радиальная скорость составляет почти 500 км/с. Анализ собственного движения карлика позволяет сделать вывод, что полная скорость превосходит 500 км/с. Это означает, что карлик сможет покинуть Галактику.

А нас посылают обратно

По-прежнему астрономам не дает покоя знаменитая, многократно воспетая звезда Тау Кита. По наблюдениям на инструменте HARPS (ESO) и телескопе Кека авторы выложенной 7 августа статьи выявили четыре маломассивные экзопланеты вокруг этой солнцеподобной звезды.

Пара планет находится в зоне обитаемости. Данные получены по анализу лучевых скоростей. Планеты не транзитные. Существенно, пожалуй, то, что методами хитрой обработки авторы подобрались вплотную к пределу, позволяющему обнаруживать методом изменения лучевых скоростей полных двойников Земли (параметры звезды, масса, расстояние от звезды). Наконец, напомним, что кандидаты в экзопланеты обнаруживались у Тау Кита и в 2012—13 гг. Два из них воспроизведены в этой работе. Остальные — нет. Так что система явно нуждается в дальнейшем изучении.

Такие похожие на нас

Разумеется, было много новых статей, посвященных исследованиям экзопланет. Здесь снова бьются рекорды. В работе, опубликованной 10 августа, описана многопланетная система, самая близкая из известных на сегодня — 10 световых лет от нас. Самые легкие планеты, обнаруженные по лучевым скоростям, — 0,75 ±0,13 масс Земли (и еще есть кандидат с массой около 0,5 земной). Правда, все это планеты у красного карлика (0,13 масс Солнца), находящиеся близко от звезды: периоды обращения у них от двух до пяти дней (а у очень маломассивного кандидата — один день).

А в статье, выложенной 3 августа, впервые надежно продемонстрировано наличие стратосферы у экзопланеты, то есть в части атмосферы температура растет при удалении от планеты. Такое поведение приводит к тому, что в спектре появляются эмиссионные линии, которые астрономы и обнаружили. Сделано это было благодаря наблюдениям на телескопе Hubble во время затмения звездой планеты (т.н. вторичное затмение). Планета — газовый гигант, звезда которого сильно прогревает его (температура 2700 К). Полученные результаты помогают проверять модели атмосфер экзопланет.

Наконец, у исследователей экзопланет есть много планов. В выложенной 9 августа статье представлен большой материал, посвященный задачам и перспективам экзопланетных исследований. Авторы пытаются выделить ключевые вопросы (и описать соответствующий контекст), на которые смогут хотя бы частично ответить благодаря работе таких проектов ближайшего будущего, как JWST, WFIRST, PLATO, крупные наземные телескопы (GMT, E-ELT, TMT) и некоторые другие, а также уже работающие системы, например ALMA. Рассмотрены вопросы, не связанные с жизнью, биомаркерами и т. п. Речь идет о физических свойства планет и их систем, хотя атмосферы и свойства поверхности (например, наличие воды) обсуждаются.

Биомаркерам посвящен отдельный обзор, опубликованный 18 августа. Речь идет об анализе спектров атмосфер и поиске биомаркеров. Написано понятно (почти популярно), но достаточно полно и строго. Так что всем можно смело рекомендовать.

Наконец, к будущим наблюдениям надо тщательно готовиться. В частности, надо все заранее промоделировать. Авторы опубликованной 14 августа статьи моделируют наблюдения спектров атмосфер для девяти небольших планет вокруг близких красных карликов. Показано, что для планет, близких к своим звездам, JWST будет достаточно пронаблюдать около десятка прохождений, чтобы получить спектральную информацию. С планетами в зонах обитаемости сложнее, но и там есть надежды вытянуть состав атмосферы для некоторых вариантов ее состава. Лучшие цели из числа рассмотренных GJ 1132b и TRAPPIST-1b. Но они вне зон обитаемости (ближе к звезде).

И о Солнечной системе

Переходя от экзопланет к Солнечной системе (объектам которой посвящено несколько важных августовских публикаций), нельзя не упомянуть о еще одном интересном результате «на стыке». Возможно, обнаружены экзокометы.

Авторы статьи, опубликованной 21 августа, обнаружили в данных телескопа Kepler транзитные сигналы, которые можно интерпретировать как кометы (а можно, к слову, как астроинженерные сооружения). Речь идет о нескольких транзитах: несколько штук — у звезды KIC 3542116, один — у KIC 1108472. Действительно, все параметры (включая оценку массы пыли) хорошо соответствуют ожидаемому сигналу от крупных комет.

Разговор о Солнечной системе начнем с астероидов. А точнее, с эффекта Ярковского. Эффект Ярковского состоит в изменении орбиты вращающегося космического тела за счет неравномерного нагрева центральным источником. Более нагретая часть излучает сильнее, и эта слабая сила за длительное время способна существенно изменить орбитальные параметры, однако за короткое время эффект невелик, а потому измерять его сложно. К настоящему моменту были сообщения об измерении эффекта для десятков астероидов. Авторы опубликованной 18 августа статьи более чем в два раза увеличивают выборку объектов, для которых измерен эффект.

В Солнечной системе человек сам может устраивать интересные астрономические явления. На 15 сентября запланирован вход аппарата Сassini в атмосферу Сатурна. Можно ли это наблюдать с Земли? Да! Наблюдать придется из Австралии. Автор работы, опубликованной 16 августа, ожидает, что оптическая светимость вспышки составит порядка 10 миллиардов ватт (полная энергетика порядка десятков миллиардов джоулей). Но это будет на дневной стороне Сатурна. Автор полагает, что спектральные данные в ультрафиолете и линиях метана помогут увидеть событие уже с помощью метрового телескопа.

Наконец, разумеется, есть планы по дальнейшим исследованиям тел нашей системы. Более того, планов много, а потому идет жесткая конкуренция. Таким образом, значимость задач надо доказывать и еще раз доказывать. Среди планет Солнечной системы Уран и Нептун остаются наименее исследованными. Это досадно, так как они являются протипами ледяных гигантов — самых распространенных планет в нашей Галактике (а может и во всей Вселенной). Авторы опубликованной 1 августа статьи детально расписывают, зачем (с научной точки зрения) нужно отправлять специальную крупную миссию к этим телам. Ключевым элементом должен стать зонд, сбрасываемый в атмосферу одной из этих планет. Надежда состоит в том, что такая цель может стать основной для следующей флагманской миссии NASA (то есть статья — это артподготовка перед подачей проекта такой миссии).

Автор — Сергей Попов

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.