Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 22.10.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Метод Доплера используется в поиске воды у горячих Юпитеров

Метод Доплера используется в поиске воды у горячих Юпитеров
shortstoryf

Не смотря на то, что вода в жидком виде покрывает большую часть поверхности Земли, ученые все еще не могут с уверенностью обнаружить подобные места за пределами нашей Солнечной системы. Исследователи из Калифорнийского технологического института и некоторых других организаций представили новую технику, предназначенную для анализа газообразных атмосфер экзопланет, а так же провели исследование наличия воды в одной из планет, массой примерно с Юпитер, которая вращается вокруг звезды Тау Волопаса (Tau Boötis). С дальнейшим развитием этой методики, а так же применяя более чувствительные приборы, появится возможность исследовать экзопланеты, такие как наша Земля.

Ранее ученые уже сообщали об обнаружении водяного пара у нескольких экзопланет, но эти открытия происходили при вполне определенных условиях. Например, во время транзита планеты по диску ее звезды. В этом случае можно можно обнаружить водяной пар и другие элементы атмосферы. А если планета находится достаточно далеко от своей звезды, у астрономов появляется возможность наблюдать ее лично с помощью телескопов.

Однако, существует определенная часть экзопланет, которые невозможно изучить ни одним из описанных способов. И до сих пор не было действительно ни одного способа, чтобы получить информацию о них. К этой проблеме обратились Александра Локвуд, ведущий автор исследований и ее ассистент Джеффри Блэйк, преподаватель космической химии и планетарных наук. Они попробовали применить технику, успешно применявшуюся для поиска угарного газа на экзопланете Тау Волопаса b (tau Boötis b), для поиска частичек воды в атмосфере планеты.

Влияние планеты

Иллюстрация движения звезды под влиянием планеты.

Основной метод поиска экзопланет, применяемый в этом исследовании — метод Доплера, который еще называют методом лучевых скоростей или радиальных скоростей. Этот метод основан на изменении радиальной скорости звезды, у которой ищется экзопланета. В ответ на притяжение экзопланеты, звезда, на орбите которой она вращается. будет так же вращаться по своей небольшой орбите. Для наблюдателя с Земли это будет выглядеть уже как изменения скорости движения звезды от или к Земле. Такая скорость может быть вычислена с помощью смещений в спектральных линиях, называемых эффектом Доплера. Соответственно, чем ближе планета к звезда или чем она массивнее, тем больше будет радиус движения звезды.

Исследователи расширили этот метод в инфракрасную область с целью определения орбиты движения экзопланеты Тау Волопаса b вокруг ее звезды, а так же добавили к модели анализ изменений в спектре приходящего от звезды света. Поскольку каждый химический элемент испускает свет в собственной длине волны, эти уникальные «подписи» позволяют астрофизикам анализировать молекулы, входящие в состав атмосфер экзопланет. В дальнейшем, используя информацию от Спектрографа ближнего инфракрасного диапазона (Near Infrared Echelle Spectrograph (NIRSPEC)), установленного в обсерватории Кека на Гавайях, исследователи смогли сравнить молекулярную подпись земной воды со световым спектром, испускаемым экзопланетой. Было подтверждено, что ее атмосфера действительно содержит водяной пар.

«Информация, которую мы получаем от спектрографа, похоже на игру целого оркестра: вы можете просто расслабиться и наслаждаться музыкой, но если вслушиваться в нее, то можно настроиться на трубу, на скрипку или на виолончель. Таким образом вы понимаете, что в оркестре эти инструменты присутствуют. Так же и с телескопом. Вы видите весь приходящий свет, но спектрограф позволяет вам выбирать различные его составляющие, например соответствующие не только воде, но, например, натрию».

В дополнении к изучению химического состава экзопланет, использование спектрографической техники для изучения экзопланет дает возможность астрофизикам исследовать и проанализировать массы экзопланет.

Пример

Пример полученной информации о спектральных линиях у анализируемой экзопланеты. Источник: Alexandra Lockwood/Caltech

«Фактически мы получаем два отдельных результата, но оба очень интересные. Когда мы делаем вычисления во время поиска химических элементов в атмосфере планеты, мы можем так же определить и ее трехмерное движение в системе. Зная это, если есть возможность вычислить массу звезды, можно так же определить и массу экзопланеты», — говорит Локвуд.

Предыдущие исследования с помощью метода лучевых скоростей позволяли определить лишь относительную массу планеты — минимальное значение массы, которое может быть намного меньше, чем фактическая масса планеты. Эта новая техника позволяет измерить истинную массу планеты, так как и свет от звезды и планета уже измерены. Однако, этот метод имеет и свои ограничения. Сейчас, например, исследуемые планеты ограничены горячими Юпитерами — газовыми гигантами, к которым относится и Тау Волопаса b. У таких планет очень большие размеры, и располагаются они очень близко к домашней звезде. Все это упрощает их изучение.

«В настоящее время наша техника ограничена чувствительностью к слабо светящимся планетам, а так же к диапазонам длин волн, с которыми может работать телескоп. Даже с большим зеркалом, как в обсерватории Кека на вершине горы Мауна-Кеа, можно в основном проанализировать лишь горячие Юпитеры, вращающиеся вокруг ярких звезд. Но это препятствие может быть преодолено в будущем, по мере увеличения световой силы оптических телескопов и инфракрасных спектрографов. В будущем, анализируя более тусклые и более холодные планеты, мы сможет выявлять наличие и других химических элементов», — дополняет Локвуд.

По информации Калифорнийского технологического института.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google