Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 11.12.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Неоткрытые звёзды могут делать экзопланеты меньше, чем есть на самом деле

Неоткрытые звёзды могут делать экзопланеты меньше, чем есть на самом деле
shortstoryf

В поиске экзопланет, подобных нашей родной Земле, важным моментом для сравнения является плотность планеты. Если этот параметр низкой, то он говорит учёным о том, что планета, вероятно, является газообразной, как Юпитер. Высокая же плотность связана с каменными планетами, как наша. Новое исследование показывает, что некоторые планеты могут быть менее плотными, чем выходит по современным моделям, из-за присутствия второй скрытой звезды в системе.

Поскольку телескопы всегда смотрят на небо из одной и той же точки неба, они не всегда могут разрешить две звезды в очень плотной или далёкой звёздной системе. Система из двух близких звёзд может выглядеть как точечный источник света даже для современных обсерваторий, таких как космический телескоп «Кеплер». Эта ошибка может иметь значительные последствия на определение размеров экзопланет, так как предполагается, что они вращаются вокруг одной звезды. Именно этому посвящена статья Элизы Фурлан из Калифорнийского технологического института и Стива Хоуэлла из Научно-исследовательского центра Эймса в Калифорнии, опубликованная в Astronomical Journal.

«Наше понимание о том, сколько малых планет, как Земля, и сколько больших планет, как Юпитер, существуют в звёздной системе, может измениться по мере того, как мы получаем больше информации об этой системе. Мы действительно должны с уверенностью знать и понимать, насколько точно соответствуют свойства звезды и её планет», — говорит Фурлан.

Существуют наиболее изученные планеты вне нашей Солнечной системы, их называют экзопланетами, о них известно, что они вращаются вокруг одиночных звёзд. Мы знаем, что Kepler-186f является планетой земного типа и находится в области, пригодной для существования жизни вокруг её звезды. Звёздная система у этой экзопланеты состоит из звезды, у которой нет компаньона. TRAPPIST-1, ультрахолодный коричневый карлик, который является родиной для семи землеподобных экзопланет, также нет компаньона. Это означает, что в этих системах нет второй звезды, усложняющей оценку диаметров планет, а, следовательно, и их плотность.

Экзопланета

Эта иллюстрация объясняет, почему размеры некоторых экзопланет, должны быть пересмотрены, если речь идёт о двойной звёздной системе. Источник: NASA/JPL-Caltech

Но, естественно, существуют и такие звёзды, которые обладают компаньоном. Один из таких объектов был обнаружен совсем недавно благодаря применению техники с высокой разрешающей способностью. Дэвид Циарди, руководитель в Институте экзопланетных наук (NExScI), приложил очень много усилий для того, чтобы проконтролировать звёзды в поисках второго компонента системы, которые были изучены «Кеплером», с помощью наземных телескопов. Это большое исследование подтвердило, что у многих звёзд, у которых «Кеплер» обнаружил планеты, существуют вторые компаньоны. В некоторых случаях, диаметры экзопланет, вращающихся вокруг этих звёзд, были вычислены, не принимая во внимание сопутствующую звезду. Это означает, что оценки их размеров должны быть меньшими, а, следовательно, плотность их должна быть выше, чем есть на самом деле.

Предыдущие исследования показали, что, примерно, у половины всех звёзд, подобных Солнцу, в области 10000 астрономических единиц вокруг существует компаньон. На основе этого можно сказать, что примерно у 15 процентов звёзд в поле зрения «Кеплера» может быть второй яркий компаньон. Это означает, что планеты вокруг этих звёзд должны быть менее плотными, чем предполагалось ранее.

Проблема транзитного метода для бинарных систем

Когда телескоп ищет экзопланету, пересекающую диск её звезды — это событие называют «транзитом» — астрономы измеряют приходящий видимый свет и определяют понижение яркости звезды. Количество света, блокированного во время транзита, зависит от размера планеты — чем она больше, тем больше света блокируется, а, соответственно, наблюдается большее затенение. С помощью этой информации учёные могут определить радиус планеты.

Если в системе присутствует две звезды, то телескоп измеряет комбинированное излучение от обеих звёзд. Но планета, вращающаяся вокруг одной из этих звёзд, блокирует свет только у одной звезды. Именно поэтому, если вы не знаете о присутствии второй звезды, то попросту недооцените размеры планеты. Например, если телескоп видит, что количество света от звезды падает на 5 процентов, учёные определили бы размер экзопланеты, проходящей транзитом, с одним значением. Но если вторая звезда добавляет к светимости системы, то экзопланета должна быть крупнее, чтобы вызвать тот же самый эффект блокирования излучения.

Если планета вращается вокруг более яркой звезды в бинарной системе, большая часть света системы будет исходить из более яркой звезды. Таким образом, вторая звезда не будет иметь существенного эффекта на расчётный размер планеты. Но если планета движется по орбите вокруг более неяркой звезды, то большая привносит существенный вклад в излучение. Рассчитанный радиус планеты может быть занижен в два и даже в три раза от истинного. Такая ошибка влечёт за собой другие — будет неверно вычислено расстояние планеты от звезды и на понимание того, находится ли она в пригодной для существования жизни зоне.

Если звёзды примерно равны по яркости, то «новый» радиус планеты будет примерно на 40 процентов больше, чем тот, который был вычислен, если бы в системе присутствовала одна звезда. А в связи с тем, что в выражении плотности радиус стоит в кубе, это влечёт за собой почти трёхкратное уменьшение плотности. Влияние таких коррекций существенно для малых планет, поскольку это означает, что планета, которую раньше считали каменной, фактически является газовой.

Новое исследование

В новом исследовании Фурлан и Хоуэлл сосредоточились на исследовании 50 планет, попавших в поле зрения обсерватории «Кеплер». Ранее радиусы и массы этих экзопланет были уже вычислены. Эти планеты вращаются вокруг звёзд, которые обладают компаньонами, расположившимися на расстоянии не более 1700 астрономических единиц. Для 43 из 50 экзопланет предыдущие исследования об их размерах не принимали во внимание вклад света от второй звезды. Это означает, что необходим пересмотр этих результатов.

В большинстве случаев изменение размеров планет было бы небольшим. Предыдущее исследование показало, что 24 из них вращаются вокруг большей, а, следовательно, более яркой звезды. Кроме того, учёные обнаружили, что 11 из этих планет были бы слишком большими, чтобы быть планетами, если бы они вращались вокруг более слабой звезды. Так, для 35 из 50 планет опубликованные размеры существенно не изменятся. Но для 15 планет не удалось определить, вокруг какой звезды они вращаются. Для 5 из 15 рассматриваемые звёзды имеют примерно равную яркость, таким образом, их плотность существенно уменьшится, независимо от звезды, вокруг которой они вращаются.

Этот эффект сопутствующих звёзд важен для учёных, характеризующих планеты, обнаруженные «Кеплером», а этот телескоп обнаружил тысячи экзопланет. Эти результаты также будут оказывать влияние на предстоящую миссию Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) НАСА, которая будет искать небольшие планеты вокруг соседних к нам ярких звёзд.

«В дальнейших исследованиях мы хотим удостовериться, что наблюдаем именно тот тип и размер экзопланеты, который и предполагаем. Правильные размеры и плотность критически важны для будущих наблюдений за планетами с помощью современного телескопа имени Джеймса Уэбба. В перспективе, зная то, какие планеты на самом деле небольшие и каменные, поможет нам понять вероятность того, сможем ли мы обнаружить планеты, подобные Земле, в другом месте галактики».

По информации НАСА.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

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