Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 20.08.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Разработана математическая модель планетарной системы 55 Cancri A

Разработана математическая модель планетарной системы 55 Cancri A
shortstoryf

Первая экзопланета у звездной системы 55 Рака A (55 Cancri A, 55 Cnc A) была обнаружена уже довольно давно, в 1997 году. В настоящее время у этой системы обнаружено еще 4 экзопланеты. Не смотря на то, что 55 Рака является одной из самых близких к нам систем с экзопланетами, которые были так же обнаружены одними из первых, ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, как в пределах 0.25 астрономической единицы могут существовать сразу три экзопланеты.

Команда ученых из Университета штата Пенсильвания в сотрудничестве с Центром по изучению экзопланет и обитаемых миров утверждает, что сумела разработать первую жизнеспособную модель для планетарной системы у звезды 55 Рака. Многочисленные исследования, начиная с 2002 года, так и не смогли внятно объяснить, какими массами и параметрами орбит должны обладать две гигантские экзопланеты, двигающиеся по орбитам, меньшим чем орбита Меркурия вокруг Солнца. По всем оценках, даже если бы две планеты не столкнулись друг с другом из-за сильного притяжения между ними, то как минимум одна точно должна была быть уничтожена своей звездой из-за близкого расстояния до светила. Проведя около тысячи наблюдений и проанализировав информацию с помощью специально разработанных статистических и математических методов, астрономы пришли к выводу, что планеты в этой системе обладают некой «определенной» массой, которая не позволяет ей самоликвидироваться.

«Планетарная система 55 Рака уникальна не только благодаря своему разнообразию экзопланет, но и тем количеством различных астрономических наблюдений, которые нам пришлось провести. Сложность расположения планет не позволяет точно интерпретировать полученный нами результат», — Эрик Форд, астроном и астрофизики из Университета штата Пенсильвания.

Сравнение

Сравнение планетарных систем Солнца и 55 Cancri A. Юпитер из Солнечной системы и экзопланета 55 Cancri d, подобная Юпитеру здесь не показаны. Источник: Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State University

Решив раз и навсегда разобраться с особенностями этой планетарной системы, Форд с сотрудниками прибегли к помощи программистов и смогли разработать специализированную программу для моделирования подобных систем, в какой-то момент моделирования пришлось даже прибегнуть к помощи систем распределенного вычисления. В итоге, проанализировав данные многократных наблюдений за системой, астрономы пришли к выводу, что масса экзопланеты 55 Рака e (55 Cnc e) в восемь раз превышает земную, радиус планеты в два раза больше радиуса Земли при одинаковой плотности. Температура на ее поверхности слишком высока для того, чтобы на ней могла существовать вода в жидком виде, она составляет примерно 2100 градусов Цельсия  С такой температурой жизнь все равно не смогла бы здесь существовать, даже если бы каким-то образом присутствовала бы вода.

Но это уже сейчас, а тогда, в 2004 году, когда экзопланета 55 Рака e была открыта, ученые предполагали, что она делает один оборот вокруг своей звезды за три земных дня. И лишь спустя 7 лет, в 2011 году, совершенно неожиданно выяснилось, что на самом деле ее период вращения вокруг звезды составляет около восемнадцати часов. В то же время ее впервые удалось изучить транзитным методом, когда она прошла по диску звезды. Так удалось вычислить ее относительные размеры.

«Две гигантские экзопланеты, вращающиеся вокруг звезды 55 Рака, так сильно влияют друг на друга, что мы можем наблюдать различные отклонения в их орбитах. Это довольно интересно для нас поскольку так мы можем фиксировать параметры, которые явно не выражены, если бы планеты вращались по неискаженным траекториям. Однако, есть и ложка дегтя. Эти вариации в орбитах очень трудоемки в моделировании, особенно если мы пытаемся определить возможные массовые характеристики, не позволяющие планетам аннигилировать», — Бенджамин Нельсон, аспирант из Университета штат Пенсильвания.

Форд добавил, что для точного понимания свойств экзопланет типа суперземель, необходимо досконально изучить и объяснить их движения по орбитам вокруг их звезд. Неверные представления об этих экзопланетах Форд объясняет тем, что как раз эти флуктуации орбит и не были учтены в предыдущих исследованиях, а были выполнены только упрощенные статистические из огромного числа требуемых для анализа вычислений. А добиться существенного прорыва в решении этой проблемы можно было только с привлечением специалистов из смежных дисциплин, что и было сделано.

Планетарная система 55 Рака, как уже говорилось, находится довольно близко к нам, «всего» на расстоянии в 39 световых лет в созвездии Рака. Поскольку по астрономическим меркам такой расстояние считается очень близким, звезда хорошо видна с Земли. Благодаря этому астроному довольно легко определили ее радиус, а зная радиус можно достаточно точно измерить и массу, которая примерно равняется массе Солнца.

«Поскольку звезда 55 Рака достаточно яркая, что ее можно разглядеть в ночном небе невооруженным глазом, астрономы были в состоянии измерить скорость движения этой звезды из четырех различных обсерваторий более тысячи раз, что автоматически позволяет уделить больше внимания ее экзопланетам, по сравнению со всеми остальными», — Джейсон Райт, ведущий исследователь по изучению рассматриваемой планетарной системы.

Обновленное представление об этой изучаемой системе экзопланет было сформировано в результате 1418 высокоточных наблюдений за радиальной скоростью звезды 55 Рака A от четырех приборов: Ликской обсерватории, Обсерватории Кека, и двух телескопов из Обсерватории Макдональда. Помимо радиальной скорости звезды было измерено время транзита по ее диску самой близкой планеты 55 Рака e. Впервые была решена самосогласованная задача N-орбитальных тел. Все экзопланеты оказались динамически устойчивы, по крайней мере на следующие 108 лет. Математический компьютерный алгоритм был разработан с целью решения этой задачи с помощью Теоремы Байеса методом Монте Карло по схеме марковских цепей. В конечном итоге ученые выяснили, что каждая планета в системе обладает своими уникальными особенностями, которые позволяют им существовать, а не разрушаться. Высокоточные исследования, основанные на пространственной фотометрии как раз и позволили обновить массовую оценку планеты ‘e’ (8.09 ± 0.26 M), ее плотности (5.51±1.32 г/см−3) и внутренней структуры. Анализ динамической устойчивости системы показал, что плоскость орбиты этой планеты должна лежать в пределах 60-ти градусов, относительно остальных четырех планет, орбиты которых после некоторых допущений можно считать компланарными.

По информации Королевского астрономического общества.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

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