Атмосфера жизни
Экзопланеты чрезвычайно разнообразны. Некоторые кажутся вынырнувшими прямо из фантастических фильмов, как полностью водный мир GJ 1214b и купающийся в свете двух звезд Kepler 16b.
Некоторые планеты практически задевают атмосферу своей звезды при движении по орбите, а некоторые, напротив, путешествуют по Вселенной в гордом одиночестве. Фокус с поиска экзопланет постепенно смещается на их изучение.
В конце концов, больше не нужно доказывать, что в нашей галактике существует множество планет и даже что среди них часто встречаются потенциально пригодные для жизни миры. Теперь уже известных планет или хотя бы их кандидатов так много, что пора приниматься за их изучение, а не складывать во все разрастающихся каталогах.
Желание, к сожалению, идет впереди возможностей. Пока что практически для всех планет нам доступны лишь параметры, связанные с небесной механикой: параметры обиты, масса и размеры планеты. За счет этого оказывается возможным одновременно оценить возможность наличия на поверхности воды (свойства звезды и расстояние до нее) и менее точно общий облик планеты - твердая она или нет.
Следующий этап - изучение химического состава, пока что практически закрыт. Однако есть возможность иногда определить состав атмосферы планеты, причем постепенно все больше атмосфер планет изучается напрямую.
Вообще, пока что самый доступный способ изучения атмосферы связан со звездой. Звезда обычно столь ярка, что заметить излучение и переизлучение звездного света планетой рядом с ней невозможно. Поэтому остается ждать, пока исходный звездный свет пройдет через атмосферу планеты когда та окажется на линии наблюдения.
Искаженный спектральный сигнал звезды дает информацию о химическом составе атмосферы, через которую прошел. Прямое наблюдение атмосферы планеты также возможно, хотя и далеко не в каждом случае. Первый подход, позволяющий это сделать - применение на телескопе коронографа. Этот инструмент блокирует излучение звезды в поле зрения, оставляя только снимок планеты. Параллельно необходимо использовать адаптивную оптику.
За счет ее применения удаляются возмущения, вносимые в изображение атмосферой Земли, а в случае попыток заснять напрямую далекую планету эти искажения могут оказаться на уровне основного сигнала. Еще лучше было бы проводить съемку с орбиты Земли, но для этого нужно изготовить специальный телескоп, ведь в космосе не поставишь коронограф на несколько часов. Кроме того, телескоп должен иметь высокую чувствительность, обладать большим размером, иначе не сможет разглядеть планету.
Снимок планет звезды HR 8799 (universetoday.com)
Крупнейшие же наземные телескопы с такой задачей справляются. В частности, телескопы обсерватории Кека и аппараты Джемини, все расположенные на горе Мауна Кеа, в 2008 успешно наблюдали три планеты звезды HR 8799. Это крупное светило расположено на расстоянии всего 130 световых лет от Земли, около нее обращаются четыре известные планеты.
В 2010 году наблюдалась и четвертая планета, наиболее трудная в изучении из-за близости к звезде. Однако если мы заслоним свет звезды и просто взглянем на планету, то получим очень мало информации. Мы выясним ее примерный цвет и толщину атмосферы - параметры, явно недостаточные для оценки обитаемости далекой планеты. Поэтому на телескоп нужно поставить еще и спектрометр.
Вместо регистрации общего излучения, приходящего от планеты, тогда удастся получить его разложение по длинам волн, получая для каждой разную яркость. За счет того, что многие химические элементы и соединения имеют очень специфические спектры, их удастся найти в атмосфере планеты на расстоянии 130 световых лет и дальше. Главное, чтобы в спектральном сигнале вещества были характерные пики - длины волн, на которых они отражают свет особенно ярко. Тогда несмотря на помехи и примеси других веществ их можно будет выделить в общем спектре.
Все необходимые задачи, которые были описаны выше - блокировка света звезды, учет искажений земной атмосферы и спектральный анализ - решает комплекс приборов, разработанных в рамках Проекта 1640. Это работа, проводимая в Паломарской обсерватории и включающая создание и использование специальных коронографа и спектрометра, тогда как адаптивная оптика уже установлена на одном из телескопов обсерватории - 5-метровом телескопе Гейла. С помощью этой аппаратуры и была изучена система HR 7899.
При этом наблюдались сразу четыре планеты. Всего за один час наблюдательного времени удалось собрать информацию о химическом составе атмосфер сразу четырех планет! До этого считалось, что все планеты должны быть примерно одинаковыми, так как у них схожие температуры и яркости и нет никаких указаний на то, что какие-то планеты родились позже других. Но химический анализ атмосфер показал, что они совершенно различны.
Так, планеты HR 8799 b и d содержат большое количество угарного газа, b и с - аммиака, d и e - метана, b, d и e - ацетилена. Эти планеты не только оказываются совершенно отличными друг от друга, но и отличными от уже известных планет. Ацетилен до этого не был обнаружен на небесных телах вне Солнечной системы.
Разнообразие планет поистине должно быть велико. Работы в рамках проекта продолжаются и наши знания будут быстро прибавляться. В течение трехлетнего обзора должно быть покрыто около 200 близлежащих звезд.
Основная цель - горячие Юпитеры, находящиеся относительно далеко от своих звезд. Хотя это не тот объект, который может быть интересен с точки зрения поиска жизни, другие планеты пока что недоступны: горячий Юпитер велик и его атмосфера плотна, а сам он имеет запас тепловой энергии. Поэтому излучение газового гиганта легче заметить.
Не стоит также забывать, что их влияние на жизнь велико: судьба небольших планет в звездной системе во многом зависит от поведения газовых гигантов.
Космос-Журнал по материалам Universe today
--------------------------------------
Еще по теме:
Гениальная планета
Цветной указатель
В тени белого карлика
Повернитесь, будем мерять
Жизнь с одной стороны
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space
Некоторые планеты практически задевают атмосферу своей звезды при движении по орбите, а некоторые, напротив, путешествуют по Вселенной в гордом одиночестве. Фокус с поиска экзопланет постепенно смещается на их изучение.
В конце концов, больше не нужно доказывать, что в нашей галактике существует множество планет и даже что среди них часто встречаются потенциально пригодные для жизни миры. Теперь уже известных планет или хотя бы их кандидатов так много, что пора приниматься за их изучение, а не складывать во все разрастающихся каталогах.
Желание, к сожалению, идет впереди возможностей. Пока что практически для всех планет нам доступны лишь параметры, связанные с небесной механикой: параметры обиты, масса и размеры планеты. За счет этого оказывается возможным одновременно оценить возможность наличия на поверхности воды (свойства звезды и расстояние до нее) и менее точно общий облик планеты - твердая она или нет.
Следующий этап - изучение химического состава, пока что практически закрыт. Однако есть возможность иногда определить состав атмосферы планеты, причем постепенно все больше атмосфер планет изучается напрямую.
Вообще, пока что самый доступный способ изучения атмосферы связан со звездой. Звезда обычно столь ярка, что заметить излучение и переизлучение звездного света планетой рядом с ней невозможно. Поэтому остается ждать, пока исходный звездный свет пройдет через атмосферу планеты когда та окажется на линии наблюдения.
Искаженный спектральный сигнал звезды дает информацию о химическом составе атмосферы, через которую прошел. Прямое наблюдение атмосферы планеты также возможно, хотя и далеко не в каждом случае. Первый подход, позволяющий это сделать - применение на телескопе коронографа. Этот инструмент блокирует излучение звезды в поле зрения, оставляя только снимок планеты. Параллельно необходимо использовать адаптивную оптику.
За счет ее применения удаляются возмущения, вносимые в изображение атмосферой Земли, а в случае попыток заснять напрямую далекую планету эти искажения могут оказаться на уровне основного сигнала. Еще лучше было бы проводить съемку с орбиты Земли, но для этого нужно изготовить специальный телескоп, ведь в космосе не поставишь коронограф на несколько часов. Кроме того, телескоп должен иметь высокую чувствительность, обладать большим размером, иначе не сможет разглядеть планету.
Снимок планет звезды HR 8799 (universetoday.com)
Крупнейшие же наземные телескопы с такой задачей справляются. В частности, телескопы обсерватории Кека и аппараты Джемини, все расположенные на горе Мауна Кеа, в 2008 успешно наблюдали три планеты звезды HR 8799. Это крупное светило расположено на расстоянии всего 130 световых лет от Земли, около нее обращаются четыре известные планеты.
В 2010 году наблюдалась и четвертая планета, наиболее трудная в изучении из-за близости к звезде. Однако если мы заслоним свет звезды и просто взглянем на планету, то получим очень мало информации. Мы выясним ее примерный цвет и толщину атмосферы - параметры, явно недостаточные для оценки обитаемости далекой планеты. Поэтому на телескоп нужно поставить еще и спектрометр.
Вместо регистрации общего излучения, приходящего от планеты, тогда удастся получить его разложение по длинам волн, получая для каждой разную яркость. За счет того, что многие химические элементы и соединения имеют очень специфические спектры, их удастся найти в атмосфере планеты на расстоянии 130 световых лет и дальше. Главное, чтобы в спектральном сигнале вещества были характерные пики - длины волн, на которых они отражают свет особенно ярко. Тогда несмотря на помехи и примеси других веществ их можно будет выделить в общем спектре.
Все необходимые задачи, которые были описаны выше - блокировка света звезды, учет искажений земной атмосферы и спектральный анализ - решает комплекс приборов, разработанных в рамках Проекта 1640. Это работа, проводимая в Паломарской обсерватории и включающая создание и использование специальных коронографа и спектрометра, тогда как адаптивная оптика уже установлена на одном из телескопов обсерватории - 5-метровом телескопе Гейла. С помощью этой аппаратуры и была изучена система HR 7899.
При этом наблюдались сразу четыре планеты. Всего за один час наблюдательного времени удалось собрать информацию о химическом составе атмосфер сразу четырех планет! До этого считалось, что все планеты должны быть примерно одинаковыми, так как у них схожие температуры и яркости и нет никаких указаний на то, что какие-то планеты родились позже других. Но химический анализ атмосфер показал, что они совершенно различны.
Так, планеты HR 8799 b и d содержат большое количество угарного газа, b и с - аммиака, d и e - метана, b, d и e - ацетилена. Эти планеты не только оказываются совершенно отличными друг от друга, но и отличными от уже известных планет. Ацетилен до этого не был обнаружен на небесных телах вне Солнечной системы.
Разнообразие планет поистине должно быть велико. Работы в рамках проекта продолжаются и наши знания будут быстро прибавляться. В течение трехлетнего обзора должно быть покрыто около 200 близлежащих звезд.
Основная цель - горячие Юпитеры, находящиеся относительно далеко от своих звезд. Хотя это не тот объект, который может быть интересен с точки зрения поиска жизни, другие планеты пока что недоступны: горячий Юпитер велик и его атмосфера плотна, а сам он имеет запас тепловой энергии. Поэтому излучение газового гиганта легче заметить.
Не стоит также забывать, что их влияние на жизнь велико: судьба небольших планет в звездной системе во многом зависит от поведения газовых гигантов.
Космос-Журнал по материалам Universe today
--------------------------------------
Еще по теме:
Гениальная планета
Цветной указатель
В тени белого карлика
Повернитесь, будем мерять
Жизнь с одной стороны
Все самое интересное о космосе здесь - ru_deep_space