Istochnik (na angliiskom yazyke): McDonald Observatory Press Release
19 noyabrya 2003 goda

Uchenye nashli prostoi i dostupnyi sposob poiska drugih solnechnyh sistem

Esli skazat' tochnee, astronomy Tehasskogo Universiteta (g. Ostin, SShA) nashli ves'ma nedorogoi, no trebuyushii terpeniya i akkuratnosti sposob dlya otveta na vopros: sushestvuyut li drugie solnechnye sistemy, pohozhie na nashu sobstvennuyu.

Kak izvestno, sredi bolee chem sotni zvezd, okolo kotoryh k nastoyashemu vremeni uzhe otkryty planety, astronomy pochti ne nashli planetnyh sistem, pohozhih na nashu. Poka ne sovsem yasno, proishodit li eto iz-za chisto tehnicheskih ogranichenii, svoistvennyh poiskovym metodam, ili zhe nasha Solnechnaya sistema i vpravdu dostatochno redkii ekzemplyar. Novyi metod poiska ekzoplanet, predlozhennyi astronomami iz observatorii Mak-Donal'd, na udivlenie netrebovatelen: uchityvaya preimushestva sovremennyh tehnologii, on mozhet rabotat' dazhe na teleskopah ery Velikoi depressii (postroennyh do vtoroi mirovoi voiny).

Astronomy Donal'd Vinget i Edvard Nater, aspiranty Fergal Mullalli i An'yum Mukadem i ih kollegi po sushestvu ishut "ostanki" solnechnyh sistem, podobnyh nashei. Inymi slovami ih metod nacelen na to, chto ostaetsya ot takih sistem posle ugasaniya central'noi zvezdy, i opiraetsya na odnu osobennost', svoistvennuyu belym karlikam.

Ris. 1. Professor Tehasskogo Universiteta Donal'd Vinget, rukovoditel' programmy poiska planetnyh sistem, pohozhih na nashu sobstvennuyu.

A chto, sobstvenno, ostanetsya ot planetnoi sistemy posle prevrasheniya solncepodobnogo svetila v belyi karlik? Astronomy znayut, chto Solnce, k primeru, v faze krasnogo giganta skoree vsego poglotit Merkurii i Veneru, edva ne dotyanuvshis' do Zemli. Posle etoi fazy, nashe central'noe svetilo sbrosit vneshnie pokrovy, obrazovav vokrug solnechnoi sistemy tonchaishuyu rasshiryayushuyusya obolochku, vidimuyu izdaleka kak planetarnaya tumannost', a na ego meste ostanetsya goloe yadro razmerom s Zemlyu (belyi karlik), vokrug kotorogo budut vrashat'sya izbezhavshie poglosheniya vneshnie planety.

Solnechnye sistemy imenno na takoi evolyucionnoi stupeni i budut dostupny metodu gruppy Vingeta. On baziruetsya na bolee chem tridcatiletnem opyte izucheniya peremennosti belyh karlikov. V nachale 1980-h astronomy Tehasskogo Universiteta obnaruzhili, chto nekotorye belye karliki menyayut svoyu yarkost' s ochen' vysokoi periodichnost'yu. A nedavno Vinget so svoimi kollegami sdelal eshe bolee interesnoe otkrytie: okazalos', chto okolo treti takih ritmichno "pul'siruyushih" belyh karlikov (dalee PBK) obladayut tochnost'yu hoda vyshe, chem u atomnyh chasov i bol'shinstva millisekundnyh pul'sarov.

Tochnye pul'sacii bleska PBK legli v osnovu novogo metoda. Planety, obrashayushiesya vokrug takih belyh karlikov, neizbezhno dolzhny vliyat' na tochnost' ih "tikaniya", vydavaya sebya zapazdyvaniem ili operezheniem momentov prihoda na Zemlyu maksimumov (i minimumov) ih bleska. Blagodarya vysokoi stabil'nosti PBK, po velichine etih smeshenii astronomy mogut vychislit' svoistva vyzyvayushih ih planet. (Legko videt', chto novyi metod podoben tomu, kotorym byli otkryty tak nazyvaemye "planety okolo pul'sarov". Raznica zaklyuchaetsya lish' v tom, chto kompan'ony pul'sarov, kak schitaetsya, formirovalis' ne vmeste so svoimi zvezdami, a uzhe posle vzryva sverhnovoi.)

"Poisk budet nacelen na belye karliki, kotorye, buduchi zvezdami glavnoi posledovatel'nosti, imeli massu v intervale 1-4 Ms. U nih my smozhem obnaruzhit' planety s bol'shoi poluos'yu ot 2 do 20 a.e. Takim obrazom dlya nekotoryh planetnyh sistem my zaglyanem kak raz v komfortnye zony, - govorit Vinget. - Dlya nachala, nash metod bez truda obnaruzhit planetu s massoi Yupitera priblizitel'no na ego zhe orbite".

"Bez truda", no ne tak uzh i bystro. Vneshnim planetam nuzhno bolee desyati let dlya odnogo oborota po orbite. Sledovatel'no, dlya uverennogo obnaruzheniya planety okolo PBK nuzhny gody nablyudenii - poka planeta probezhit dostatochno znachimuyu chast' svoei orbity.

"Polnaya orbita - eto ochen' dolgo, - prodolzhaet Vinget. - Poloviny orbital'nogo perioda ili dazhe ego treti uzhe dostatochno, chtoby govorit' o celesoobraznosti dal'neishih poiskov. No polovina orbital'nogo perioda dlya planety na yupiterianskoi orbite - eto kak nikak celyh 6 let! V principe, obnaruzhit' Yupiter na orbite Urana nashim metodom tehnicheski eshe legche (smeshenie central'noi zvezdy bol'she); delo tol'ko vo vremeni - ego potrebuetsya znachitel'no bol'she".

Dlya poiska planet vokrug PBK astronomy Tehasskogo Universiteta sozdali novyi specializirovannyi instrument Argo dlya 2,1-metrovogo teleskopa imeni Otto Struve - stareishego teleskopa observatorii Mak-Donal'd. Argo po suti yavlyaetsya ochen' tochnym PZS-fotometrom, kotoryi ustanavlivaetsya v glavnom fokuse reflektora. Dlya raboty emu ne nuzhno nikakoi vspomogatel'noi optiki, krome glavnogo zerkala teleskopa. Kopii pribora Argo seichas sobirayutsya na nekotoryh drugih observatoriyah mira.

Ris. 2. Observatoriya Mak-Donal'd, raspolozhennaya v gorah Zapadnogo Tehasa, izvestna segodnya prezhde vsego blagodarya 9-metrovomu teleskopu Hobbi-Eberli. Odnako istoricheski pervym krupnym teleskopom etoi observatrii byl 2-metrovyi teleskop imeni Otto Struve, nazvannyi v chest' pervogo direktora observatorii. Vvedennyi v stroi v 1938 godu, on stal v to vremya vtorym v mire teleskopom, ustupavshim po sile tol'ko znamenitomu 100-dyuimovomu reflektoru observatorii Maunt-Vilson v Kalifornii. Posmotrite vnimatel'no na zdanie etogo 2-metrovogo "veterana". Legko zametit', chto v te dalekie vremena astronomy eshe sovmeshali svoi zhilye pomesheniya s kupolom teleskopa - vesh', nevidannaya dlya sovremennyh observatorii. Segodnya v nih nahodyatsya biblioteki i dnevnye offisy. Blagodarya postoyannomu sovershenstvovaniyu etot teleskop ispravno sluzhit astronomam i segodnya.

S pomosh'yu etogo tochneishego PZS-fotometra Fergal Mullalli uzhe seichas vedet poisk planet vokrug PBK na teleskope imeni Otto Struve. U nego na pricele 22 belyh karlika, bol'shinstvo iz kotoryh byli naideny vo vremya provedeniya Slounovskogo Cifrovogo Obzora Neba (SDSS). Kogda kandidaty na obladanie planetami budut naideny, ih nablyudenie budet prodolzheno na 9,2-metrovom reflektore etoi zhe observatorii - teleskope imeni Hobbi-Eberli.

Ris. 3. Vne vsyakih somnenii teleskop imeni Otto Struve vyglyadit neobychno. Chernaya poluotkrytaya truba i moshnaya stal'naya montirovka - za eto mnogie astronomy schitayut ego samym krasivym instrumentom observatorii. No segodnya on uzhe ne mozhet konkurirovat' s sovremennymi teleskopami analogichnogo klassa v reshenii opredelennogo kruga zadach (dvuhtonnoe glavnoe zerkalo iz pireksa i prochie prelesti...). K schast'yu, fotometriya zvezd v glavnom fokuse k etomu krugu ne otnositsya.

Ris. 4. Vse, chto trebuetsya dlya poiska planetnyh sistem, pohozhih na nashu sobstvennuyu, - eto zakrepit' v glavnom fokuse teleskopa chuvstvitel'nyi fotometr i, nabravshis' terpeniya, meryat', meryat' i eshe raz meryat'... Metod Vingeta trebuet gorazdo men'shih material'nyh vlozhenih po sravneniyu s bol'shimi proektami nadzemnyh teleskopov i dazhe interferometrov. A rezul'tat tot zhe: na krupneishih nazemnyh teleskopah on pozvolit dobrat'sya do planet zemnogo tipa! Tol'ko chto inzhenery observatorii polozhili teleskop Otto Struve "na bok" i ustanovili v ego glavnom fokuse fotometr Argo. Ego serdcem sluzhit kroshechnaya PZS-matrica, na kotoruyu proeciruetsya uchastok neba s poperechnikom 2,8 uglovyh minuty. Eto kak raz to, chto nuzhno, chtoby v pole zreniya vmeste s belym karlikom popala eshe i horoshaya zvezda sravneniya.

"Esli my naidem bol'shie planety, obrashayushiesya na znachitel'nyh rasstoyaniyah ot belyh karlikov, eto budet horoshim znakom k tomu, chto na bolee tesnyh orbitah mogut okazat'sya nebol'shie planety zemnogo tipa. Chtoby eto proverit', vse, chto ot nas trebuetsya, - prosto navesti na zvezdu kak mozhno bolee krupnyi teleskop, kotoryi est' v nashem rasporyazhenii, i prodolzhat' sledit' za neyu, - govorit Vinget. - Teleskop imeni Hobbi-Eberli pozvolit poluchit' gorazdo bolee tochnye vremennye parametry pul'sacii PBK i takim obrazom dobrat'sya do menee krupnyh planet".

"Etot metod pozvolit izuchat' i te tipy zvezd, kotorye poka nedostupny lidiruyushemu segodnya metodu poiska ekzoplanet po doplerovskomu sdvigu spektral'nyh linii", - dobavlyaet Vinget. Dopler-metod ne ochen' chuvstvitelen k tyazhelym zvezdam s massoi v 2 i bolee Ms. Okolo poloviny zvezd na pricele u Vingeta budut kak raz te belye karliki, kotorye nachinali svoyu zhizn' s takimi massami. Po etoi prichine, poisk planet okolo PBK na observatorii Mak-Donal'd mozhet pomoch' v vybore mishenei i obshei strategii nablyudenii dlya takih budushih missii NASA, kak SIM (Space Interferometry Mission), TPF (Terrestrial Planet Finder) i Kepler, kotorye budut iskat' ekzoplanety iz kosmosa.

perevod:
A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"

1). Komfortnaya zona - oblast' planetnyh orbit okolo zvezdy, v kotoroi planety poluchayut ot svoego svetila kak raz stol'ko tepla, skol'ko neobhodimo dlya "komfortnogo" razvitiya belkovoi zhizni. Temperatura na takih planetah dostatochno vysoka, chtoby voda prebyvala tam v zhidkom sostoyanii, i v to zhe vremya ne tak vysoka, chtoby "zazharivat'" vse zhivoe. (vernut'sya...)

Pomimo sotrudnikov Tehasskogo Universiteta v poiskovuyu programmu Donal'da Vingeta vovlecheny dva uchitelya starshih klassov. Kak netrudno dogadat'sya, eto sdelano v celyah bolee shirokogo vovlecheniya v nauchnuyu programmu uchitelei i shkol'nikov. Metod Vingeta prozrachen i ponyaten starsheklassnikam, poetomu ego aspirant Fergal Mullalli vmeste s shkol'nymi uchitelyami rabotaet seichas nad tem, chtoby shkol'niki s pomosh'yu Interneta mogli sledit' za razvitiem programmy poiska planetnyh sistem okolo belyh karlikov neposredstvenno v svoih klassah.

Konechno, nastoyashim uspehom etogo zamysla stanet tot moment, kogda zarabotaet obratnaya svyaz', i eti zhe shkol'niki smogut uchastvovat' v rabote professional'nyh astronomov.

Ochen' interesna karta mira, na fone kotoroi zapechatlen v samom nachale press-reliza Donal'd Vinget. Chtoby ne zastavlyat' vas vozvrashat'sya k nachalu stranicy, privedem ee zdes' eshe raz. Tol'ko teper' pered neyu stoit drugoi uchastnik proekta, astronom Edvard Nater. Pervoe, chto brosaetsya v glaza - neobychnoe raspolozhenie materikov na karte. V centre mira nahoditsya Amerika, a Evraziya neprivychno pryachetsya za ee kraya. Odnako v dannom sluchae nam interesna vovse ne eta osobennost' kart Novogo Sveta. Obratite vnimanie na flazhki: imi otmecheny observatorii. Nekotorye uznayutsya srazu, oni vsegda na ustah: Gavaii, Kanarskie ostrova, Yuzhnaya Afrika. No est' flazhki, raspolozhennye v maloizvestnyh mestah, naprimer v Brazilii, Izraile, Francii, Pol'she.

Ris. 5. Edvard Nater, byvshii bessmennym direktorom WET v pervye desyat' let ego raboty, lish' nedavno pokinul etot post. Nyne on yavlyaetsya pochetnym direktorom Vsemirnogo teleskopa.

Kogda v press-relize govorilos', chto kopii pribora Argo sobirayutsya seichas na drugih observatoriyah mira, imelis' v vidu prezhde vsego imenno eti tochki. Prishlo vremya nazvat' izobrazhennuyu na karte set' teleskopov: Vsemirnyi teleskop (Whole Earth Telescope, WET). V etu set' ob'edinilis' astronomy, nablyudayushie peremennye zvezdy opredelennyh klassov, vklyuchaya pul'siruyushie belye karliki. Vremya ot vremeni teleskopy etoi seti (1-2,5 metrovogo klassa) provodyat seriyu fotometricheskih nablyudenii izbrannoi zvezdy, peredavaya estafetu s vostoka na zapad takim obrazom, chtoby prinyavshii estafetu teleskop vse vremya nahodilsya na nochnoi storone planety. Blagodarya etomu vybrannyi ob'ekt nablyudaetsya nepreryvno, 24 chasa v sutki. V etom i sostoit izyuminka neobychnoi seti "srednekalibernyh" teleskopov pod nazvaniem WET.

Strategiya

Vernemsya na nebo. Tochnee, vnov' obratim vzglyad na belye karliki. Po mere ih ostyvaniya, kogda temperatura padaet do ~10 000 gradusov, v ih zhizni nastupaet period, kogda kroshechnaya vyrozhdennaya zvezda nachinaet pul'sirovat', menyaya svoi blesk s periodom ot 100 do 1000 sekund. Uzhe segodnya izvestno bolee polusotni pul'siruyushih belyh karlikov, i eto chislo prodolzhaet rasti. Tipichnye PBK, stavshie mishenyami v poiskovom proekte Vingeta, imeyut period pul'sacii okolo 200 sekund. Pribor Argo registriruet ih v vidimom svete. Amplituda pul'sacii isklyuchitel'no mala - poryadka 2% (sotye doli zvezdnoi velichiny).

Vysokaya chuvstvitel'nost' Argo pozvolyaet na teleskope 2-merovogo klassa izmerit' vremya nastupleniya maksimuma bleska u pul'siruyushego belogo karlika 19,5^m zvezdnoi velichiny s tochnost'yu do 1 sekundy, a dlya bolee yarkih belyh karlikov s bleskom ot 17,5^m i vyshe - dostich' predel'noi vremennoi razreshayushei sposobnosti 0,1 sekundy.

Grubo ocenim, chto uvideli by inoplanetnye astronomy, glyadya na nashu sobstvennuyu planetnuyu sistemu otkuda-nibud' iz nedalekih oblastei Galaktiki posle prevrasheniya Solnca v belyi karlik s massoi ~0,55 Ms. Orbity vseh planet uvelichilis' by k tomu vremeni proporcional'no na mnozhitel' 1/0,55. Yupiter pereshel by na orbitu Saturna. Uchityvaya, chto otnoshenie ego massy k masse togdashnego Solnca budet vsego lish' poryadka 500, radius orbity poslednego otnositel'no obshego centra mass budet poryadka 0,002 h 9,5 a.e., ili okolo 3 mln. km.

Kogda Solnce, prevrativsheesya v belyi karlik, nachnet pul'sirovat', inoplanetnye astronomy zametyat, chto momenty nastupleniya maksimumov bleska budut to otstavat', to operezhat' ozhidaemye na 10 sekund, kotorye trebuyutsya svetu, chtoby preodolet' 3 mln. km (pri uslovii, konechno, chto nashe svetilo budet tikat' s vysochaishei tochnost'yu, kotoraya nablyudaetsya priblizitel'no u treti PBK). Otstavaniya i operezheniya nastuplenii momentov maksimuma bleska budut cheredovat'sya s periodom, ravnym orbital'nomu periodu Yupitera na budushei orbite (okolo 40 let).

Odnako, kak uzhe govorilos' v press-relize, nablyudayushim za Solnechnoi sistemoi astronomam ne pridetsya zhdat' tak dolgo. Imeya 2-metrovyi teleskop i fotometr Argo, a tak zhe uchityvaya kak minimum 10-kratnyi zapas po tochnosti (1 sekunda dazhe dlya slabyh zvezd), oni uzhe let cherez desyat' zapodozryat nalichie Yupitera v nashei sisteme.

Dal'she oni dolzhny budut sdelat' to zhe, chto sobiraetsya sdelat' Vinget posle nahozhdeniya zvezdy-kandidata: nablyudenie za Solnechnoi sistemoi dolzhen prodolzhit' odin iz krupneishih teleskopov na toi planete. Pust' eto budet 9-metrovyi teleskop Hobbi-Eberli.

Zemlya v te dalekie vremena budet nahodit'sya na orbite s radiusom pochti 2 a.e. Uchityvaya, chto Solnce budet priblizitel'no v 180 tysyach raz tyazhelee Zemli, poluchaetsya, chto vyzyvaemye Zemleyu otkloneniya v dvizhenii belogo karlika budut imet' amplitudu poryadka 1500 km. Znachit vremennye sdvigi v krivoi bleska budut imet' poryadok 0,005 sekundy. Eto v 20 raz men'she predel'noi chuvstvitel'nosti Argo na 2-metrovom teleskope dlya samyh yarkih pul'siruyushih belyh karlikov. Odnako, 9-metrovyi teleskop sobiraet kak raz v 20 raz bol'she sveta, chem ego men'shii sobrat! I k tomu zhe za 10 let, poka inoplanetnye astronomy budut ohotit'sya za Yupiterom, inzhenery, konechno, neskol'ko usovershenstvuyut fotometry. Poetomu sushestvovanie v Solnechnoi sisteme planety Zemlya budet ustanovleno ves'ma nadezhno i k tomu zhe za ochen' korotkii srok: god-dva na otkrytie i eshe tri goda na podtverzhdenie.

Vot i vse. Takov put', na kotoryi prizyvayut segodnya astronomov Donal'd Vinget i ego kollegi, povtoryaya pri etom, chto "rano ili pozdno, no neizbezhno vse planety, vyzyvayushie izmerimye s Zemli sboi v periodichnosti kolebanii bleska vysokotochnyh pul'siruyushih belyh karlikov neizbezhno budut otkryty". Delo lish' vo vremeni i terpenii.

Ris. 6. Na sheme, rasschitannoi dlya belogo karlika s massoi 0,55 Ms (konechnaya stadiya zvezdy glavnoi posledovatel'nosti s massoi okolo 1 Ms), pokazan predel chuvstvitel'nosti fotometra Argo na teleskope 2-metrovogo klassa. Po vertikal'noi osi otlozhen logarifm massy planety, po gorizontal'noi - logarifm ee bol'shoi poluosi.

Krasnaya, sinyaya i zelenaya linii - eto granicy dlya oblasti obnaruzhimyh planet. Zelenaya liniya sootvetstvuet predel'noi chuvstvitel'nosti dlya samyh slabyh PBK s bleskom 19,5^m. Krasnaya - dlya yarkih PBK s bleskom 17,5^m i vyshe. Oblast' nad etimi liniyami - planety, potencial'no dostupnye metodu Vingeta. Dlya belyh karlikov razlichnoi yarkosti predel'noe vremennoe razreshenie tozhe razlichno, poetomu dlya samyh yarkih iz nih granica smeshena vlevo vniz (k bolee legkim i blizkim planetam, to est' planetam zemnogo tipa). Raznye cveta sootvetstvuyut raznomu vremeni, za kotoroe svet prohodit rasstoyanie, ravnoe radiusu orbity pul'siruyushego belogo karlika; dlya Argo eto vremya yavlyaetsya naimen'shim registriruemym otkloneniem momentov nastupleniya maksimuma bleska PBK otnositel'no ozhidaemogo srednego znacheniya.

Tochkami oboznacheny ekzoplanety, naidennye tradicionnym dopler-metodom. Kruzhkami - planety Solnechnoi sistemy, pravda po neponyatnoi prichine Vinget ostavil ih na svoih nyneshnih orbitah. No esli ih sdvinut' nemnogo vpravo, to est' uvelichit' radiusy ih orbit nastol'ko, naskol'ko etogo trebuet pohudenie Solnca k momentu prevrasheniya v belyi karlik, to v zone dosyagaemosti okazhutsya vse chetyre planety-giganta, vklyuchaya Uran - dazhe v sluchae naibolee tusklyh belyh karlikov.

Punktirnymi liniyami oboznachena minimal'naya prodolzhitel'nost' slezheniya za zvezdoi, posle kotoroi uzhe mozhno zapodozrit' prisutstvii planety v sisteme.

Zemlya ochevidno ne popadaet v oblast' dosyagaemyh planet pri rabote na 2-metrovom teleskope. Chuvstvitel'nost' nado podnyat' kak minimum na poryadok. Odnako slezhenie za belym karlikom s uzhe obnaruzhennoi planetoi-gigantom, proizvodimoe na 9-metrovom teleskope, da eshe cherez neskol'ko let, kogda novye PZS-fotometry pridut na smenu Argo - eto uzhe sovsem drugoe delo.

A.I.D'yachenko, obozrevatel' zhurnala "Zvezdochet"