Na saite Astrometriya Astronomicheskie instrumenty Astronomicheskoe obrazovanie Astrofizika Istoriya astronomii Kosmonavtika, issledovanie kosmosa Lyubitel'skaya astronomiya Planety i Solnechnaya sistema Solnce

Habbl utochnil prirodu planety GJ 1214b
27.02.2012 22:21 | N.T. Ashimbaeva/GAISh, Moskva

K nastoyashemu vremeni vne Solnechnoi sistemy izvestno uzhe bolee 700 planet, krome togo, imeyutsya eshe bolee 2300 kandidatov - oni nahodyatsya v stadii podtverzhdeniya posleduyushimi nablyudeniyami. Eti planety predstavlyayut soboi ves'ma raznoobraznye miry. Mnogoobrazie vo vsem: odna planeta imeet ochen' maluyu plotnost' - legkaya i vozdushnaya, kak penopolistirol, na drugom konce plotnostei - planety eshe plotnee, chem zhelezo. Obnaruzheny neskol'ko inoplanetnyh mirov v kratnyh zvezdnyh sistemah. Nasha Solnechnaya sistema sostoit iz treh tipov planet: kamenistaya, zemnogo tipa (Merkurii, Venera, Zemlya i Mars), gazovye giganty (Yupiter i Saturn) i ledyanye giganty (Uran i Neptun). Planety, vrashayushihsya vokrug dalekih zvezd, pokazyvayut sushestvenno bolee shirokii spektr vozmozhnyh mirov, v tom chisle lavovyi i "goryachie Yupitery".

Poslednie nablyudeniya s pomosh'yu kosmicheskogo teleskopa NASA Habbla dobavili eshe novyi tip v kopilku planet. Na osnove analiza ranee otkrytoi ekzoplanety GJ 1214b Zachory Berta (Garvard-Smitsonovskii centr astrofiziki) i ego kollegi pokazali, chto etot vodnyi mir (bol'shaya chast' ee massy sostoit iz vody) okutan plotnoi atmosferoi, sostoyashei iz parov vody.

GJ 1214b byla otkryta v 2009 godu v procese osushestvleniya nazemnyh nablyudenii v proekte MEarth, kotoryi predstavlyaet soboi sistemu robotizirovannyh teleskopov, zanimayushisya monitoringom yarkosti blizkih krasnyh karlikov dlya obnaruzheniya tranzitnyh planet zemnogo tipa, pod rukovodstvom Devida Sharbonno (David Charbonneau). Planeta GJ 1214b klassificirovana kak super-Zemlya s diametrom poryadka 2,7 diametra Zemli, massa ee v 6.5 raz bol'she zemnoi. Ona vrashaetsya vokrug roditel'skoi zvezdy s periodom 38 chasov na rasstoyanii v 0.014 a.e.. Po ocenkam ravnovesnaya temperatura imeet znachenie v predelah 393-555 K (v zavisimosti ot prinyatogo znacheniya al'bedo).

Sredi issleduemyh tranzitnyh planet, bol'shinstvo kotoryh pokazyvayut ochen' slabye tranzity, i dlya ih issledovanii trebuetsya sverhvysokaya tochnost' nazemnoi spektoskopii, GJ 1214b okazalas' unikal'na. Radius roditel'skoi zvezdy, karlika klassa M, sostavlyaet vsego 0.21 Rʘ, i tranzit planety po disku zvezdy velik - 1.4% ot potoka zvezdy. Pri etom sistema raspolozhena blizko k Zemle - vsego 13 parsek. T.e. sozdany vse usloviya dlya nablyudenii, sposobnyh dat' informaciyu i ob atmosfere planety.

Risunok 1. Vozmozhnye scenarii atmosfery ekzoplanety. Izobrazhenie: Drake Deming.

V 2010 godu, Dzheikob Bin i ego kollegi soobshili, chto pri issledovanii GJ 1214b na Very Large Telescope oni prishli k vyvodu, chto ona sostoit v osnovnom iz vody. Znaya massu i razmer planety, mozhno vychislit' plotnost', kotoraya sostavlyaet okolo 2 grammov na kubicheskii santimetr. Napomnim, chto voda imeet plotnost' 1 g/sm3, a srednyaya plotnost' Zemli - 5,5 g/sm3. T.e. vnutrennyaya struktura GJ 1214b sushestvenno otlichaetsya ot zemnoi. I dolzhna prisutstvovat' atmosfera: t.k. esli planeta sostoit iz plotnyh porod, to ocenennaya plotnost' yavno mala. No struktura atmosfery byla neponyatna. Ranee vydvigalis' raznye modeli atmosfery (Risunok 1.): 1) Atmosfera, sostoyashaya v osnovnom ih neitral'nogo vodoroda, pri tranzite izluchenie zvezdy pogloshaetsya ee molekulami, chto dolzhno otrazhat'sya v spektre v vide linii poglosheniya. 2). Atmosfera s malym soderzhaniem vodoroda, i osnovnaya ee massa iz bolee tyazhelyh elementov raspolozhena vblizi poverhnosti planety, i svet ot zvezdy prakticheski ne prohodit cherez nee, na spektre ee prisutstvie ne budet vidno. 3). Nalichie oblachnoi struktury. Pri etom svet ot zvezdy budet chastichno blokirovat'sya, chto otrazitsya na rezul'tiruyushem spektre. Dzheikob Bin pokazal, chto v atmosfere net prakticheski vodoroda, t.e. ona soderzhit ili ochen' malo vodoroda i sostoit iz vodyanyh parov ili rabotaet scenarii 3) - mnogo oblakov i vodyanyh tumanov (Haze).

V 2011 godu Berta (Zachory K. Berta et al) ispol'zovali infrakrasnuyu Shirokougol'noyu kameru 3 (Wide Field Camera 3) v diapazone dlin voln 1.1-1.7 mkm. Tuman bolee prozrachnen dlya infrakrasnogo sveta, poetomu eti nablyudeniya dayut vozmozhnost' utochneniya modeli atmosfery.

Risunok 2. GJ1214b - eto super-Zemlya, vrashayushayasya vokrug krasnogo karlika, raspolozhennogo na rasstoyanii 40 svetovyh let ot Zemli. Novye nablyudeniya s pomosh'yu kosmicheskogo teleskopa NASA Habbl pokazyvayut, chto etot vodnyi mir okutan tolstoi atmosferoi, sostoyashei iz parov vody. Takim obrazom, GJ1214b predstavlyaet soboi sovershenno novyi tip planet, ne izvestnyh do nastoyashego vremeni. Izobrazhenie: David A. Aguilar (CFA).

Nablyudeniya podverglis' tshatel'nomu analizu i modelirovaniyu. Osobennosti tranzita analizirovalis' s raznyh pozicii, uchityvalis' vozmozhnost' prohozheniya pyaten na roditel'skoi zvezde i dazhe vozmozhnye sputniki u planety. Atmosfera, bogataya vodorodom, ne podoshla. "Oblachnyi" scenarii (pod terminom "oblaka" podrazumevayutsya vse tipy chastic, vyzyvayushie shirokopolosnuyu absorbciyu, tipa zemnyh oblakov ili tumana Titana) tozhe ne podoshel. Spektr GJ 1214b v shirokom diapazone dlin voln lishen kakih-libo harakternyh linii, chto zastavlyaet vybrat' model' s bol'shim molekulyarnym vesom (model' 2)). Naibolee podhodyashei model'yu atmosfery po dannym teleskopa Habbla yavlyaetsya plotnaya atmosfera iz vodyanogo para. Pri etom procentnoe soderzhanie vody - ne menee 10% (a po masse eto bol'she 50%) - luchshe vsego udovletvoryaet nablyudaemomu spektru (risunok 3).

Risunok 3. Sravnenie dannyh WFC3 i nablyudenii VLT (0.6-1 m; Bean et al. 2010, 2011), CFHT (1.25 + 2.15 m; Croll et al. 2011), Magellan (2.0-2.3 m Bean et al. 2011), i Spitzer (3.6 + 4.5 m; Desert et al. 2011a) s modelyami atmosfery - solnechnogo tipa i sostoyashei 100% iz vody. Izobrazhenie: Zachory K. Berta et al.

Esli govorit' o stroenii samoi planety, to luchshe vsego podhodit model' yadra bol'shogo radiusa, sostoyashee iz vody (l'da), okruzhennogo obolochkoi iz vodoroda, geliya i vody, prichem, procentnoe soderzhanie vody - 50-98%. Vysokie temperatury i vysokoe davlenie v yadre mogut formirovat' takie ekzoticheskie materialy kak "goryachii led" ili "sverhtekuchuyu vodu" - veshestva, kotorye sovershenno chuzhdy nashemu povsednevnomu opytu.

Teoretiki predpolagayut, chto GJ 1214b mogla sformirovat'sya vdali ot svoei zvezdy, a zatem migrirovala k centru sistemy, podvergayas' postepennomu razogrevu. V processe etogo ona mogla peresech' "zonu obitaniya" zvezdy. Prichem,kak dolgo ona tam mogla nahodit'sya, neizvestno.

V silu svoego blizkogo raspolozheniya - GJ 1214b nahoditsya v napravlenii sozvezdiya Zmeenosca vsego v 40 svetovyh godah ot Zemli - eto glavnyi kandidat na issledovanie dlya kosmicheskogo teleskopa novogo pokoleniya James Webb Space Telescope: on budet sposoben obnaruzhit' tranzity velichinoi v 0.01%.

Publikacii s klyuchevymi slovami: ekzoplaneta - planetnaya sistema - spektroskopiya - teleskop Habbl - HST Publikacii so slovami: ekzoplaneta - planetnaya sistema - spektroskopiya - teleskop Habbl - HST
Sm. takzhe: Zoopark ekzoplanet: drugie zvezdy Temperatura na ekzoplanete WASP-43b ε Tel'ca: zvezda s planetoi PDS 70: disk, planety i sputniki Na dalekoi ekzoplanete obnaruzhen metan Zvezda s'edaet planetu Sed'moi mir u zvezdy Trappist-1 Vse publikacii na tu zhe temu >>