"Отпечатки пальцев" далеких планет

Одним из инструментов знакомства астрономов с внеземными мирами является изучение излучаемого спектра звезд. А недавно ученые впервые выделили и подвергли анализу спектр экзопланеты. О возможностях нового метода "Правда.Ру" поговорила с сотрудником Государственного астрономического института им. Штейнберга Николаем Поташевым.

Спектр отраженного света принято называть "отпечатками пальцев" планет. Он уникален у каждого небесного тела и содержит много интересной информации. По длине волны можно определить химические соединения, преломившие свет, и тем самым получить представление о составе поверхности и атмосферы планеты.

Первым объектом подобного исследования стала звездная система HR 8799, расположенная на расстоянии 130 световых лет от нас. Центральное светило этой системы - молодая яркая звезда - по плотности очень похоже на Солнце, а по размерам и массе превышает наше в полтора раза. Да и сама система HR 8799 очень похожа на пропорционально увеличенную Солнечную: в ней есть три планеты - газовых гиганта, вес каждого из которых в 7-10 раз больше Юпитера, а также кольцо астероидов, напоминающее пояс Койпера.

Для изучения астрономы выбрали среднюю из трех планет, которая в десять раз тяжелее Юпитера и имеет температуру поверхности 800 градусов Цельсия. "После пяти часов наблюдения мы смогли отделить собственный спектр планеты от более яркого света ее звезды", - говорит Каролина Бергфорс, один из участников научного проекта.

Эта работа стала первым опытом по изучению планетарного спектра в нормальных условиях. Ранее астрономы также могли изучать световое излучение небесного тела, но это требовало длительных наблюдений и сложных математических расчетов. Для чего ученые были вынуждены наблюдать за звездой в тот момент, когда ее не закрывал ни один из окружающих объектов, а потом дожидались его затмения экзопланетой.

Сравнение данных, полученных таким способом, давало представление о спектре планеты, правда, с большими погрешностями. Кроме того, далеко не все планетарные системы наблюдаются с Земли в подходящей для подобных исследований плоскости, что ограничивает применение данного метода.

Новый инструментарий отличается возможностью сразу распознавать собственный спектр экзопланеты, а также тем, что для получения результатов достаточно небольшого промежутка времени. В работе был использован Очень Большой Телескоп (VLT) Южной европейской обсерватории.

Предложенный метод изучения планетарного спектра перспективен, хотя тоже сопряжен с рядом трудностей. Автор проекта Маркус Дженсон так описывает рабочий процесс: "Представьте, что вам нужно разглядеть невооруженным глазом горящую свечу, которая стоит в двух километрах от вас. Задача сложная, но выполнимая, если бы не одно "но" - позади свечи расположена зажженная электрическая лампа мощностью 300 Ватт".

Полученные данные экзопланеты HR 8799b сильно разнятся с теоретической моделью этого небесного тела. Пока астрономы не могут объяснить причину этого, предполагая два варианта: или в атмосфере планеты есть пылевые облака, искажающие проходящий свет, или же теоретические выкладки изначально были неверны, поскольку опирались на ошибочные предположения. В таком случае атмосфера HR 8799b имеет оригинальный химический состав, предположить наличие которого никто на Земле не мог.

"Правда.Ру" поговорила с сотрудником Государственного астрономического института им. Штейнберга, кандидатом физико-математических наук Николаем Поташевым, занимающимся изучением экзопланет, о том, какие возможности открывает новый вид космической спектрографии.

"Запущенный в прошлом году орбитальный телескоп Кеплер нацелен, в первую очередь, на поиск экзопланет, расположенных относительно близко к Земле. После того, как он определит местоположение очередной из них, он передает данные об этом наземным обсерваториям. Они же, в свою очередь, перехватывают указанную цель и начинают ее доскональное изучение.

Так выглядит общий принцип поиска планет за пределами Солнечной системы, который постепенно обкатывается и входит в рабочий режим. С добавлением методов спектрографии наземные станции слежения получают больше возможностей описать найденную экзопланету. Мы можем получить данные о химическом составе как самой планеты, так и ее газовой оболочки, а, следовательно, и вообразить условия обитания на ней.

Главным достоинством новой системы является быстрота. Ранее на попытке определить спектр отраженного света экзопланеты уходило несколько недель, подчас месяцев. Теперь время на эту операцию сократилось до нескольких часов и избавило астрономов от рутины. А где нет рутины - там всегда витает дух открытий".

Павел Урушев