eso1227uk — Науковий реліз

Новий спосіб дослідження атмосфер екзопланет

Тау Волопаса b докладно вивчена

27 червня 2012 р.

Вперше нова хитромудра методика дозволила астрономам вивчити в подробицях атмосферу екзопланети, навіть якщо вона не проходить перед своєю батьківською зорею. Міжнародна науково-дослідна група використала Дуже Великий Телескоп (VLT) ESO, щоб безпосередньо вловити світло від планети тау Волопаса b. Вони проаналізували атмосферу планети та точно виміряли її орбіту і масу вперше за 15 років від початку вирішення даної проблеми. Група на свій подив виявила, що атмосфера планети із висотою холоднішає, що протилежне очікуваному. Результати будуть опубліковані 28 червня 2012 у номері журналу Nature.

Планета тау Волопаса b [1] була однією із перших екзопланет, виявлених іще в 1996 році, та однією з найближчих нині відомих екзопланет. Хоча її батьківську зорю добре видно неозброєним оком, саму планету звичайно ж не видно і до сьогодні про її існування можна було судити тільки по її гравітаційному впливу на зорю. Тау Волопаса b - це велика планета або "гарячий Юпітер", що обертається навколо своєї батьківської зорі на дуже малій відстані.

Як і більшість екзопланет, ця планета для земного спостерігача не проходить перед диском своєї зорі, як це мало місце для недавнього проходження Венери перед диском Сонця. Досі такі транзити були необхідні для вивчення гарячих атмосфер "Юпітерів": коли планета проходить перед своєю зорею, властивості її атмосфери накладають відбитки на світло зорі. Оскільки астрономи не могли спостерігати такого проходження світла зорі крізь атмосферу тау Волопаса b, це означає, що атмосфера планети не могла бути вивчена раніше.

Але тепер, після 15 років спроб вивчити слабке світіння, яке випромінюється гарячими екзопланетами-"Юпітерами", астрономам нарешті вдалося надійно дослідити структуру атмосфери тау Волопаса b та вперше точно визначити її масу. Група використовувала інструмент CRIRES [2], встановлений на Дуже Великому Телескопі (VLT) в обсерваторії ESO Паранал в Чилі. Науковці поєднали високоякісні інфрачервоні спостереження (на довжинах хвиль близько 2.3 мкм) [3] своєю новою хитромудрою методикою, котра дозволила "витягнути" слабкий сигнал планети із набагато потужнішого сигналу від батьківської зорі [4].

Провідний автор дослідження Маттео Брогі (Лейденська обсерваторія, Нідерланди) пояснює: "Завдяки високій якості спостережень, проведених при допомозі VLT і CRIRES, ми змогли вивчити спектр системи більш докладно, ніж це було можливо раніше. Від планети прийшло тільки 0.01% загального світла, котре ми зареєстрували, а решта прийшло від зорі, так що це було не так просто ".

Більшість планет навколо інших зірок були виявлені через їх гравітаційний вплив на свої батьківські зорі, що значно обмежує інформацію, яку можна почерпнути про їх маси: це дозволяє обчислити тільки нижню межу маси планети [5]. Нова методика, вперше тут застосована, набагато більш просунута. Безпосередня реєстрація світла планети дозволила астрономам виміряти кут її орбіти, а отже точно обчислити її масу. Простежуючи зміни в русі планети, як вона обертається навколо своєї зорі, група вперше надійно визначила, що кут нахилу орбіти тау Волопаса b становить 44 градуси і що її маса в шість разів більша від маси Юпітера у нашій власній Сонячній системі.

"Нові спостереження із VLT вирішили 15-річну проблему маси тау Волопаса b. Новий метод дає нам можливості вивчати атмосфери екзопланет, які не проходять перед дисками своїх зірок, а також точно вимірювати їх маси, що раніше було неможливо ",- каже Ігнас Снеллен (Лейденська обсерваторія, Нідерланди), співавтор статті: "Це великий крок вперед".

Окрім виявлення світіння атмосфери та вимірювання маси тау Волопаса b, команда проаналізувала її атмосферу та виміряла кількість присутнього монооксиду вуглецю, а також температури на різних висотах, зіставивши дані від спостережень із теоретичними моделями. Несподіваним результатом цієї роботи стало те, що нові спостереження показали зниження температури атмосфери із висотою. Цей результат є повною протилежністю температурної інверсії - підвищення температури атмосфери із висотою, як то воно виявлене для інших екзопланет-"гарячих Юпітерів" [6] [7].

Спостереження із VLT свідчать, що спектроскопія високого дозволу, котру проводять при допомозі наземних телескопів, є цінним інструментом для докладного аналізу атмосфер планет без транзитів. Виявлення різних молекул у майбутньому дозволить астрономам дізнатися більше про атмосферні умови на планетах. Вимірюючи їх на протязі орбіти планети, астрономи навіть можуть мати можливість відстежувати зміни в атмосфері планети від її ранку до вечора.

"Дане дослідження показує величезний потенціал сучасних та майбутніх наземних телескопів, таких як E-ELT. Цілком ймовірно, що подібним чином в один прекрасний день ми можемо навіть знайти докази біологічної активності на схожих на Землю планетах",- укладає Ігнас Снеллен.

Примітки

[1] Назва планети "Тау Волопаса b" поєднує у собі назву зорі (Тау Волопаса, або τ Bootis, де τ є грецькою літерою "тау", а не латинською літерою "t"), а літера "b" вказує, що це перша планета, знайдена навколо даної зорі. Позначення тау Волопаса використовується для самої зірки.

[2] CRyogenic InfraRed Echelle Spectrometer.

[3] В інфрачервоному діапазоні батьківська зірка випромінює менше світла, ніж в оптичному, тому такий режим сприятливий для того, щоб "витягнути" слабкий сигнал планети із набагато потужнішого сигналу батьківської зорі.

[4] Даний метод використовує швидкість планети на орбіті навколо своєї батьківської зорі, щоб відрізнити її сяйво від зоряного, а також для виключення впливу атмосфери Землі. Та ж група астрономів спершу випробувала даний метод на транзитній планеті, вимірюючи її орбітальну швидкість під час перетину зоряного диска.

[5] Це тому, що нахил орбіти, як правило невідомий. Якщо орбіта планети нахилена по відношенню до променя зору між Землею та зорею, то більш масивна планета викликає такий же зворотно-поступальний рух зорі, як і більш легка планета на менш похилій орбіті. Ці ефекти неможливо відокремити.

[6] Вважається, що теплові інверсії характеризуються властивостями молекулярного випромінювання, а не поглинання: так розцінюють фотометричні спостереження "гарячих Юпітерів" за допомогою Космічного Телескопа Spitzer. Екзопланета HD209458b є найбільш вивченим прикладом теплової інверсії в атмосфері екзопланет.

[7] Дані спостереження підтримують моделі, в яких сильне ультрафіолетове випромінювання, пов'язане із хромосферною активністю, (яку, в нашому випадку, проявляє батьківська зоря тау Волопаса), несе відповідальність за гальмування теплової інверсії.

Детальніше

Дане дослідження було представлено у статті "The signature of orbital motion from the dayside of the planet τ Boötis b" котра вийде в журналі Nature за 28 червня 2012.

Науково-дослідна група у складі Matteo Brogi (Leiden Observatory, the Netherlands), Ignas A. G. Snellen (Leiden Observatory), Remco J. de Kok (SRON, Utrecht, the Netherlands), Simon Albrecht (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA), Jayne Birkby (Leiden Observatory) та Ernst J. W. de Mooij (University of Toronto, Canada; Leiden Observatory).

2012 рік ознаменований 50-ю річницею заснування Європейської Південної Обсерваторії (ESO). 
ESO, Європейська Південна Обсерваторія - це передова міжурядова астрономічна організація в Європі та найбільш продуктивна астрономічна обсерваторія світу. Її підтримує 15 країн: Австрія, Бельгія, Бразилія, Чеська Республіка, Данія, Франція, Фінляндія, Німеччина, Італія, Нідерланди, Португалія, Іспанія, Швеція, Швейцарія та Сполучене Королівство. ESO здійснює ініціативну програму, зосереджену на проектуванні, будівництві та експлуатації потужних наземних спостережних об'єктів, що дозволяє астрономам робити важливі наукові відкриття. ESO також відіграє провідну роль у сприянні та організації співробітництва в астрономічних дослідженнях. ESO працює на трьох унікальних, світового класу обсерваторіях в Чилі: Ла Сілла, Паранал і Чахнантор. На горі Паранал, в ESO працює Дуже Великий Телескоп - найбільш передова в світі астрономічна обсерваторія видимого діапазону та VISTA - найбільший оглядовий телескоп в світі. ESO є європейським партнером просунутого астрономічного радіотелескопу ALMA, найбільшого існуючого астрономічного проекту. В даний час, ESO планує 40 метрового класу Європейський Надзвичайно Великий Телескоп E-ELT (оптичний та ближній ІЧ діапазони), який стане "найбільшим в світі оком у небо".

Посилання

Контакти

Oleg Maliy
NGO Zaporozhye Astronomical Club Altair
Zaporozhye, Ukraine
Телефон: +380 67 1371070
Email: astroclubzp@gmail.com

Ignas Snellen
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 715 275838
Email: snellen@strw.leidenuniv.nl

Matteo Brogi
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Neherlands
Телефон: +31 715 278434
Email: brogi@strw.leidenuniv.nl

Jayne Birkby
Leiden Observatory, Leiden University
Leiden, The Netherlands
Телефон: +31 715 275832
Email: birkby@strw.leidenuniv.nl

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Стільниковий: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Remco de Kok
Space Research Organization Netherlands (SRON)
Utrecht, The Netherlands
Телефон: +31 88 777 5725
Email: R.J.de.Kok@sron.nl

Переклад прес-релізу ESO eso1227.

Про реліз

Реліз №:eso1227uk
Назва:Tau Boötis b
Тип:• Milky Way : Star : Circumstellar Material : Planetary System
Facility:Very Large Telescope
Science data:2012Natur.486..502B

Зображення

Artist’s impression of the exoplanet Tau Boötis b
Artist’s impression of the exoplanet Tau Boötis b
тільки на англійській
The parent star of the famous exoplanet Tau Boötis b
The parent star of the famous exoplanet Tau Boötis b
тільки на англійській
Wide-field view of the parent star of the famous exoplanet Tau Boötis b
Wide-field view of the parent star of the famous exoplanet Tau Boötis b
тільки на англійській

Відео

Artist’s impression of the famous exoplanet Tau Boötis b
Artist’s impression of the famous exoplanet Tau Boötis b
тільки на англійській
Zooming in on the star Tau Boötis
Zooming in on the star Tau Boötis
тільки на англійській

Також дивіться наші