Международная группа астрономов, которую возглавляла наша соотечественница, профессор Светлана Бердюгина из Цюрихского астрономического института (ETH Zurich's Institute of Astronomy, Швейцария), впервые сумела обнаружить и изучить компоненту видимого света, рассеянного в атмосфере экстрасолнечной планеты (ранее удавалось уловить лишь излучение инфракрасного диапазона). Используя поляризационные фильтры, группа сумела выделить поляризованный свет и тем самым увеличить контрастность отраженных от экзопланеты звездных лучей, обычно бесследно растворяющихся в общем световом потоке. В результате всего этого астрономы смогли оценить размеры раздутой планетной атмосферы и непосредственным образом отследить орбиту планеты - достижение, недоступное при использовании косвенных методов (соответствующая статья принята для публикации в "Астрофизическом журнале" - Astrophysical Journal (ApJ)).
Речь идет об одной из уже давно известных экзопланет - "горячем Юпитере" HD 189733b, находящемся в созвездии Лисички, на расстоянии 19,3 парсека (63 световых года) от Земли в системе красного (точнее, "оранжевого") карлика HD 189733 спектрального класса K1 V (наблюдается восточнее планетарной туманности Гантель (M27)). Наличие планеты у HD 189733 удалось выявить при прохождении ее по диску родительской звезды - методом транзита (transiting extrasolar planet). Вскоре после открытия (в 2005 году) HD 189733b стали называть также идеальным объектом для исследования свойств планетных атмосфер и других важнейших параметров, ведь она столь близка к Земле, что изучение ее доступно даже наиболее "продвинутым" астрономам-любителям. С помощью космического инфракрасного телескопа "Спитцер" (Spitzer) в начале прошлого года удалось зарегистрировать исходящее от этой планеты тепловое излучение и точно измерить температуру ее атмосферы. Температура оказалась чрезвычайно высока - 844°C. Это означает, что планета относится к разряду "очень горячих юпитеров" ("very hot Jupiter"). Столь высокая температура HD 189733b объясняется тем, что планета расположена чрезвычайно близко к своему хозяину, и размеры ее орбиты составляют лишь приблизительно 3% от орбиты нашей Земли. Один оборот вокруг звезды этот "очень горячий Юпитер" совершает за 2,2 дня.
Нужно отметить, что ранее уже удавалось определить размеры этой планеты (из транзитных наблюдений), однако теперь ее диаметр слегка "подрос" - до полутора диаметров Юпитера (при 1,15 юпитерианской массы). Низкая плотность данной экзопланеты свидетельствует о том, что мы имеем дело с газовым гигантом, подобным нашему Юпитеру. Авторы новой работы отмечают, что размеры планеты кажутся больше при наблюдениях в синих лучах, это, скорее всего, связано с наличием протяженного "хвоста" из рассеиваемой верхней атмосферы. Конечно же, температура HD 189733b слишком высока для того, чтобы на этой планете или на любых ее лунах могла существовать вода в жидком состоянии, стало быть существование жизни земного типа там попросту невозможно.
Для измерений использовался 60-сантиметровый телескоп KVA с дистанционным управлением (установлен на Канарских островах, Испания), принадлежащий Шведской королевской академии наук (Kungl. Vetenskapsakademien) и модернизированный учеными из Финляндии. Полученные поляриметрические данные позволили заключить, что степень поляризации меняется в зависимости от положения планеты на орбите и достигает своего максимума в те моменты, когда ровно половина планеты освещена звездой (как это наблюдается с Земли). Такие события, как легко себе представить, случаются дважды в "год" (который, напомним, на HD189733b длится немногим более двух суток) и подобны фазам нашей луны.
Наличие такой поляризации указывает на то, что рассеивающая лучи атмосфера примерно на 30 % обширней непрозрачного тела самой планеты, изученного при прохождении его по лику звезды. По всей видимости, она состоит из частиц, не превышающих половины микрона - атомов, молекул, крошечных пылевых песчинок или, возможно, водяного пара, присутствие которого в атмосфере этой планеты было предсказано на основании других недавних исследований. Такие частицы наиболее эффективно рассеивают синий свет - в результате тех же самых процессов, что делают голубым наше земное небо. Ученые также впервые сумели определить ориентацию орбиты планеты и другие важнейшие параметры ее движения (можно посмотреть соответствующую мультипликацию).
Ссылки:
First reflected light from an extrasolar planet
Polarization technique focuses limelight
First detection of polarized scattered light from an exoplanetary atmosphere
Star: HD 189733
NASA's Spitzer Makes Hot Alien World the Closest Directly Detected
Directly detected exoplanet has its temperature taken
Strong Infrared Emission from the Extrasolar Planet HD189733b
Вне Солнечной системы открыта первая планета с атмосферой
До воды лететь целую жизнь
Дождь со звезд
Открытия новых экзопланет
Экзопланеты
Открыта идеальная экзопланета
Новая внесолнечная планета у близкой звезды, которую могут наблюдать и любители астрономии!
Для обнаружения экзопланет используется сразу несколько способов. Первоначально по вариациям в излучении пульсара удалось зафиксировать присутствие планет размером с Землю, затем с помощью доплеровской спектроскопии и наземных телескопов ученые научились измерять небольшие "смещения" в спектре звезды, вызванные воздействием гравитации вращающейся вокруг нее планеты-гиганта. Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями, принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако ведется уже поиск периодических "колебания" в позиции родительской звезды на небесной сфере. Сравнительно недавно в ход пошел четвертый вариант, набирающий популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску близкой звезды. А позже наряду с методом гравитационного микролинзирования открылась и еще одна возможность - непосредственным образом улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты (можно хотя бы обнаружить специфическую "примесь" в спектре самой звезды), правда, это пока касается поистине гигантских планет, масса которых сближает их с коричневыми карликами, да и в качестве родительских звезд в основном фигурируют экзотические "малыши", в свете которых планеты уже не затеряются.
Транзитные "мини-затмения" позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об ее общем составе. Однако для того, чтобы перевести плотность в конкретный состав, необходимо запастись точными моделями внутрипланетной структуры и ее эволюции. Ситуация осложняется тем, что в настоящее время информации о поведении материи в условиях высокого давления явно недостает (а давление внутри гигантских планет более чем в миллион раз превосходит атмосферное давление на Земле). Из девяти "транзитных" планет, известных до апреля 2006 года (HD 209458, OGLE-TR-56, OGLE-TR-113, OGLE-TR-132, OGLE-TR-111, OGLE-TR-10, TrES-1, HD 149026, HD 189733), только у самой "маломассивной" получалось более-менее удовлетворительно оценить общий состав и строение: внутри нее выделяли массивное ядро из тяжелых элементов (приблизительно в 70 раз превышающее массу Земли) и оболочку из водорода и гелия (40 земных масс). Из оставшихся восьми планет шесть считались состоящими главным образом из водорода и гелия, наподобие Юпитера и Сатурна (с невыявленными параметрами ядра), ну а две крупнейшие вообще не поддавались описанию посредством простых моделей...
- это ориентированность (поперечная анизотропия) колебаний световых волн в пространстве. Колебания световых волн (относящихся, как известно, к разряду волн электромагнитных) носят поперечный характер - они всегда направлены перпендикулярно к движению луча. Пучок света состоит из множества квантов. Если ориентация их колебаний носит случайный характер и взаимно уравновешивается, то такой свет не поляризован, а если все кванты имеют абсолютно одинаковую ориентацию, свет считается полностью поляризованным. Степень поляризации может быть различной в зависимости от того, какая доля квантов в нем имеет одну и ту же ориентацию колебаний. Невооруженный человеческий глаз практически не способен замечать поляризованность световых лучей (мы, в отличие от многих насекомых - тех же пчел и муравьев, - страдаем "поляризационной слепотой"), однако поляризационные очки или поляризационный светофильтр от фотоаппарата позволяют нам (при вращении стекол) наблюдать изменение интенсивности освещенности дневного неба (оно при этом становится то темнее, то ярче). Виновником такой поляризации является рассеяние солнечного света на атмосферных молекулах и содержащихся в воздухе аэрозолях.
Ссылки:
Поляризованный свет в природе - "Наука и жизнь"
Яркость и поляризация дневного неба - "Атмосферный аэрозоль"
| А также : | Наука Общество |