Планеты находятся залпом

Обнаружены ещё 10 транзитных планет

Пара внушительных батарей по восемь телескопов каждая показала рекордную производительность, обнаружив за полгода сразу десять внесолнечных планет. Ни одна из них не похожа на наших соседок по Солнечной системе.

Первые внесолнечные планеты были открыты в начале 1990-х годов, и к настоящему времени известно уже почти три сотни планет, обращающихся вокруг далёких звёзд. Несложно подсчитать, что в среднем все астрономы открывают по 20 новых миров в год. Команде ученых, участвующих в проекте SuperWASP, удалось достичь такой же производительности в одиночку. За последние полгода они открыли 10 новых планет, и большинство из них совсем не похожи ни на те, что крутятся вокруг Солнца, ни на внесолнечные планеты, открытые их коллегами.

Представитель команды SuperWASP Дон Поллако рассказал о последних достижениях в ходе пленарного заседания на ежегодном съезде британских астрономов, который открылся накануне в родном для Поллако Королевском университете Белфаста. По словам учёного, SuperWASP за последние годы превратился в конвейер по обнаружению новых больших планет и должен помочь понять, как они образуются. WASP в названии проекта — не оса, а аббревиатура английских слов «широкоугольный поиск планет» (Wide Angle Search for Planets). Приставка Super же появилась по той причине, что с начала проекта система значительно изменилась, и сейчас в неё входят две обсерватории предварительного обнаружения планет и несколько инструментов, с помощью которых учёные могут удостовериться, что планета действительно открыта.

Методы обнаружения внесолнечных планет

Астрономам известны пять основных методов обнаружения внесолнечных планет.

Во-первых, это метод прямых наблюдений - мы можем элементарно увидеть планету рядом с другой звездой, подобно тому, как видим планеты нашей звёздной системы. Впрочем, хотя сфотографировать гигантскую планету у другой звезды таким способом однажды удалось, обнаружена она была другим способом. Тем не менее, развитие телескопов позволяет надеяться, что скоро метод прямых наблюдений станет именно методом обнаружения.

Во-вторых, это доплеровский метод: измеряя смещение линий различных элементов в спектре звезды, астрономы могут заметить периодические изменения её скорости, связанные с обращением светила вокруг центра масс системы звезда-планета. Этот метод особо чувствителен к массивным планетам, расположенным рядом со своими светилами. При этом желательно видеть орбиту системы «с ребра» - в противном случае никаких изменений скорости не будет. Этим методом были открыты большинство внесолнечных планет. Его небольшая модификация - измерение моментов прихода импульсов от пульсаров - работает для этого типа небесных объектов.

Третий метод - астрометрический: астрономы измеряют смещение положения звезды, также вызванное её обращением вокруг общего с планетой центра масс. Выглядит такое смещение, как «виляние» звезды в стороны от средней траектории её перемещения по небу относительно более далёких звёзд. Этот метод также чувствителен к массивным спутникам звезды, однако расположенным, напротив, на относительно большом от неё расстоянии. Кроме того, он работает лишь для близких звёзд. Пока таким методом открывались лишь спутники-звёзды, планеты слишком маломассивны, чтобы вызвать заметное смещение.

Четвёртый метод, активно развивающийся в настоящее время - метод транзитов. Астрономы следят за блеском большого количества звёзд. Если плоскость орбиты планеты пересекает диск звезды, будут происходить регулярные «частные затмения» или прохождения планеты по диску звезды. Хотя заметить крохотный диск планеты на неразличимом в телескоп диске звезды нельзя, блеск звезды чуть ослабнет. Этот метод чувствителен к крупным спутникам, однако требует, чтобы мы смотрели на систему «с ребра»: в противном случае затмений не будет. Данным методом большинство внесолнечных планет открывается в настоящее время.

Пятый метод - гравитационное линзирование. Если звезда с планетой проходит перед какой-то далёкой звездой, блеск последней будет увеличиваться за счёт эффекта гравитационного линзирования. Наличие планеты чётко отметится на кривой блеска в виде дополнительного пика. Так были открыты несколько планет массой, близкой к массе Земли. Кроме того, возможны различные вариации этого метода - например, можно наоборот, искать планету у звезды-источника с помощью расположенной на луче зрения звезды-линзы. Недостаток этого метода - единичность каждого события. Поймав одно событие гравитационного линзирования, от данной звезды-линзы, следующего события нужно ждать очень долго.

Большинство известных к настоящему времени внесолнечных планет были обнаружены благодаря действию их притяжения на звёзды, вокруг которых они обращаются. Когда планета находится перед своим светилом, его скорость по отношению к Земле чуть уменьшается, когда она оказывается дальше звезды – увеличивается. Учёные измеряют эту скорость с помощью эффекта Допплера – подобно тому, как инспекторы ГАИ на дорогах ловят водителей за превышение скорости. Даже точность приборов гаишников и астрономов в настоящее время похожа – стандартные радары дают погрешность в доли метра в секунду. Отличие в том, что радары работают в микроволновом диапазоне и измеряют частоту отражённых волн, а астрономы получают оптические спектры излучения самих звёзд.

Другой метод – гравитационное микролинзирование — также использует притяжение планет, но действующее уже не на хозяйскую звезду, а на свет далёких светил, который проходит мимо планетной системы.

Команда SuperWASP при поисках планет пользуется так называемым транзитным методом.

Астрономы смотрят на звёзды в надежде, что перед одной из них рано или поздно пройдёт её спутник. Такие «частные затмения» приводят к уменьшению яркости звезды, которые, в конечном счёте, и ищут учёные. Конечно, чтобы планета прошла по диску звезды, нужно, чтобы плоскость её орбиты практически совпадала с лучом зрения, так что смотреть приходится сразу на миллионы и миллионы светил. Такое под силу только автоматическим телескопам и компьютерным алгоритмам, способным быстро обработать каждое полученное телескопом изображение, идентифицировать на них все звёзды и отследить, не «подмигнула» ли нам одна из них.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 2,
    "picsrc": "Теоретическая кривая изменения блеска звезды при прохождении планеты по её диску. Реальные данные отличаются редкостью точек и большим разбросом ввиду случайных ошибок // superwasp.org/\"Газета.Ru\"",
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_2684040_i_2"
}

Эту работу учёные поручили двум одинаковым телескопам, точнее, целым батареям из восьми телескопов каждая, установленным на канарском острове Ла-Пальма и в Южно-Африканской астрономической обсерватории недалеко от города Сатерленд в ЮАР. Каждый из восьми телескопов оснащён высококачественной астрономической ПЗС- (CCD-) матрицей размером 4 мегапикселя, которая позволяет быстро, и, главное, точно измерять блеск до сотни тысяч звёзд. Объективы камер проецируют на них область неба размером 8^ox8^o, и за ночь с них снимаются около 50 ГБ данных, при этом шансы поймать планету появляются, если каждая область неба осматривается по несколько месяцев.

Когда система обработки находит признаки присутствия планет – те самые подмигивания, о которых шла речь выше, – эти данные сначала проверяются вручную. Существует огромное число причин, по которым звёзды могут изменять блеск. Некоторые из них пульсируют, подобно человеческому сердцу, на некоторых случаются вспышки, некоторые выбрасывают в окружающее пространство облака газа, которые, остыв, становятся непрозрачными и перекрывают свет самих звёзд. Если ни одно из объяснений не проходит, и кривая блеска выглядит так, будто речь идёт о планете, учёные оценивают её характеристики и просят коллег проверить свои догадки.

Для проверки учёные обращаются к классическому допплеровскому методу, без подтверждения со стороны которого все найденные планеты так и остаются «кандидатами» в таковые.

Но и этот классический метод без транзитного работать не может: у астрономов не хватит ни телескопов, ни времени, чтобы получить спектры и измерить скорости всех звёзд, у которых могли бы иметься планеты. С недавних пор два метода помогают друг другу, а не конкурируют. Комбинация производительности транзитного метода и доказательности допплеровского позволила к настоящему времени обнаружить 45 внесолнечных планет. 15 из них – результат работы SuperWASP, а 10 из них были найдены за последние полгода и представлены научному сообществу лишь в ходе доклада в Белфасте.

Десятка новых планет

WASP-6
Расстояние от Земли – около 1000 световых лет
Размер – 1,46 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 3,36 (земных) суток
Средняя температура – 1 900^oC

WASP-7
Расстояние от Земли – 490 световых лет
Размер – 0,91 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 4,95 (земных) суток
Средняя температура – 1 700^oC

WASP-8
Расстояние от Земли –160 световых лет
Размер – 1,2 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 8,16 (земных) суток
Средняя температура – 1 000^oC

WASP-9
Расстояние от Земли – 450 световых лет
Размер – 1,26 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 1,99 (земных) суток
Средняя температура – 2 100^oC

WASP-10
Расстояние от Земли – 300 световых лет
Размер – 1,16 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 5,44 (земных) суток
Средняя температура – 700^oC

WASP-11
Расстояние от Земли – 290 световых лет
Размер – 0,94 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 3,72 (земных) суток
Средняя температура – 800^oC

WASP-12
Расстояние от Земли – 870 световых лет
Размер – 1,68 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 1,09 (земных) суток
Средняя температура – 2 100^oC

WASP-13
Расстояние от Земли – 510 световых лет
Размер – 1,03 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 4,35 (земных) суток
Средняя температура – 1 600^oC

WASP-14
Расстояние от Земли – 570 световых лет
Размер – 1 радиус Юпитера
Орбитальных период – 2,24 (земных) суток
Средняя температура – 2 500^oC

WASP-15
Расстояние от Земли – около 1000 световых лет
Размер – 0,89 радиусов Юпитера
Орбитальных период – 3,75 (земных) суток
Средняя температура – 2 000^oC

Все эти планеты – миры довольно странные и даже экстремальные с точки зрения обитателя Солнечной системы. Самая лёгкая из вновь найденных планет имеет массу в 0,37 масс Юпитера, самая тяжёлая – почти восемь масс крупнейшей планеты Солнечной системы. Они крутятся вокруг звёзд, расположенных на расстояниях от пары сотен до тысячи световых лет от Солнца, и нарезают круги по крохотным орбитам, в десятки меньше земной, всего за несколько земных дней.

Будучи столь близкими к своим звёздам, эти планеты вряд ли пригодны для жизни – поверхностная температура доходит здесь до 2500 градусов Цельсия, и наличие у них твёрдой поверхности вряд ли возможно, не говоря уж о каких-то там океанах.

Впрочем, удивляться тут нечему. Обнаружение лишь таких экстремальных планет – оборотная сторона эффективности метода транзитов.

Ему легче заметить самые крупные по размеру тела: они перекрывают больше света. Ему легче разглядеть планеты, расположенные рядом со своими звёздами: при условии произвольной ориентации плоскости у маленьких орбит больше вероятность пересечь звёздный диск. Кроме того, чем быстрее планета обращается по своей орбите, тем больше вероятность засечь её прохождение по диску в ходе наблюдений. Ни одной из планет, обнаруженных до сих пор в ходе проекта, для полного оборота не требуется и десяти дней; для сравнения, Меркурий – самая быстрая планета нашей системы – обегает Солнце за 88 дней. А так как для проверки используется допплеровский метод, то планета должна быть и достаточно массивной – иначе она не сможет внести заметных возмущений в движение звезды.

Тем не менее, постепенное улучшение и комбинация всех методик должны сделать более вероятным и обнаружение планетных систем, похожих на нашу. Пока астрономы просто не способны найти ничего похожего, так что не стоит удивляться, что всё, что они находят, настолько непохоже.