in ,

Предложен новый способ поиска атмосферы на скалистых экзопланетах

Когда космический телескоп им. James Webb будет запущен в 2021 году, одним из важнейших вкладов в астрономию будет изучение экзопланет — планет, вращающихся вокруг далеких звезд.

Может ли небольшая скалистая экзопланета, вращающаяся вокруг красного карлика иметь атмосферу?

Команда астрономов предлагает новый метод использования Webb для поиска наличия атмосферы на скалистых экзопланетах. Об этом сообщается в журнале Astrophysical Journal. Технология, которая включает в себя измерение температуры планеты, в то время когда она находится за своей звездой, а затем возвращается в поле зрения, значительно быстрее, чем более традиционные методы обнаружения атмосферы, такие как абсорбционная спектроскопия.

«Мы считаем, что Webb может легко определить наличие или отсутствие атмосферы вокруг скалистых экзопланет, тратя при этом всего 10 часов времени на каждую планету», — сказал соавтор статьи Джейкоб Бин из Чикагского университета.

Астрономам особенно интересуют экзопланеты, которые вращаются вокруг красных карликов по ряду причин. Эти звезды меньше и холоднее Солнца и они наиболее распространенны в нашей галактике. Кроме того, поскольку красные карлики маленькие, проходящая перед ним планета блокирует большую часть света звезды, чем если бы звезда была больше, как например наше Солнце. Это облегчает обнаружение планет, вращающейся вокруг красных карликов, с помощью этой «транзитной» технологии. К тому же красные карлики дают намного меньше тепла, чем например наше Солнце. Поэтому, чтобы планета была обитаема и с наличием жидкой воды на поверхности, она должна вращаться достаточно близко к своей звезде, даже ближе, чем Меркурий к Солнцу. В результате вращение будет происходить чаще, и этим облегчит повторные наблюдения.

Еще одна ключевая характеристика экзопланет, вращающихся вокруг красных карликов-это то, что они будут иметь постоянную дневную и ночную сторону. В результате мы видим разные фазы планеты в разных точках ее орбиты. Когда планета пересекает звезду, мы видим только ее ночную сторону. Но когда она переходит за звезду или только собирается выходить из-за звезды, то мы видим дневную сторону. Эта характеристика является проблемой для новой технологии. Если на скалистой экзопланете нет атмосферы, то ее дневная сторона будет очень горячей, как мы можем наблюдать на Луне или Меркурии. Однако, если у скалистой экзопланеты есть атмосфера, предпологается, что присутствие этой атмосферы понизит дневную температуру, которую измерял бы Уэбб. Это может быть сделано двумя способами. Густая атмосфера могла переносить тепло от дневной стороны до ночной через ветры. Более «тонкая» атмосфера может содержать облака, которые отражают часть входящего звездного света, тем самым понижая температуру дневной стороны планеты.

«Всякий раз, когда вы добавляете атмосферу, вы понижаете температуру дневной стороны. Поэтому, если мы увидим что-то лучше, чем просто голую скалу, мы сделаем вывод, что это, вероятно, признак атмосферы », — объяснил Дэниел Колл из Массачусетского технологического института (MIT), ведущий автор двух работ.

Уэбб идеально подходит для проведения этих измерений, потому что у него гораздо больше зеркало, чем у других телескопов, таких как космические телескопы НАСА «Хаббл» или «Спитцер».

Расчеты команды показывают, что Уэбб должен быть в состоянии обнаружить тепловую сигнатуру атмосферы планеты за всего несколько часов наблюдения. К тому времени как, обнаружение атмосферы с помощью спектроскопических наблюдений обычно требует восьми или более транзитов для этих же планет.

Трансмиссионная спектроскопия, которая изучает свет звезд, отфильтрованный через атмосферу планеты, также страдает от помех из-за облаков или дымок, которые могут маскировать молекулярные сигнатуры атмосферы.

«В трансмиссионной спектроскопии, если вы получаете плоскую линию, она ничего вам не говорит. Плоская линия может означать, что вселенная полна мертвых планет, у которых нет атмосферы, или что вселенная полна планет, которые имеют целый ряд разнообразных, интересных атмосфер, но все они выглядят одинаково для нас, потому что они все покрыты облаками, — сказала Элиза Кемптон из Университета Мэриленда, соавтор трех докладов.

«Атмосфера экзопланет без облаков и дымки подобна единорогам — мы мы их никогда не видели, и они могут вообще не существовать», — добавила она.

Настоящая сила новой технологии заключается в определении того, какая часть скалистых экзопланет, вероятно, имеет атмосферу. Приблизительно дюжина экзопланет были обнаружены в течение прошлого года и все они кандидаты для этого метода исследований. И вероятно будут найдены еще столько же, к тому времени, когда Уебб приступит к работе в 2021 году.

Космический телескоп Джеймса Уебба будет разгадывать загадки в нашей солнечной системе, заглядывать в далекие миры вокруг других звезд и исследовать таинственные структуры и происхождение нашей вселенной и нашего места в ней.

Комментарии

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Loading…

0
предсказывать будущее

Ученые создали квантовое устройство, которое может предсказывать альтернативные варианты будущего

Протоны могут оказаться меньше, чем мы думали