Новая техника для проверки экзопланет на пригодность для жизни.
AstroNews.ru - 31 Октября 2013 11:48:17
Больше всего умы ученых занимает загадочный промежуточный класс экзопланет, которые по размеру и массе больше, чем наша Земля, покрытая океанами и скалами, однако меньше, чем холодные, окутанные газом Уран или Нептун. В солнечной системе таких планет нет.
"Мы на самом деле не знаем, что представляют собой эти планеты – размером до 10 раз больше Земли (Уран и Нептун в 14 и 17 раз соответственно больше нашей планеты)" – говорит Бьорн Бенекке (Björn Benneke), аспирант в Массачусетском Институте Технологий.
В атмосфере может преобладать водород и гелий, как в атмосферах Урана и Нептуна. Если же атмосфера в основном состоит из более крупных компонентов, таких, как водяной пар, углекислый газ и молекулы азота, - этот тип атмосферы относится к земному типу. Так же в атмосфере могут присутствовать окись углерода и метан.
Разница принципиальна: определив, относится планета к типу Земли или к типу газовых планет, без каменистой поверхности и океанов, как Нептун, можно будет говорить о возможности жизни на ней.
Важно, что разницу между мини-Нептунами и супер-Землями можно определить, используя существующие телескопы.
Беннеке и его коллеги из Университета Чикаго уже выбрали объект для наблюдений - экзопланета GJ 1214b. Наблюдать за ней будут с помощью космического телескопа Hubble.
GJ 1214b была впервые обнаружена в 2009 году. Размер планеты - 2,8 радиуса Земли, и масса – 6,6 масс Земли.
Способ, который предлагает Benneke для характеристики атмосферы, основан на планетарных транзитах, - когда экзопланета, проходя перед звездой, блокирует часть света звезды.
Миссия Kepler наблюдала такой эффект у более чем 150000 звезд, он помогает не только обнаружить наличие экзопланет у звезды, но так же определить их основные характеристики. Этой техникой пользуются и другие космические телескопы, такие, как Hubble и Spitzer.
Во время транзита звездный свет сияет через атмосферу экзопланеты. В зависимости от состава атмосферы, ее плотности, содержания в ней облаков и т.д., через нее будут проходить волны разной длины.
Замеряя, насколько сильно тускнеет свет звезды во время транзита планеты на разных длинах волн, можно определить основной состав атмосферы планеты.
Бенекке определил, что определить присутствие газов, водяного пара и углекислого газа таким образом можно, однако с определением количественного соотношения газов дело обстоит сложнее.
Тут, к счастью, может помочь визуализация данных. Если спектр трансмиссии изобразить в виде графика, крутизна функции поглощения может служить достаточно достоверным показателем количества составляющих. «Когда мы представляем все в виде графика, спектр атмосферы, богатой водой, выглядит более волнистым по сравнению с более четкими и острыми линиями атмосферы, богатой водородом. Эта разница очевидна».
GJ 1214b является идеальным объектом для проверки концепции Бенекке. Эта экзопланета вращается по орбите очень близко к своей небольшой, относительно тусклой звезде. Соответственно, эта планета часто проходит перед своей звездой относительно нашей точки зрения, и таким образом дает астрономам очень много данных. Кроме того, транзиты планеты блокируют относительно большое количество света звезды, давая астрономам более сильные сигналы.
Техника, предложенная Бенекке, может применяться и к другим транзитным кандидатам в супер-Земли и мини-Юпитеры, таким, как уже известные HD 97658b, 55 Cancri e, и GJ 436b.
"Мы сможем узнать что-то об атмосфере этих планет, а затем – о том, имеют ли они поверхность или просто являются определенной разновидностью газовых гигантов", - говорит Бенекке.