Телескопы смогут обнаруживать горы на экзопланетах

Изучение экзопланет

в последние несколько десятилетий продвигалось не по дням, а по часам. Наземными обсерваториями и космическими аппаратами, такими, как космическая обсерватория НАСАКеплер”, было обнаружено 3726 экзопланет в 2792 системах , причем 622 системы имеют более одной планеты (по состоянию на 1 января 2018 года). В ближайшие годы ученые ожидают, что благодаря запуску миссий следующего поколения будет сделано еще много открытий.

К ним относятся Космический телескоп им. Джеймса Вебба (JWST) и несколько наземных обсерваторий нового поколения. Используя их передовые инструменты ученые не только ожидают найти еще много экзопланет, но и получить новые и увлекательные сведения о них. Например, недавнее исследование, проведенное Колумбийским университетом, показало, что с помощью метода транзита можно будет изучить на экзопланетах даже поверхностные возвышения.

Исследование, которое недавно появилось, было проведено Моией МакТир и Дэвидом Кипингом, являющимися аспирантом и ассистентом профессора астрономии в Колумбийском университете. На основе моделей, которые они создали с использованием тел нашей Солнечной системы, команда рассмотрела вопрос о том, могут ли транзитные исследования дать нам топографические данные об экзопланетах.

Представление художника об экзопланете, проходящей перед своей звездой. Источник: Исследовательский центр астрофизики QUB

Метод транзита

(например, транзитная фотометрия) в настоящее время является самым популярным и надежным средством для обнаружения экзопланет. Он состоит в том, что астрономы, измеряют мощность света от дальних звезд с течением времени и ищут периодические провалы яркости. Эти провалы являются результатом прохождения экзопланеты перед звездой (т.е. транзитом) относительно наблюдателя.

Измеряя скорость, с которой падает мощность света, приходящего от звезды, и период, в течение которого происходит затемнение, астроном не только способен определять присутствие экзопланет, но и устанавливать точные параметры
их размеров и орбитальных периодов. Согласно МакТир и Кипинга, этот же метод может также выявить наличие географических особенностей на поверхности экзопланет – например, горных хребтов, вулканов, траншей и кратеров.

Как указывают ученые в своем исследовании, вместо прямой визуализации косвенные методы – это единственное средство, которым обладают астрономы для выявления данных о поверхности экзопланеты. К сожалению,  пока нет другого способа оценить экзотопографию. И лишь транзитный метод  имеет некоторый потенциал в этом отношении. Астрономы утверждают:

«Метод транзита измеряет непосредственно проекцию силуэта планеты на поверхность звезды, исходя из предположения, что планета сама не светится … Этот факт подразумевает, что действительно существует некоторый потенциал у метода транзита для выявления разных поверхностных признаков, поскольку силуэт планеты, безусловно, искажен относительно кругового профиля из-за наличия топографии ».

Спутниковое изображение Гималайской горной цепи на снимках НАСА от спутника ДЗЗ «Лэндсат-7» Источник: НАСА

Другими словами, когда планета проходит перед своей звездой, свет, проходящий вокруг самой планеты, можно измерить. И зафиксировать малейшие его измерения относительно идеального круга. Эти данные могут указывать на наличие на экзопланете горных хребтов и других крупных объектов, таких как массивные овраги. Чтобы проверить эту теорию, ученые использовали планеты Солнечной системы как шаблоны того, как рассеяние света во время транзита может выявить их характерные топографические черты.

В качестве примера они рассматривают то, какие данные были бы получены если бы планета, аналог Земли, имела бы Гималайский горный хребет, расположенный с севера на юг и который был бы достаточно широким, более чем 1 ° по долготе:

«Предположим, что планета совершает половину одного оборота, и в этот момент пересекает линию между нами и своей родительской звездой. Это все, что необходимо для того, чтобы все формы поверхности планеты появлялись на фоне звезды, не повторяясь. По мере того как наша гипотетическая планета вращается и гималайский блок перемещается и выходит из поля зрения, изменение силуэта приведет к разной глубине транзита … »

Ученые считают, что Марс

был бы идеальным испытательным “стендом” для проверки новой технологии из-за сочетания небольшого размера, низкой поверхностной гравитации и активного внутреннего вулканизма. Эти факторы позволяют характеризовать Марс как «самое неудобное тело в Солнечной системе». В сочетании с белой карликовой звездой эта планета представляет собой оптимальный случай для использования в  исследованиях  кривых блеска для определения экзотопографии.

Цветная мозаика Олимпа Монса на Марсе

Цветная мозаика величайшей горы Марса, Олимп. Источник NASA / JPL

Ученые подсчитали, что планета размером с Марс будет иметь орбитальный период 11,3 часа на расстоянии около 0,01 а.е. (которое было бы в зоне обитания белого карлика). Это позволило бы наблюдать многие транзиты в относительно короткий период обзора, обеспечивая тем самым большую степень точности. В то же время команда признает, что предлагаемые ими методы имеют недостатки.

Например, из-за присутствия астрофизических и инструментальных шумов они определили, что их метод будет непродуктивным, если  речь зайдет об изучении экзопланет вокруг солнцеподобных звезд и звезд М-типа (красных карликов). Но для марсоподобных планет, вращающихся вокруг низко массивных белых карликовых звезд, этот метод может дать очень ценные научные результаты.

 

по материалам публикации 

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Комментировать

Войти с помощью: 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: