velzevul (dubva1) wrote,
velzevul
dubva1

Экзопланеты

Успехи в обнаружении экзопланет завлекли к этой области астрономии не только лишь публичное внимание, да и финансирование. Потому на данный момент полным ходом идет разработка устройств последующих поколений





Еще 5 годов назад предел чувствительности инструментов для измерения колебаний звездных круговых скоростей не превосходил трех-четырех метров за секунду. Такая аппаратура позволила проверить на предмет наличия экзопланет юпитерианского типа около 2000 солнцеподобных звезд, расположенных в радиусе 150 световых лет от Солнца. А позже появилась возможность заглянуть подальше.

В 2004 году в чилийской высокогорной обсерватории La Silla Paranal (это часть Южной европейской обсерватории) заработал спектрометр HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planetary Search), установленный на 360-см телескопе (который был введен в действие в 1977 году и стопроцентно модернизирован в 1999-м). Этот прибор обеспечивает промер скоростей с точностью до 1 м/с и пока не имеет для себя равных. Вобщем, ученые уже дискуссируют планы по предполагаемой установке спектрографа с разрешающей способностью в 10 см/с на одном из телескопов Северного полушария (работы по его конструированию и постройке займут около 5 лет).

С Земли из космоса

Не стоит на месте и фотометрия. 27 декабря 2006 года на околоземную полярную орбиту с Байконура был запущен снаряженный 25-см телескопом французский спутник COROT. Он предназначен для сбора инфы о внутренней структуре звезд и поиска экзопланет затменным способом. Сообщение о первой удаче появилось уже в мае 2007 года. Галлактический наблюдающий нашел газовый гигант (получивший имя COROT-Exo-1b), который примерно каждые 36 часов совершает полный оборот вокруг желтоватого лилипута, отдаленного от нас на 1500 световых лет. Доплеровская спектроскопия показала, что масса этого тела составляет 1,3 массы Юпитера. Галлактической обсерватории COROT по силам также поиск планет земного типа и спутников газовых гигаyтов. К середине 2008 года она изучила на наличие спутников больше 50 000 звезд.

Весной 2009 года NASA выведет на орбиту спутник аналогичного предназначения Kepler с метровым телескопом. Европейское галлактическое агентство работает над программками галлактических миссий PLATO, SEE-COAST, PEGASE и DARWIN, которые тоже станут находить экзопланеты, при этом разными методами. Размах этих проектов впечатляет. DARWIN – флотилия из 5 кораблей, выведенных на околосолнечную орбиту во вторую точку Лагранжа по отношению к Земле. Четыре станции, снаряженные телескопами с апертурами в 1–2 м, образуют сверхчувствительный оптический интерферометр галлактического базирования, а то время как 5-ый корабль будет интегрировать полученную информацию и переправлять ее на Землю. DARWIN сумеет не только лишь отыскать планетку земного типа, да и проанализировать ее атмо-сферу. Эти проекты будут реализованы не ранее 2015 года.

Внесолнечные планетки можно зарегистрировать и другими методами. Звездный свет в чистом виде не поляризован, но при отражении от поверхности планетки приобретает слабенькую поляризацию. В текущее время несколько научных групп ведут поиск экзопланет при помощи поляриметров, смонтированных на массивных телескопах.

Что мы знаем об экзопланетах

К озари 2008 года было понятно 306 экзопланет. Практически они все (приблизительно 88%) пока числятся одиночными спутниками собственных звезд. Это совсем не означает, что они не имеют приятелей, просто об их существовании еще пока не понятно. К истинному времени записанно 29 планетных систем, принадлежащих обыденным звездам, и уже упоминавшаяся трехпланетная система пульсара PSR 1257+12.

Все многопланетные системы были открыты способом доплеровского измерения круговых скоростей, с помощью которого и была найдена львиная толика (95%) внесолнечных планет. Дополнительная информация о 56 из их (только одиночных) была получена при помощи фотометрической техники. Семь экзопланет нашли при помощи микролинзирования, 5 – прямым фотографированием. В 2007 году на орбите вокруг уж совершенно особой звезды, жаркого пульсирующего субкарлика HS 2201+2610, которая когда-то была красноватым гигантом, а на данный момент преобразуется в белоснежный лилипут, была найдена газовая планетка с массой более 3-х Юпитеров (ее и отыскали особенным методом, по изменению периода пульсаций). И еще четыре планетки принадлежат пульсарам. Итого: 289+7+5+1+4=306.
Большая часть узнаваемых экзопланет обращается вокруг звезд спектральных классов K, G и F, ко второму из которых принадлежит и наше Солнце. Массы этих звезд составляют от 0,8 до 1,7 солнечной массы, а поверхностная температура – от 3,5 до 7,5 тыщи Кельвинов. Частично это разъясняется тем, что конкретно у таких звезд экзопланеты и отыскивают, но есть и другие предпосылки. Самые жаркие голубые и бело-голубые звезды спектральных классов О и В испускают массивные потоки электрического излучения и стремительных частиц, которые препятствуют конденсации вещества протопланетных дисков. Самые маленькие и прохладные – красноватые лилипуты спектрального класса М – или менее склонны к планетогенезу, или владеют маленькими планетками, которые пока не поддаются обнаружению.

Диапазон нижних границ масс узнаваемых экзопланет простирается от 3,2 массы Земли (это 0,01 массы Юпитера) до 17,5 массы Юпитера. Самая легкая планетка, которая обращается вокруг звезды MOA-2007-BLG-192-L (около 3000 световых лет от Солнца), была найдена весной 2008 года способом микролинзирования. 2-ая по мелкости экзопланета обладает массой в 4,2 земной; ее совместно с парой соседок, в полтора-два раза тяжелее, фактически сразу открыли при помощи спектрографа HARPS. Каменистые планетки такового типа, массы которых не превосходят 30 земных масс, время от времени именуют супер-Землями. Информация, приобретенная при помощи HARPS, позволяет представить, что схожими планетками обладает любая 3-я солнцеподобная звезда нашей Галактики. Согласно тем же данным, газовые гиганты имеются только у одной из 14 звезд этого типа.

Все же перечень узнаваемых экзопланет в главном заполнен телами юпитерианского калибра, которые легче всего выявить при помощи доплеровской спектроскопии. Посреди их численно преобладают планетки с массой менее 2-ух масс Юпитера. Толика планет с массой выше восьми юпитерианских не составляет и 10%, при этом часть из их – наверное не планетки, а карие лилипуты. Посреди газовых экзопланет много пегасидов (обязанных заглавием первой достоверно зарегистрированной экзопланете – спутнику звезды 51 Пегаса). К этой группе относят планетки, которые удаляются от собственных звезд не дальше, чем на 0,05 а.е., и потому имеют очень недлинные периоды. Особенное место посреди их занимает OGLE TR 56b, планетка с массой 1,45 массы Юпитера, которая подходит к звезде-хозяйке на 0,02 а.е. Температура ее поверхности добивается 1900 Кельвинов – это даже не жаркий, а поистине выжженный Юпитер.

Густонаселенная Вселенная

«В семействе уже открытых экзопланет большая часть составляют газовые гиганты умеренной массы, экстрасолнечные кузены Юпитера и Сатурна. Отсюда следует, что такие планетки формируются довольно нередко, во всяком случае около звезд главной последовательности, не очень отличающихся от Солнца. Но уже известны относительно легкие планетки с большей средней плотностью вещества, которые обращаются как поблизости, так и вдалеке от собственных звезд. Одни из их похожи на Уран и Нептун, в то время как другие вероятнее всего сложены из каменистых пород, как Земля и ее соседи. Это значит, что в нашей Галактике находятся планетки все тех же 3-х типов, представленных в Солнечной системе. Так что в этом плане планетное окружение Солнца никак не является галлактической экзотикой", – ведает «Популярной механике» Алан Шеф из Отдела земного магнетизма Института Карнеги, один из огромнейших профессионалов в области современных моделей планетогенеза и создатель только-только вышедшей книжки The Crowded Universe: The Search for Living Planets («Густонаселенная Вселенная: поиск имеющихся планет»).

«Что все это значит в свете современных моделей планетогенеза? Планетологи фактически единодушны во мировоззрении о процессах формирования каменистых планет, обращающихся в относительной близости от звезд. Согласно принятой модели, они появляются в допланетном рое за счет столкновения и слипания более маленьких предшественников. Эмбрионы будущих планет поглощают собственных соседей и стремительно растут в размерах, сразу очищая рой от его вещества, – гласит Алан Шеф. – Базы этой модели разработал блестящий русский планетолог Виктор Сафронов, с которым я не один раз встречался. Более того, в семидесятые годы я решил заняться конкретно теоретической планетологией после того, как прочитал британский перевод его книжки по теории планетообразования.

Большая часть профессионалов считают, что плотные ядра газовых планет вероятнее всего образуются по этой же схеме – за счет аккумуляции жестких тел и их выметания из допланетного роя. Равномерно они добиваются критичной массы и начинают активно всасывать встречающиеся на пути молекулы газа. Можно для себя представить, что конкретно так появились Юпитер и Сатурн. Образование Урана и Нептуна можно разъяснить аналогичным образом, но с учетом того, что на их долю досталось много меньше газа. Эта теория существует уже три-четыре 10-ка лет и тоже всходит к работам Сафронова и его коллег».

Еретический подход

«Однако это никак не единственная возможность, – продолжает Алан Шеф. – Лет 10 вспять я начал работать над другой моделью формирования газовых гигантов, в какой подразумевается, что в допланетном газе появляются зоны гравитационной неустойчивости, благодаря которым формируются сгустки. Они сжимаются под действием своей тяжести и аккумулируют маленькие твердые частички, которые собираются в их центре и образуют ядро планетки. Другими словами в сафроновской модели газовые оболочки формируются вокруг готовых каменистых ядер, в то время как у меня появление ядер оказывается вторичным процессом, следствием газовой конденсации.

Я называю собственный подход еретическим, так как у него еще не достаточно приверженцев. Необходимо отметить, что он задает намного более маленький темп формирования газовых гигантов по сопоставлению с аккреционной моделью. Вычисления проявили, что газовые сгустки появляются всего за сотки лет, в то время как обычные сроки аккреционного формирования ядра в тыщи раз больше. Вероятнее всего в образовании газовых гигантов задействованы оба процесса, дело только в том, когда какой доминирует. Если округи звезды бедны томными элементами, плотность жестких компонент допланетного роя окажется недостаточной для действенной аккреции, и планетогенез начнется с газовой конденсации. А в оборотной ситуации аккреция может преобладать. Во всяком случае, планетки с более громоздкими жесткими ядрами, по всей вероятности, образуются конкретно по аккреционному сценарию. Можно допустить также, что часто оба процесса на равных учавствуют в формировании планет. Но мы еще очень не достаточно знаем, чтоб сделать окончательные выводы».




Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments