Category:

Шторм из железной пыли и угарного газа объяснил необычную атмосферу экзопланеты

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) впервые использовали объединяющий четыре телескопа инструмент для наблюдения планеты в 129 световых годах от Земли. Это позволило провести очень точный спектральный анализ и выявить, что в атмосфере газового гиганта бушует шторм из угарного газа и железной пыли.

Находки экзопланет к 2019 году перестали быть чем-то из ряда вон выходящим, но их фотографирование по-прежнему остается задачей, которая под силу только самым лучшим телескопам. Или, что почти то же самое, — телескопам с самыми большими зеркалами. Чем зеркало больше, тем больше оно собирает света и тем меньше на получившееся изображение влияют искажения, которые возникают вблизи краев в результате дифракции — явления, при котором световые волны рассеиваются при столкновении с препятствием.

Сравнительные размеры зеркал разных телескоповCmglee / Wikimedia Commons
Сравнительные размеры зеркал разных телескоповCmglee / Wikimedia Commons

Попытки построить возможно больший инструмент предпринимаются с момента изобретения телескопа. Однако прогресс в этом направлении тормозится рядом технических ограничений. Зеркала большого размера становится очень сложно отливать, обрабатывать и даже просто перевозить с завода в высокогорные обсерватории, а зеркала из составных сегментов требуют сверхточной установки. А еще многометровый телескоп представляет собой весьма массивную конструкцию, которую нужно при этом с высокой точностью и очень плавно передвигать в момент наблюдений. Даже поддержание микроклимата под куполом в буквальном смысле становится ночным кошмаром специалистов по вентиляции: створки открыты, а сквозняки недопустимы, поток воздуха создает помехи наблюдениям.

Впрочем, проблему под названием «нам нужно возможно больший телескоп» можно решить не только созданием Очень больших и Экстремально больших телескопов (оба словосочетания — реальные названия астрономических инструментов). Можно взять несколько телескопов в разных местах и проанализировать свет с их зеркал так, словно это разные части одного суперзеркала. Но эта идея при всей простоте формулировки тоже оказалась не столь проста в реализации — впервые воплотить ее в жизнь получилось только в 1975 году.

Для анализа световых волн, приходящих на разные телескопы, физики приспособили интерференцию. Это явление можно объяснить так: если фазы двух волн совпадают, то горб одной приходится на горб другой, впадина накладывается на впадину и волна усиливается. Если же волны находятся в противофазе, то впадина приходится на горб и волны взаимно гасят друг друга.

Прибор, который использует этот эффект, называют интерферометром. Интерферометры фиксируют ничтожно малые изменения в распространении световых волн, и поэтому их применяют в самых разных сверхточных измерениях — от метрологии (разработка и поддержание стандартов измерений) до регистрации гравитационных волн.

GRAVITY под крышкой. Металлический корпус защищает устройство от перепадов температуры, пыли и электромагнитных помехG. Rojas/ESO
GRAVITY под крышкой. Металлический корпус защищает устройство от перепадов температуры, пыли и электромагнитных помехG. Rojas/ESO

В 2015 году специалисты ESO смонтировали интерферометр GRAVITY, который должен был изучать черные дыры. Но ему быстро нашли и иное применение. Этот прибор использует сразу четыре телескопа с зеркалами диаметром 8,2 метра у каждого и строит картинку такого качества, которое могло бы получиться на инструменте с зеркалом гораздо больше. При определенных условиях астрономы могут получать разрешающую способность, соответствующую стометровому телескопу. Это в разы больше даже строящегося по соседству Экстремально большого телескопа.

Рабочим названием для нереализованного и отложенного (пока) проекта стометрового телескопа было «Подавляюще большой телескоп» (Overwhelmingly Large Telescope). А «Очень большие телескопы» — это то, где работает новый инструмент.

Первой экзопланетой, на которую навели связанные GRAVITY Очень большие телескопы, стала HR8799e в созвездии Пегаса. Этот открытый в 2010 году объект удален от Земли на 129 световых лет и примечателен тем, что представляет собой очень молодой по астрономическим меркам аналог Юпитера на малом расстоянии от своей звезды. В нашей собственной системе нет ничего подобного, и в то же время наблюдения за недавно сформированным газовым гигантом позволяют выйти на универсальные закономерности развития планетных систем.

Движение системы HR8799

HR8799e уже успешно фотографировали несколько раз (на видео выше она находится ближе всех к звезде), поэтому в этот раз астрономы пошли дальше. Они смогли получить спектр небесного тела с разрешением в десять раз лучше, чем ранее. Это буквально пролило свет на состав и даже строение атмосферы экзопланеты. По характерному поглощению света на определенных длинах волн ученые смогли сделать несколько важных выводов.

HR8799e окружена плотной оболочкой, в составе которой преобладает угарный газ. Это, по словам исследователей, весьма необычно: в сочетании с водородом и при температуре около 750 °С это соединение должно было перейти в метан. Раз этого не произошло, на планете должны быть мощные вертикальные потоки газа, обновляющие верхние слои атмосферы. Их нельзя увидеть даже при помощи GRAVITY, но наличие таких потоков хорошо согласуется и с наблюдениями, и с законами физической химии. Кроме того, считают астрономы, на HR8799e должны быть облака из смеси железа с кремнием. Наличие в атмосфере такой взвеси тоже говорит в пользу бушующих штормов с активным перемешиванием всего и вся, от водорода до мелкой пыли.

В сообщении ESO говорится о том, что возможности GRAVITY будут и дальше применять для изучения экзопланет. На сегодня человечество знает уже более 4000 планет вне Солнечной системы, и астрономы возлагают особые надежды именно на спектральный анализ их атмосфер. Теоретически он должен засечь и наличие жизни в привычном нам виде. Если, конечно, она где-то есть.

Источник: chrdk

promo fanfanews march 17, 20:04 8
Buy for 20 tokens
Успешных фильмов по произведениям Стивена Кинга довольно немного относительно всех его экранизаций. Тем не менее, продюсеры свято верят в то, что имя Кинга гарантирует сборы и бьются за права на его книги. В этом году нас ждет вторая часть « Оно », новая версия « Кладбища домашних животных »,…

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic

Your reply will be screened

Your IP address will be recorded