Поиски близнеца Земли: все не так просто!
Возможно ли в нашей галактике существование планеты, подобной Земле? На пути обнаружения по размеру сопоставимой с Землей и вращающейся по такой же орбите планеты астрономы все ближе и ближе к цели. Совсем недавно состоялся запуск космического корабля Кеплер (Kepler) НАСА (NASA), предназначенного для поисков такого мира. Если они увенчаются успехом, перед учеными встанут новые вопросы, требующие дальнейших исследований: является ли данная планета обитаемой? Имеет ли она атмосферу, подобную земной? Пока это кажется трудноразрешимой задачей.
В 2013 году планируется запуск космического телескопа имени Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), использование которого благодаря большой площади отражающей поверхности и расположению в космическом пространстве позволит астрономам найти ответы на эти вопросы. В своей новой работе Лайза Кальтенеггер из Гарвард-Смитсонского центра астрофизики(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) и Уэсли Трауб из Лаборатории Реактивного Движения (Jet Propulsion Laboratory) изучили возможности данного телескопа для исследования атмосферы подобной Земле планеты при проходе сквозь нее части испускаемого звездой света во время прохождения планеты через меридиан (транзита). Они пришли к выводу, что телескоп Джеймса Вебба способен выявить наличие газов, называемых биологическими маркёрами, таких как озон и метан, лишь в атмосфере самых близких к нам планет-близнецов Земли.
“Обнаружение атмосферы планеты во время ее прохождения через меридиан позволило бы определить ее как подобную Земле, но для этого нам потребуется особое благоволение фортуны,” говорит Кальтенеггер. “Необходимо сложить результаты многократных наблюдений этого процесса – порядка сотни, – даже если звезда находится от нас на расстоянии не более 20-ти световых лет.”
“Несмотря на все сложности, реальная попытка охарактеризовать атмосферу столь отдаленной планеты сама по себе невероятно захватывающа,” добавила она.
Явление транзита состоит в прохождении отдаленной экзопланеты перед ее звездой, как видно со стороны земного наблюдателя. Входящие в состав ее атмосферы газы поглощают часть света звезды, при этом каждый из них оставляет характерные следы, которые можно найти благодаря использованию спектрального анализа. Кальтенеггер и Трауб исследовали возможности обнаружения таких следов с помощью телескопа Джеймса Вебба.
Описанный способ изучения атмосферы планеты – во время транзита – весьма затруднителен. Если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, толщина ее атмосферы была бы сопоставима с толщиной листка бумаги, поэтому полученной информации будет недостаточно для каких бы то ни было выводов. Кроме того, данный метод можно применять только в момент нахождения планеты перед звездой, вокруг которой она обращается, а это событие длится не более нескольких часов.
В своей работе Кальтенеггер и Трауб рассматривали гипотетическую “Землю”, вращающуюся вокруг гипотетического “Солнца”. Чтобы распознать сигнал, поступающий во время одного прохождения, данная планета и ее звезда должны находиться в максимальной близости к Земле. Таким условиям удовлетворяет только Альфа Центавра А; соответствующая ей планета на данный момент не обнаружена, однако технологии идут вперед, и теперь открытие миров, похожих на земной, становится вполне реальным.
Исследования ученых коснулись также и возможности существования планет, вращающиехся вокруг красных карликов. Огромное число таких звезд, принадлежащих к типу М, входит в состав Млечного пути – в отличие от желтых карликов, типа G, таких, как наше Солнце. Они не только уступают последнему по размеру, но и имеют более низкую температуру и меньшую яркость свечения, поэтому найти планету, проходящую перед звездой типа М намного легче.
Ее орбита должна быть максимально приближена к звезде, чтобы обеспечить температуру, достаточную для поддержания воды в жидком состоянии. В связи с этим вращение планеты будет происходить быстрее, и длительность прохождения через меридиан будет варьироваться от пары часов до нескольких минут. Однако в заданный временной промежуток таких прохождений будет больше. Вероятность обнаружения атмосферы планеты существенно увеличивается при изучении суммы сигналов, полученных за время нескольких транзитов, и потому частота обращения планет вокруг красных карликов делает последние весьма привлекательным объектом для исследований.
“Земля”, обращающаяся вокруг “Солнца”, проходит через меридиан в течение 10-ти часов один раз в год. Для получения 100-часового материала для изучения потребуется 10 лет наблюдений. Для сравнения: “Земля”, центром орбиты которой является красный карлик среднего размера, проходит через меридиан в течение часа раз в десять дней, и получение такого же количества материала займет менее трех лет.
“Изучение ближайших к нам красных карликов лучше всего подходит для распознавания биомаркёров в атмосфере планеты при прохождении,” говорит Кальтенеггер.
По словам Трауб, в конечном итоге более эффективным методом исследования атмосферы похожих на Землю планет могут оказаться прямые наблюдения – изучение фотонов, исходящих от нее самой, – в отличие от определения атмосферы планеты при ее прохождении через меридиан.
Состав атмосферы очень горячих газовых экзопланет был исследован с помощью телескопов Спитцера (Spitzer Telescope) и Джеймса Вебба, запущенных НАСА. Следующий пункт на повестке дня – изучение особенностей “бледно-голубых точек” либо с помощью длительных наблюдений за сотнями транзитов одной планеты или же путем прямого анализа исходящего от нее света.
По самым оптимистичным прогнозам вполне может оказаться, что вокруг Альфа Центавра А вращается до сих пор никем не замеченная планета. Для изучения ее атмосферы астрономам потребуется лишь наблюдать за несколькими прохождениями, что, возможно, позволит наконец подтвердить существование близнеца нашей Земли.
Последнее изменение Tue, 6 Dec 2011 автором Dimouse
0 comments
Назад в раздел Астрономия от Caminante
