"Горячий Юпитер" TrES-2 на снимке "Кеплера" и сам "Кеплер". Фото NASA/Ames/JPL-Caltech. Коллаж Граней.Ру
Запущенный в космос 7 марта этого года и находящийся сейчас на гелиоцентрической орбите аппарат NASA "Кеплер" (Kepler) передал на Землю свое первое изображение звездного неба (так называемый "первый свет" - "first light"). Это 60-секундная экспозиция, полученная 8 апреля, спустя день после того, как был сброшен кожух, защищавший линзы от пыли. В ближайшие несколько недель еще продлится довольно ответственная процедура градуирования фотометра, когда вносятся различные корректировки, ну а затем космическая обсерватория приступит к постоянному мониторингу, цель которого состоит в поиске планет у других звезд (в том числе и похожих на нашу Землю).
За 3,5 года "Кеплер" должен изучить предварительно отобранные звезды-кандидаты в поисках "транзитных" планет ("transiting planets"), отслеживая мельчайшие изменения блеска этих светил. Периодические колебания яркости будут свидетельствовать о том, что часть звездного света блокируется планетой, проходящей по звездному диску. Для успеха своей миссии "Кеплер" снабжен крупнейшей из когда-либо запускавшихся в космос камерой общим разрешением 95 мегапикселей (она состоит из 42 CCD-матриц). Эта камера способна зарегистрировать колебания яркости на уровне 0,002%. Интересно, что изображения, получаемые камерой, умышленно размыты - это чтобы свести к минимуму количество ярких звезд, которые слепят детекторы.
На представленных первых снимках запечатлен целевой для этой миссии участок звездного неба диаметром приблизительно в 15°, расположенный в районе созвездий Лебедя и Лиры и содержащий многочисленные звезды одного из рукавов нашей Галактики. При этом общая фотография полностью отображает все те миллионы звезд, что попадают в отведенную для исследований "Кеплера" область, в то время как два других снимка представляют собой уже многократно увеличенные фрагменты этого же поля обзора. Все доступные изображения можно увидеть в Интернете по адресу http://www.nasa.gov/mission_pages/kepler/multimedia/20090416.html.
Выбранный регион, по оценкам астрономов, содержит 14 миллионов звезд, причем более 100 тысяч из них отобраны в качестве целей для поиска планет. Два подробных снимка охватывают по одной тысячной этого общего поля зрения. На одном из снимков в левом нижнем углу видна группа звезд NGC 6791, находящаяся в 13 тысячах световых лет от Солнца, а на другом запечатлен регион, содержащий звезду GSC 03549-02811. Эта звезда уже имеет одну известную планету TrES-2 типа "горячего Юпитера" ("hot Jupiters"), период обращения которого вокруг родительской звезды составляет всего 2,5 суток (т.е. гигантская газовая планета находится к своему светилу гораздо ближе, чем Меркурий к Солнцу, который обращается вокруг светила за 88 дней).
Планету TrES-2 открыла группа американских и европейских исследователей, которую возглавлял Френсис О'Донован (Francis O'Donovan) из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology - Caltech). Это была одиннадцатая по счету транзитная планета. Удивительно, что столь важного успеха удалось достичь с помощью поистине любительской астрономической техники - сети телескопов небольших (10-сантиметровых) размеров, получившей громкое наименование Трансатлантического экзопланетного обзора (Trans-Atlantic Exoplanet Survey - TrES). Подтверждение открытия затем пришло от одного из 10-метровых телескопов "Кек" (Keck) - то есть крупнейших в мире оптических телескопов. В результате расчетов удалось выяснить, что планета по своим параметрам превосходит Юпитер - приблизительно в 1,28 раза по массе и в 1,24 раза по своим размерам. TrES-2 обращается вокруг похожей на наше Солнце звезды, расположенной на расстоянии 750 световых лет от Земли (в соседствующем с Лебедем и Лирой созвездии Дракона). Геометрия этой системы с точки зрения землян чрезвычайно удачна. TrES-2 проходит по диску звезды так, что все время сравнительно далеко отстоит от центра диска. Когда планета проходит позади звезды, ее свет лишь частично заслонен круглым краем звездного диска. И точно так же при появлении планеты из-за звезды и прохождении поверх звездного диска. Эта асимметрия позволяет лучше изучить все вариации яркости по сравнению даже с тем случаем, когда планета просто проходила бы солнечный диск где-то по центру.

Экстрасолнечная планета TrES-2. Изображение Jeffrey Hall, Lowell Observatory с сайта www.astro.caltech.edu/~ftod/tres/tres2.html
"Даже от самого первого беглого взгляда на небо, брошенного "Кеплером", захватывает дух - когда видишь все эти миллионы звезд на одном снимке", - признается оператор "Кеплера" Лиа Лапьяна (Lia LaPiana) из вашингтонской штаб-квартиры NASA. А научный руководитель миссии Уильям Бораки (William Borucki) из Исследовательского центра NASA имени Эймса (Ames Research Center) в Калифорнии пояснил: "Мы надеемся найти сотни планет, вращающихся вокруг этих звезд, в том числе и первые планеты величиной с Землю, находящиеся в пределах "обитаемой зоны" возле своих солнц" (отметим, что "обитаемой" считается та зона, где на поверхности планет может существовать вода в жидком виде).
Источники:
NASA's Kepler Captures First Views of Planet-Hunting Territory
Kepler's Diamond Mine of Stars
Ссылки:
Kepler Mission
Kepler прислал данные о первой увиденной им экзопланете
Для поиска экзопланет используется несколько различных способов, одни из них более востребованы в научной практике, другие - менее. Первоначально, в 1991 году, астроному польского происхождения Александру Вольшчану по вариациям в излучении пульсаров удалось обнаружить присутствие совсем небольших планет у мертвых нейтронных звезд. Масса крупнейших из этих планет примерно в четыре раза превосходила массу Земли, а самые мелкие уступали в этом смысле любой планете Солнечной системы. Все это были заведомо безжизненные миры, не представляющие никакого интереса с точки зрения поиска там какого-либо разума.
Затем с помощью сверхточной доплеровской спектроскопии ученые научились измерять небольшие смещения характерных спектральных линий различных элементов в спектрах звезд, вызванные воздействием гравитации вращающихся вокруг них планет-гигантов. Первая такая планета была обнаружена в 1995 году у 51 Пегаса швейцарско-французской группой астрономов из обсерватории Женевского университета во главе с Мишелем Мейором и Дидье Кело (это открытие, несомненно, достойно Нобелевской премии). "Рывки" звезд приводят к тому, что спектральные линии немного сдвигаются то в красную, то в фиолетовую область спектра. Моделирование позволяет при необходимости выявлять присутствие сразу нескольких планет, заставляющих родительскую звезду выписывать замысловатые "кренделя" в пространстве, высчитать их удаленность от светила, периоды обращения и другие параметры орбит. Этот метод регистрации экзопланет до сих пор остается едва ли не самым востребованным, однако он не лишен серьезных недостатков: так, неясно, как плоскость орбиты системы повернута к земному наблюдателю, поэтому обычно получают лишь нижнюю оценку масс. К тому же метод более чувствителен к крупным объектам и планетам, имеющим чрезвычайно короткие периоды обращения ("горячим юпитерам").
Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями. Принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако при этом ведется уже поиск периодических колебаний в позиции родительской звезды на небесной сфере, а не радиальной скорости. Этот метод, вообще говоря, обладает еще меньшей чувствительностью и большинством недостатков, присущих способу номер два, однако позволяет при этом регистрировать весьма удаленные спутники звезд и замечать колебания светил в системах, наблюдаемых не "с ребра", а "с макушки" (т.е. обойденных при использовании второго метода). К сожалению, новых подтвержденных открытий планет этот метод еще не принес, но зато удалось уточнить массу некоторых обнаруженных ранее экзопланет.
Сравнительно недавно в ход пошел четвертый способ, набирающий теперь популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску звезды (при удачном стечении обстоятельств он позволяет обойтись даже весьма скромными инструментами). Транзитные "мини-затмения" позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения об общем составе. Специфика транзитного метода - в периодическом отслеживании поведения большого числа звезд. У некоторых из этих звезд могут найтись близкие и достаточно крупные планеты, причем с подходящими орбитами, повернутыми к нам "ребром".
Еще один метод - метод гравитационного микролинзирования - связан с известными предсказаниями теории относительности. Массивный гравитирующий объект искажает пространство и искривляет проходящие рядом с ним световые лучи (например, от фоновой звезды), тем самым "выдает" себя. Данный метод применим даже в случае сравнительно небольших объектов, однако он также требует непрерывного слежения за многочисленными звездами-кандидатами, да к тому же сами события линзирования в принципе не повторяются (т.е. возникают сложности при необходимости подтвердить открытие и уточнить параметры планетной орбиты). Наличие планеты, собственно, выявляют по кривой блеска - на ней в "час X" наблюдается дополнительный "пик". Методом микролинзирования были открыты, в частности, самые мелкие планеты, так называемые "суперземли", чья масса отличается от земной менее чем на порядок.
Наконец, несколько лет назад (с появлением орбитальных и крупнейших наземных телескопов, снабженных адаптивной оптикой) открылась и еще одна возможность - улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты самым непосредственным образом. Можно либо обнаружить специфическую "примесь" в спектре звезды, либо даже разрешить саму планету. К сожалению, планеты эти зачастую столь гигантские, что мало чем отличаются от маленьких "неудавшихся" звезд - коричневых (иначе говоря, бурых) карликов. Их родительские звезды тоже довольно скромны по размерам (ведь только в лучах совсем небольшого светила планета имеет шанс "не потеряться"). Сами такие открытия оставались спорными - за планету могли принять и коричневого карлика, и фоновую звезду... Тем не менее, ситуация постепенно меняется к лучшему. А в конце 2008 года случился настоящий прорыв в этих исследованиях. Удалось сфотографировать сравнительно небольшую планету у вполне "нормальной" звезды, да еще и в оптическом, а не в инфракрасном диапазоне.
| А также : | Наука Общество |