Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Астрономия для всех!

  Все выпуски  

НАСА готовится к поиску дальних земель


Информационный Канал Subscribe.Ru

Астрономия сегодня, #10 от 2002-05-24

НАСА готовится к поиску дальних земель

Сегодня я решил начать разговор о теме, которую меня неоднократно просили поднять - о поиске планет за пределами Солнечной системы. Поводом для разговора послужило сообщение о том, что 10 мая НАСА отобрало два основных подхода к массированному планет земного типа у других звезд. Но прежде, чем переходить к делу короткая информация:


Конец учебного года

20 мая в Юношеской Астрономический Школе закончился учебный год. Новый набор начнется, как обычно, в сентябре. Но если у вас, ваших знакомых или учащихся есть интерес заниматься в ЮАШ астрономией и смежными науками, то все лет можно обращаться ко мне по адресу algen@mailru.com. С удовольствием отвечу на любые вопросы о ЮАШ.


Как ищут экзопланеты сейчас

Число открытых экзопланет - так называют планеты вне Солнечной системы - стремительно приближается к сотне. Однако практически все они являются планетами-гигантами, масса которых сравнима с массой Юпитера.

Экзопланеты обнаруживают в основном по колебаниям лучевых скоростей звезд, вокруг которых они обращаются. Когда планета в своем орбитальном движении вокруг звезды приближается к нам, звезда удаляется и наоборот. В результате скорость, с которой звезда движется по отношению к Земле, испытывает периодические колебания. Обнаружить их можно по смещению линий в спектре звезды, вызванному эффектом Допплера.

Конечно, колебания звезды под действием притяжения обращающейся вокруг нее планеты невелики. И чем меньше масса планеты, тем меньшие отклонения звезды от общего центра масс она может вызвать. Например, Юпитер движется по орбите со скоростью около 13 км/с, но поскольку его масса в 1000 раз меньше солнечной, ответное движение Солнца имеет скорость всего лишь 13 м/с. За год скорость Солнца под влиянтем Юпитера меняется на 26 м/с. Это очень небольшая величина, и обнаружить ее крайне трудно.

А планеты, сравнимые по массе с Землей (в 330 000 раз меньше Солнца), вызывают настолько малые колебания своей звезды, что обнаружить их спектральными методами просто невозможно. Для поиска планет земного типа нужны другие подходы.

Затмения чужих миров

Кривя блеска Алголя и ее объяснение; http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/binaries/eclipsing/algol.gif
Уже очень давно известны так называемые затменно-переменные двойные звезды. Самая знаменитая из них Алголь, бета Персея. Обычно эта звезда имеет звездную величину 2,2m, однако каждые 2,87 суток она несколько часов тускнеет до 3,5m. Между прочим, это изменение нетрудно заметить невооруженным глазом. Причина заключается в том, что Алголь двойная звезда, плоскость орбиты которой почти совпадает с лучом зрения. В результате звезды периодически заслоняют друг друга, уменьшая количество доходящего да нас света.

Затменно-переменных звезд известно довольно много хотя таких ярких, как Алголь, больше нет. Конечно, для возникновения затмений нужно, чтобы мы были очень удачно расположены относительно орбиты звезды. Но ведь звезд так много :-)

Впрочем, и планет, похоже, не меньше. Нельзя ли использовать для обнаружения планет затмения, вызываемые ими при прохождении между нами и своей звездой? Правда "затмениями" эти явления можно назвать лишь с большой натяжкой - по размерам планеты намного меньше звезд. Правильнее говорить о прохождении планеты по диску звезды. Время от времени можно увидеть, как Меркурий или Венера проходят по диску Солнца. Конечно, они очень незначительно ослабляют блеск светила - площадь, занимаемая на небе диском Венеры в 1200 раз меньше диска Солнца.

Любители далеких планет

Кривая блеска HD 209458 при прохождении планеты по диску звезды; http://www.jklsirius.fi/HD209458/lightcurve.gif16 сентября 2000 года группа любителей астрономии, используя немалый по любительским масштабам 16-дюймовый телескоп LX200 фирмы Meade и CCD-камеру, зарегистрировала, как блеск звезды HD 209458 плавно снизился на 0,025m, а спустя 2,5 часа вернулся к прежнему значению. При этом блеск звезды сравнения все время регистрировался на постоянном уровне. Так наблюдение экзопланет впервые стало достоянием любителей.

Интересно, что радиус орбиты наблюдавшейся планеты составляет всего 0,045 астрономической единицы - почти в 9 раз меньше расстояния от Меркурия до Солнца. Период обращения - 3,5 суток, то есть наблюдать ее прохождения по диску планеты можно дважды каждую неделю - был бы только под рукой инструмент, способный регистрировать столь незначительное ослабление блеска.

Остается только сделать последнюю оговорку - наблюдавшаяся планета имеет массу 0,69 массы Юпитера, и о ее существовании к моменту наблюдений было уже давно известно. А об обнаружении любительскими средствами планет земного типа речь не идет - уж слишком незначительные изменения блеска должны будут они вызывать.

Проект "Кеплер"

Но одно дело любители, а другое - НАСА. На октябрь 2006 года намечен запуск проекта "Кеплер", задача которого обследовать 100 000 ближайших звезд на наличие планет, которые время от времени проходят по их дискам, вызывая периодическое ослабления звездного света.

Конечно, таким способом удастся обнаружить только очень малую часть всех планет. Ведь для того, чтобы планета проходила по диску звезды нужно, луч зрения проходил очень близко от плоскости ее орбиты планеты. Допустимое отклонение равно углу, под которым с планеты виден радиус ее звезды. Например, Землю можно засечь при отклонении от плоскости эклиптики не более чем на четверть градуса в обе стороны. Это дает меньше 1 шанса против 200. Однако, чем ближе планета к звезде, тем больше вероятность того, что она будет проходить по диску звезды. Для Меркурия, например, шансы уже в 2,5 раза выше. И конечно, чем больше поперечник звезды, тем вероятнее, что планеты будут показываться на ее фоне.

Тут, правда появляется вторая трудность. Если звезда велика, а планета мала, то ослабление блеска звезды при прохождении будет слишком незначительным, чтобы его заметить. Например, Юпитер, проходя перед Солнцем, ослабляет его свет на 1%, а Земля - всего на 0,01%. "Кеплер" должен будет обнаруживать изменения блеска 0,002% при накоплении сигнала в течение 6,5 часов. За планируемые 4 года работы он должен будет проверить около 100 000 ближайших к нам звезд. Так что шансы на обнаружение нескольких десятков планет земного типа довольно неплохие.

Цели и средства

По своей конструкции "Кеплер" представляет собой широкоугольный телескоп диаметром 1,4 метра с полем зрения диаметром около 12 градусов (105 кв.  град.) и входным зрачком 0,95 метра. Излучение будет приниматься массивом из 42 CCD-матриц размером 50x25 мм и разрешением 2200x1024 пиксела.

Конструкция телескопа Кеплер; http://www.kepler.arc.nasa.gov/gif_files/photometer_large.gif

После запуска телескоп будет направлен на выбранное звездное поле в созвездии Лебедя, и станет непрерывно наблюдать его на протяжении четырех лет, следя за изменением блеска всех попадающих в поле зрения звезд ярче 14m. Для звезды 12m солнечного типа (спектральный класс G2V) телескоп будет уверенно регистрировать планеты размеров с Землю, при длительности прохождения около 6-7 часов (прохождение Земли по диску Солнца занимает 12 часов).

Разработчики проекта надеются обнаружить от нескольких десятков планет земного типа, если преобладают планеты размером, равным земному, до нескольких сотен, если характерный радиус окажется в два с небольшим раза больше. Также предполагается, что будут найдены многие сотни короткопериодических планет-гигантов (с периодом обращения меньше недели).

Важной особенностью проекта "Кеплер" является то, что наблюдаться будут все звезды попавшие в поле зрения, независимо от спектрального класса, двойственности или переменности (для проекта не важна переменность, период которой намного превышает 16 часов - максимальное ожидаемое время прохождения звезды по диску планеты). В результате можно будет получить достоверные данные о том, насколько часто встречаются планеты земного на пригодных для развития жизни расстояниях от звезд, будет построено распределение планет по размерам и величинам больших полуосей, определены характеристики звезд, обладающих планетными системами, в частности, получена оценка частоты появления планет в системах двойных звезд.


Парад планет

Ну, вот, размер выпуска незаметно подкрался к пороговой величине. Поэтому о том, как непосредственно разглядеть планеты рядом со звездами придется писать в следующий раз. А сейчас позвольте полюбопытствовать, насколько успешными были наблюдения парада планет, который имел место в конце апреля - начале мая.

Какие планеты вам довелось увидеть во время парада планет в апреле-мае 2002 года?

Меркурий
Венеру
Марс
Сатурн
Юпитер
видел но не знаю, какие
не смотрел

Если ваша почтовая программа или сервер не позволяют вам голосовать, вы можете принять участие в опросе, зайдя на страницу архива рассылки".

Сейчас Сатурн и Меркурий уже не видны. Меркурий, сейчас как раз в эти дни проходит между нами и Солнцем. Если бы его орбита не была заметно наклонена к эклиптике, то 26 мая мы могли бы наблюдать его прохождение по диску Солнца. Марс уже тоже теряется в лучах вечерней зари. Но Венера и Юпитер все еще украшают по вечерам северо-западный небосвод. Не пропустите вечер 3 июня, когда эти две планеты сблизятся на расстояние меньше двух градусов. А у самого горизонта еще можно попробовать разглядеть Марс.

Для подготовки к наблюдениям, очень советую посмотреть звездную карту (это Java-апплет).


Обратная связь

А сейчас продолжаем вопросы для ориентировки (обращаю внимание - галочек можно ставить несколько):

Какими делать выпуски?

проще
сложнее
длиннее
короче
оставить как есть


Жду ваших откликов,
Александр Сергеев (algen@mail.ru)
Юношеская Астрономическая Школа (ЮАШ, Санкт-Петербург)
Астрономическая картинка дня

© Александр Сергеев, 2001-2002.
Все права на материалы, опубликованные в рассылке "Астрономия сегодня" (в т.ч. сообщения, подготовленные "по материалам" других источников) принадлежат автору, если иное не указано явным образом. Любое воспроизведение материалов в печати или в Интернете возможно только по согласованию с автором. Автор готов предоставить варианты сообщений, адаптированные для СМИ различного профиля. Без согласования с автором допускается некоммерческое использование материалов в клубной работе, образовательных и научных целях, при условии указания ссылки на источник в форме: "Астрономия сегодня", astronomytoday.da.ru.




http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru
Отписаться
Убрать рекламу

В избранное