Откуда астрономы это знают? Часть 4. Иные миры и края

Mollari | 2 августа 2008 г. |

Интересно | 9 баллов ?

Часть 1. От радиоволн до гамма-лучей
Часть 2. Гори, гори, моя звезда
Часть 3. Рождение звезд и планет

Иные миры и края

Одна из самых горячих астрономических тем сегодня — внесолнечные планеты, первая из которых была открыта в 1995 году. Основной метод их обнаружения — метод лучевых скоростей — основан на эффекте Доплера: планета своим тяготением заставляет звезду описывать небольшой эллипс вокруг центра масс системы. Если орбита планеты не строго перпендикулярна лучу зрения, половину ее периода звезда приближается к наблюдателю, половину периода — удаляется от него. В результате линии в спектре звезды немного «съезжают» то вправо, то влево от среднего положения. Строго говоря, такие колебания говорят о наличии спутника, но не позволяют уверенно утверждать, что это именно планета, а не коричневый карлик или очень маломассивная звезда (если бы это была «нормальная» звезда, ее просто было бы видно). Над подобными наблюдениями тяготеет «проклятие синуса i», где i — угол между плоскостью орбиты планеты и плоскостью небосвода. По размаху колебаний спектральных линий определяется не масса, а ее произведение на sin i. Смысл этого умножения прост: если орбита лежит точно в плоскости небосвода, никаких колебаний в спектре мы не увидим, даже если спутник звезды очень массивен. Поэтому в адрес метода лучевых скоростей до сих пор высказываются сомнения. Во-первых, обнаруженное с его помощью тело может и не быть планетой, во-вторых, колебания лучевых скоростей, вообще говоря, могут быть связаны и с движениями в атмосфере звезды...

В подавляющем большинстве случаев доказательством существования планеты являются только регулярные колебания лучевой скорости «родительской» звезды. В нескольких случаях к ним добавляются регулярные и синхронизованные с колебаниями лучевой скорости падения яркости звезды — затмения. Лишь в паре неподтвержденных случаев планету удалось наблюдать в виде светящейся точки рядом со звездой. Поэтому имейте в виду — если в астрономической новости вам попалось красочное изображение планеты у другой звезды, это всегда фантазия художника... (На рис. изображен газовый гигант (большой голубой вверху картинки), вращающийся вокруг белого карлика и миллисекундного пульсара B1620-26 (две яркие точки внизу картинки) в шаровом скоплении M4. Астрономы предполагают, что это планета, поскольку ее масса слишком мала для звезды или коричневого карлика.) Graphic: NASA and G.Bacon (STScI)

Другое дело, если плоскость орбиты планеты почти перпендикулярна плоскости небосвода, то есть почти параллельна лучу зрения. В этом случае мы можем рассчитывать увидеть затмения звезды планетой. И, начиная с 1999 года, такие затмения действительно наблюдаются! Пока, правда, известно лишь несколько примеров внесолнечных планет, параметры которых удалось одновременно определить и по затмениям, и по методу лучевых скоростей. Затмения в этих системах происходят именно тогда, когда их предсказывает метод лучевых скоростей, вселяя надежду на то, что в большинстве случаев «планетные» колебания линий в спектрах звезд действительно связаны с планетами.

Кстати, поскольку в такой затменной системе угол i примерно равен 90°, а sin i, соответственно, близок к единице, то определенная по методу лучевых скоростей минимальная масса планеты близка к ее истинной массе. Поэтому в данном случае можно уверенно отличить планету от коричневого карлика.

(продолжение следует)

Дмитрий Вибе,
доктор физико-математических наук,
ведущий научный сотрудник Института астрономии РАН

Смотрите также:

астрономия наука Наука

{Оставить комментарий}

ged 2 августа 2008 г. 14:21 #
По методу, изложенному в статье, можно определить факт существования планеты и её массу. Но в сообщениях о обнаружении новых планет говорится о температуре на поверхности планет, наличии воды и т.п. - это как определяют астрономы?
{Ответить}

1 балл

Юрик 4 августа 2008 г. 12:07 #
методом тыка )))
{Ответить}

Tark 5 августа 2008 г. 00:40 #
Считают поток излучения от звезды, а потом по расстоянию до планеты считают равновесную температуру.
Наличие воды получают аналогичным способом - смотрят, находится ли планета в зоне жидкой воды или нет.
{Ответить}

PanSatyros 4 августа 2008 г. 16:05 #
могу предположить, что для определения структуры поверхности (в том числе, наличие воды)применяется спектральный анализ светового потока от источника...
для определения температуры, скорее всего, так же анализируют свет отраженный источником.
{Ответить}