Поскольку все больше и больше экзопланет идентифицируются и подтверждаются различными наблюдательными методами, все еще неуловимым «святым Граалем» является открытие поистине земного мира… одним из отличительных признаков которого является присутствие жидкой воды. И хотя верно, что вода была идентифицирована в густых атмосферах экзопланет «горячего Юпитера» раньше, теперь используется новая методика для определения ее спектральной сигнатуры в еще одном гигантском мире за пределами нашей солнечной системы - потенциально прокладывая путь для еще большего такие открытия.
Исследователи из Калифорнийского государственного университета, Университета штата Пенсильвания, Военно-морской исследовательской лаборатории, Университета Аризоны и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики объединились в финансируемом NSF проекте, чтобы разработать новый способ определения присутствия воды в атмосферах экзопланет.
Предыдущие методы основывались на конкретных случаях, например, когда экзопланеты - в этот момент все «горячие Юпитеры», газообразные планеты, которые вращаются близко к звездам-хозяевам, - находились в процессе транзита своих звезд, если смотреть с Земли.
К сожалению, это не относится ко многим внесолнечным планетам ... особенно к тем, которые не были (или не будут) обнаружены методом транзита, используемым обсерваториями, такими как Кеплер.
Часы: Вселенная Кеплера: планет в нашей галактике больше, чем звезд
Поэтому исследователи обратились к другому методу обнаружения экзопланет: радиальной скорости или RV. Этот метод использует видимый свет, чтобы наблюдать за движением звезды в течение очень слабого колебания, создаваемого гравитационным «рывком» орбитальной планеты. Допплеровские сдвиги в свете звезды указывают на то или иное движение, подобно тому, как эффект Доплера повышает и понижает высоту звукового сигнала автомобиля при его прохождении.
Но вместо использования видимых длин волн, команда погрузилась в инфракрасный спектр и, используя ближний инфракрасный спектр Эшелле (NIRSPEC) в обсерватории WM Keck на Гавайях, определила орбиту относительно близкого горячего Юпитера Тау Боотис б… и в процессе использовал его спектроскопию, чтобы идентифицировать молекулы воды в его небе.
«Информация, которую мы получаем от спектрографа, похожа на прослушивание выступления оркестра; вы слышите всю музыку вместе, но если вы слушаете внимательно, вы можете выбрать трубу, скрипку или виолончель, и вы знаете, что эти инструменты присутствуют », - сказала Александра Локвуд, аспирант в Калифорнийском технологическом институте и первый автор изучение. «С помощью телескопа вы видите весь свет вместе, но спектрограф позволяет вам выбирать разные фрагменты; как эта длина волны света означает, что есть натрий, или эта означает, что есть вода ».
Предыдущие наблюдения за тау Bootis b с VLT в Чили идентифицировали окись углерода, а также более низкие высотные температуры в его атмосфере.
Теперь, с помощью этой проверенной методики ИК RV, атмосферы экзопланет, которые, с нашей точки зрения, не пересекаются перед своими звездами, также можно исследовать на наличие воды, а также других интересных соединений.
«Сейчас мы применяем нашу новую эффективную инфракрасную технику к нескольким другим нетранзитным планетам, вращающимся вокруг звезд около Солнца», - сказал Чад Бендер, научный сотрудник Государственного департамента астрономии и астрофизики штата Пенсильвания и соавтор статьи. «Эти планеты гораздо ближе к нам, чем ближайшие транзитные планеты, но в основном были проигнорированы астрономами, потому что непосредственное измерение их атмосфер с помощью ранее существующих методов было трудным или невозможным».
Как только следующее поколение мощных телескопов будет запущено и запущено - как космический телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2018 год - с помощью ИК-метода можно будет наблюдать еще меньшие и более отдаленные экзопланеты ... возможно, помогая сделать новаторское открытие планета как наша.
«В то время как текущее состояние техники не может обнаружить планеты, похожие на Землю, вокруг звезд, подобных Солнцу, с помощью Кека скоро станет возможным изучение атмосфер так называемых« суперземных »планет, обнаруживаемых вокруг близлежащих звезд с низкой массой, многие из которых не проходят », - сказал Калтех, профессор космохимии и планетных наук Джеффри Блейк. «Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба и тридцатиметровый телескоп (TMT), позволят нам исследовать гораздо более холодные планеты, которые находятся дальше от их принимающих звезд и где вероятнее всего существует жидкая вода».
Выводы описаны в документе, опубликованном 24 февраля 2014 г. в онлайн-версииАстрофизический Журнал Письма.
Источники: пресс-релизы Caltech и EurekAlert.
