Сбор подробной информации об экзопланетах чрезвычайно сложен. Но теперь команда, использующая передовые технологии в обсерватории Кек, сделала большой скачок в наблюдениях экзопланет и обнаружила воду в атмосфере планеты на расстоянии 179 световых лет.
Солнечная система, в основе которой находится звезда под названием HR 8799, и ее планеты: HR 8799 b, c, d и e. Система находится на расстоянии 179 световых лет в созвездии Пегаса. Сама звезда - звезда главной последовательности 30 миллионов лет. Он примечателен рядом причин, в том числе своими странными звездными свойствами. Но это было примечательно по другой важной причине. В 2008 году ученые объявили, что они непосредственно наблюдали три экзопланеты вокруг звезды - HR 8799b, c и d - с помощью телескопов Keck и Gemini. Затем в 2010 году они объявили об открытии четвертой планеты, HR 8799 e.
Это новейшее объявление основано на более ранних работах 2008 года, и астрономы, стоящие за этим исследованием, называют последнее объявление «ступенькой» на пути к все более качественным изображениям экзопланет.
Новые наблюдения относятся к HR 8799 с, впервые наблюдавшемуся в 2008 году. Это молодая гигантская газовая планета, примерно в 7 раз превышающая массу Юпитера, которая вращается вокруг своей звезды каждые 200 лет. Эти новые прямые визуальные наблюдения подтверждают присутствие воды в атмосфере и подтверждают недостаток метана.
«Этот тип технологии - именно то, что мы хотим использовать в будущем, чтобы искать признаки жизни на планете, подобной Земле». - Дмитрий Мавет, автор исследования, Caltech и JPL.
Эти новые наблюдения возникают в результате мощной комбинации двух технологий телескопа в Кеке. Первая - это адаптивная оптика. Адаптивная оптика противодействует размытости земной атмосферы. Второй - спектрометр на телескопе Keck 2, называемый криогенным эшеллевым спектрографом ближнего инфракрасного диапазона (NIRSPEC), спектрометр высокого разрешения, работающий в инфракрасном свете.
«Этот тип технологии - именно то, что мы хотим использовать в будущем, чтобы искать признаки жизни на планете, подобной Земле. Мы еще не там, но мы идем вперед », - говорит Дмитрий Мавет, доцент астрономии в Калифорнийском технологическом институте и научный сотрудник JPL, которым Калифорнийский технологический институт управляет в НАСА, и соавтор исследования, представившего эти результаты.
Новые результаты были опубликованы в Астрономическом журнале. Ведущий автор - Джи Ван, бывший доктор наук в Калифорнийском технологическом институте, а ныне доцент в Университете штата Огайо.
К настоящему времени астрономы непосредственно изобразили более десятка экзопланет. Система HR 8799 - первая многопланетная система с прямым отображением. Но изображения являются только первым шагом в этом исследовании.
После съемки изображения могут быть проанализированы на предмет химического состава в атмосфере. Вот где приходит спектроскопия. В этом случае, усовершенствованные способности NIRSPEC были ключевыми.
NIRSPEC - это прибор на телескопе Keck 2, работающий в инфракрасном L-диапазоне. L-полоса - это тип инфракрасного света с длиной волны около 3,5 микрометров и область спектра с множеством подробных химических отпечатков пальцев. «Раньше L-диапазон в значительной степени упускали из виду, потому что на этой длине волны небо становится ярче», - говорит Мавет. «Если бы вы были инопланетянином с глазами, настроенными на L-группу, вы бы увидели чрезвычайно яркое небо. Сквозь эту завесу трудно увидеть экзопланеты ».
Комбинируя спектроскопию L-диапазона с адаптивной оптикой, они преодолели трудности наблюдения планеты, свет которой почти заглушен ее звездой. Они были в состоянии сделать точные измерения еще планеты, подтверждая присутствие воды и отсутствие метана.
«Прямо сейчас с Кеком мы уже можем узнать о физике и динамике этих гигантских экзотических планет, которые не имеют ничего общего с планетами нашей Солнечной системы», - говорит Ван.
«Сейчас мы более уверены в недостатке метана на этой планете», - говорит Ван. «Это может быть связано с перемешиванием в атмосфере планеты. Метан, который мы ожидаем увидеть на поверхности, может быть разбавлен, если процесс конвекции поднимает более глубокие слои планеты, на которых нет метана ».
Команда Mawet уже готовится к следующему и новейшему инструменту в обсерватории Keck. Он называется KPIC (Keck Planet Imager и Характеристика). KPIC будет использовать адаптивную оптику и спектроскопию, но для еще лучшего эффекта. С помощью KPIC астрономы смогут получать изображения планет, которые еще слабее и ближе к своей звезде, чем HR 8799c.
И будущее для визуализации экзопланет еще ярче. Технология, лежащая в основе адаптивной оптики и спектроскопии, которая помогла получить изображение этой планеты, будет использоваться в наших будущих телескопах.
«KPIC - это трамплин для нашего будущего прибора с тридцатиметровым телескопом», - говорит Мауэт. «На данный момент мы многое узнаем о бесчисленных способах формирования планет в нашей вселенной».
- Пресс-релиз: Ступени Exoplanet
- Исследовательская работа: Обнаружение воды в атмосфере HR 8799 c с помощью высокодисперсной спектроскопии L-диапазона с помощью адаптивной оптики
- Запись в Википедии: HR 8799
- Исследовательская работа: Прямое изображение нескольких планет, вращающихся вокруг звезды HR 8799
- Обсерватория Кека: Телескопические приборы
