Изображение предоставлено: ESA
Астрономы из Университета Техаса в Остине считают, что они нашли недорогой способ поиска планет, находящихся вне Солнца. Хотя этот процесс, вероятно, разрушит внутренние планеты, внешние планеты, вероятно, все еще останутся на орбите вокруг звезды. Известно, что эти белые карлики пульсируют с определенной скоростью, поэтому сила тяжести планеты, движущейся вокруг звезды, должна влиять на эту частоту импульсов на ничтожную величину, которая должна быть обнаружена недорогими наземными телескопами.
Техасский университет в Остине изобрел недорогой метод определения существования других солнечных систем, подобных нашей.
Среди более 100 звезд, которые, как известно, имеют планеты, астрономы обнаружили несколько систем, похожих на нашу. Неизвестно, происходит ли это из-за технологических ограничений или наша система действительно редкая конфигурация. Астрономы обсерватории Макдональдс? В новом методе поиска используется телескоп эпохи Депрессии, совмещенный с современной технологией.
Астрономы Дон Вингет и Эдвард Натер, аспиранты Фергал Маллалли и Анжум Мукадем, и их коллеги ищут такие «остатки» солнечных систем, как наша. Их метод ищет кусочки такой солнечной системы после смерти ее звезды, используя черту древних, сгоревших Солнц, называемых «белыми карликами».
Астрономы Техасского университета Билл Кохран и Тед фон Хиппель также участвуют вместе с С.О. Кеплер из Федерального университета Бразилии в Рио-Гранде-дель-Сул и Антонио Канаан из Федерального университета Бразилии в Санта-Катарине.
Астрономы знают, что, когда звезды, подобные Солнцу, израсходуют свое ядерное топливо, их внешние слои будут расширяться, и звезда станет звездой «красного гиганта». Когда это произойдет с Солнцем, примерно через пять миллиардов лет, они ожидают, что оно поглотит Меркурий и Венеру, возможно, не совсем достигнув Земли. Тогда Солнце взорвется от своих внешних слоев и будет существовать в течение нескольких тысяч лет в виде прекрасной тонкой планетарной туманности. Тогда оставшееся ядро Солнца будет белым карликом, плотным, тусклым огнем размером с Землю. И, самое главное, он, вероятно, все еще будет вращаться вокруг внешних планет нашей солнечной системы.
Как только Солнце-подобная система достигает этого состояния, команда Winget может найти его. Их метод основан на более чем трех десятилетиях исследований изменчивости (то есть изменения яркости) белых карликов. В начале 1980-х годов астрономы Техасского университета обнаружили, что некоторые белые карлики меняются, или «пульсируют», при регулярных всплесках. Совсем недавно Вингет и его коллеги обнаружили, что около трети этих пульсирующих белых карликов (PWD) являются более надежными хронометристами, чем атомные часы и большинство миллисекундных пульсаров.
Эти пульсации являются ключом к обнаружению планет. Планеты, вращающиеся вокруг стабильной PWD-звезды, будут влиять на наблюдения за ее хронометрированием, вызывая периодические изменения в характере импульсов, исходящих от звезды. Это потому, что планета, вращающаяся вокруг PWD, тащит звезду вокруг, когда она движется. Изменение расстояния между звездой и Землей изменит количество времени, необходимое для того, чтобы свет от пульсаций достиг Земли. Поскольку импульсы очень стабильны, астрономы могут рассчитать разницу между наблюдаемым и ожидаемым временем прихода импульсов и определить наличие и свойства планеты. (Этот метод аналогичен тому, который использовался в открытиях так называемых «планет пульсаров». Разница в том, что спутники пульсаров, как полагают, не образовались со своими звездами, а только после того, как эти звезды взорвались в сверхновых).
«Этот поиск будет чувствителен к белым карликам, которые первоначально были в 1–4 раза массивнее Солнца, и должны иметь возможность обнаруживать планеты в пределах от двух до 20 а.е. от их родительской звезды. Это означает, что мы будем исследовать некоторые жилые зоны внутри обитаемой зоны », - сказал Вингет. (AU, или астрономическая единица, - это расстояние между Землей и Солнцем.) «По сути, обнаружить Юпитер на расстоянии Юпитера с помощью этой техники легко. Это утиный суп, - сказал он.
Легко, но не быстро. Внешним планетам, вращающимся вокруг своих звезд на больших расстояниях, может потребоваться более десяти лет, чтобы завершить одну орбиту. Следовательно, для окончательного обнаружения планеты, вращающейся вокруг белого карлика, может потребоваться много лет наблюдений.
«Вам нужно долго искать полную орбиту», - сказал Вингет. «Половина или треть орбиты скажут нам, что там происходит. Но для планеты, находящейся на расстоянии Юпитера, половина орбиты по-прежнему составляет шесть лет ». Вингет добавил, что для этого метода «обнаружение Юпитера на Уране? Расстояние легче, но занимает еще больше времени ».
Для поиска планеты PWD Натер разработал новый специальный инструмент для 2,1-метрового телескопа Отто Струве Обсерватории Макдоналда. Он и Мукадам спроектировали и сконструировали инструмент, называемый Аргос, для измерения количества света, исходящего от целевых звезд. В частности, Аргос - это «ПЗС-фотометр»? счетчик фотонов, который использует устройство с зарядовой связью для записи изображений. Расположенный в центре внимания телескопа Struve, Argos не имеет никакой оптики, кроме 2,1-метрового основного зеркала телескопа. Копии Аргоса сейчас строятся в других обсерваториях по всему миру.
Маллалл продолжает поиск планет вокруг белых карликов с Аргосом на телескопе Струве. У него 22 целевые звезды, большинство из которых были идентифицированы с помощью Sloan Digital Sky Survey. Когда команда найдет многообещающих кандидатов на планету с Аргосом, они будут следить за использованием 9,2-метрового телескопа Хобби-Эберли (HET) в обсерватории Макдональдс.
«Если мы обнаружим, что большие планеты вращаются по орбите на больших расстояниях, это хороший признак того, что ближе могут быть меньшие планеты. В этом случае то, что вы делаете, это отбрасываете на эту цель самый большой телескоп, к которому у вас есть доступ», - сказал Вингет. , HET обеспечит более точную синхронизацию импульсов PWD и, таким образом, сможет точно определять меньшие планеты.
Этот поиск сможет изучить типы звезд, которые не могут быть изучены методом доплеровской спектроскопии? самый успешный метод поиска планеты на сегодняшний день? Вингет сказал. Из-за идиосинкразий в составе звезд, подобных Солнцу, метод доплеровской спектроскопии не очень чувствителен при поиске планет вокруг звезд, вдвое массивнее Солнца. Примерно половина звезд в исследовании Вингета будут белыми карликами, которые изначально были звездами этого типа. По этой причине исследование PWD в Макдоналде может сыграть важную роль в разведке и оценке целей и стратегий наблюдения для космических миссий НАСА, запланированных на ближайшие два десятилетия, в частности, космической интерферометрической миссии, наземного поиска планеты и космического корабля Кеплер.
Это исследование финансируется за счет гранта NASA Origins, а также гранта проекта Advanced Research от штата Техас. Благодаря финансированию Техасского агентства высшего образования, в этом исследовании приняли непосредственное участие два учителя средних школ (Донна Слотер из средней школы Стони-Пойнт в Раунд-Рок, штат Техас, и Крис Коттер из средней школы Ланье в Остине). В настоящее время разрабатываются планы по распространению этого участия на других учителей и учащихся в их классных комнатах путем привлечения науки, ученых и обсерватории непосредственно в классную комнату с использованием Интернета. Коттер и его коллеги из средней школы Ланье вместе с Mullally участвуют в тестировании этой концепции.
Первоначальный источник: пресс-релиз обсерватории Макдональдс
