Поиск экзопланет - тяжелая работа. В дополнение к требованию серьезно сложных инструментов, это также принимает команды преданных ученых; люди, желающие пролить большие объемы данных, чтобы найти доказательства отдаленных миров. Профессор Киппинг, астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, является одним из таких людей.
В астрономическом сообществе Киппинг наиболее известен своей работой с экзомунами. Но его исследования также распространяются на изучение и характеристику экзопланет, которые он проводит со своими коллегами в Лаборатории Прохладных Миров в Колумбийском университете. И что больше всего его интересовало в последние годы, так это нахождение экзопланет вокруг ближайшего соседа нашего Солнца - Проксимы Центавра.
Киппинг описывает себя как «модельера», сочетающего новое теоретическое моделирование с современными методами статистического анализа данных, применяемыми к наблюдениям. Он также является главным следователем Охота на экзотиков с Кеплером (HEK) проект и научный сотрудник Гарвардской обсерватории. Последние несколько лет он и его команда охотятся за экзопланетами в местный звездный район.
Вдохновение для этого поиска восходит к 2012 году, когда Киппинг был на конференции и услышал новости о серии экзопланет, обнаруженных вокруг Кеплера 42 (он же KOI-961). Используя данные миссии Kepler, команда из Калифорнийского технологического института обнаружила три экзопланеты, вращающиеся вокруг этой звезды красного карлика, которая расположена примерно в 126 световых годах от Земли.
В то время Киппинг вспомнил, как автор исследования - профессор Филип Стивен Мьюирхед, ныне доцент Института астрофизических исследований Бостонского университета - заметил, что эта звездная система очень похожа на наши ближайшие звезды красного карлика - Звезду Барнарда и Проксима Центавра.
Кроме того, планеты Кеплера 42 было легко обнаружить, учитывая, что их близость к звезде означала, что они завершили орбитальный период примерно за день. Поскольку они регулярно проходят перед своей звездой, шансы увидеть их с помощью Транзитного метода были хорошими.
Как сообщил в интервью журналу Space Magazine профессор Киппинг, это был «момент ах-ха», который побудил его взглянуть на Проксиму Центавра, чтобы увидеть, есть ли в ней система планет:
«Мы были вдохновлены открытием планет, пересекающих KOI-961, Филом Муирхедом и его командой, использующими данные Кеплера. Звезда очень похожа на Проксиму, позднего М-карлика, в котором обитают три планеты размером с Землю в непосредственной близости от звезды. Это заставило меня осознать, что если бы эта система находилась вокруг Проксимы, вероятность транзита составляла бы 10%, а небольшой размер звезды приводил бы к вполне обнаружимым сигналам ».
По сути, Киппинг осознал, что если бы такая планетная система существовала вокруг Проксимы Центавра, звезды с похожими характеристиками, их было бы очень легко обнаружить. После этого он и его команда начали пытаться записывать время с помощью космического телескопа. А к 2014-15 году им было предоставлено разрешение на использование спутника "Микронестабильность и колебание звезд" (МОСТ) Канадского космического агентства.
Примерно такого же размера, как чемодан, спутник MOST весит всего 54 кг и оснащен телескопом сверхвысокой четкости, диаметр которого составляет всего 15 см. Это первый канадский научный спутник, выведенный на орбиту за 33 года, и первый космический телескоп, полностью спроектированный и построенный в Канаде.
Несмотря на свои размеры, MOST в десять раз чувствительнее космического телескопа Хаббла. Кроме того, Киппинг и его команда знали, что миссия по поиску транзитных экзопланет вокруг Проксимы Центавра будет слишком рискованной для чего-то вроде Хаббла. Фактически, CSA первоначально отклонило их заявления по той же самой причине.
«Сначала МОСТ отказал нам, потому что они хотели посмотреть на Альфу Центавра после объявления Dumusque et al. планеты там », сказал Киппинг. «Понятно, что Проксима, для которой в то время не было известно ни одной планеты, не имела такого высокого приоритета, как Альфа Цен. Мы даже не пытались провести время в Хаббле, было бы огромной просьбой смотреть HST на одну звезду в течение нескольких месяцев подряд с 10% -ным шансом на успех ».
К 2014 и 2015 году они получили разрешение на использование MOST и наблюдали Proxima Centauri дважды - в мае обоих лет. В результате они приобрели космическую фотометрию за полтора месяца, которую они в настоящее время обрабатывают для поиска транзитов. Как объяснил Киппинг, это было довольно сложно, поскольку Проксима Центавра - очень активная звезда, подверженная вспышкам звезд.
«Звезда вспыхивает очень часто и заметно в наших данных», - сказал он. «Исправление этого эффекта было одним из основных препятствий в нашем анализе. С положительной стороны, вращательная активность довольно сдержанна. Другая проблема, которую мы имеем, заключается в том, что МОСТ вращается вокруг Земли один раз каждые 100 минут, поэтому мы получаем пробелы в данных каждый раз, когда МОСТ отстает от Земли »
Их усилия по поиску экзопланет вокруг Проксимы Центавра особенно значительны в свете недавнего объявления Европейской южной обсерватории об обнаружении наземной экзопланеты в обитаемой зоне Проксима Центавра (Проксима b). Но по сравнению с ESO Бледно-красная точка Проект, Kipping и его команда полагались на разные методы.
Как объяснил Киппинг, это привело к разнице между методом транзита и методом радиальной скорости:
«По сути, мы ищем планеты, которые имеют правильное выравнивание для прохождения (или затмения) по всей поверхности звезды, тогда как радиальные скорости ищут колебательное движение звезды в ответ на гравитационное влияние орбитальной планеты. Транзиты всегда менее успешны для данной звезды, потому что мы требуем, чтобы выравнивание было правильным. Однако выгода в том, что мы можем узнать больше о планете, включая такие вещи, как ее размер, плотность, атмосфера и присутствие лун и колец ».
В ближайшие месяцы и годы Киппин и его команда могут быть призваны следить за успехом открытия ESO. Обнаружив Проксиму b, используя метод Радиальной Скорости, теперь астрономам предстоит подтвердить существование этой планеты, используя другой метод обнаружения.
Кроме того, многое можно узнать о планете с помощью Транзитного метода, что было бы полезно, учитывая все то, что мы до сих пор не знаем о Проксиме b. Это включает в себя информацию об атмосфере, которую Transit Method часто может выявить с помощью спектроскопических измерений.
Достаточно сказать, что Киппинг и его коллеги весьма взволнованы объявлением Proxima b. Как он выразился:
«Это, пожалуй, самое важное открытие экзопланеты за последнее десятилетие. Было бы горько разочаровывать, если Проксима b не пройдет, хотя планета, которая, как это ни парадоксально, так близко, но с точки зрения нашей способности узнать о ней больше. Для нас транзиты будут не просто глазурью на торте, служащей просто сигналом подтверждения, скорее, транзиты откроют дверь для изучения сокровенных секретов Проксимы, превращая Проксиму b из единственной анонимной точки данных в богатый мир, где каждый месяц мы узнаем о новых открытиях ее характера и характера ».
В сентябре этого года Киппинг поступит на факультет Колумбийского университета, где продолжит охоту за экзопланетами. Можно только надеяться, что те, кого он и его коллеги найдут, также находятся в пределах досягаемости!
