Тайна третьей планеты
Из-за чего планеты становятся планетами и перестают быть таковыми? Какие конкретно из известных нам звезд самые далекие в отечественной Галактики и как ими стали? Как оправдано отнесение многих планет к «возможно обитаемым»?
И масса какой звезды превышает массу Солнца более чем в сто раз? Об этом и многом втором в свежем обзоре астрономических препринтов.
Пейзаж на планете Gliese 581g по версии живописца Дрю Тейлора
Закрытие планетарного масштаба
Сравнительно не так давно в изучениях планетной совокупности красного карлика Gliese 581 («Глизе 581») случилась практически детективная история. Звезда Gliese 581 находится на расстоянии всего лишь в 20 световых лет в созвездии Весов.
За прошедшее десятилетие рядом с ней были открыты четыре планеты (плюс еще одна, существование которой приводит к большим сомнениям). Другими словами, по сути, целая планетная совокупность!
Планеты совокупности Gliese 581 взяли собственный обозначение по очередности их открытия. Наряду с этим сама звезда считается объектом «a» совокупности, первая открытая планета — «b» и без того потом.
В этом смысле Gliese 581d и 581g — это, соответственно, третья и шестая планеты. Об открытии пятой планеты — Gliese 581f — было заявлено вместе с открытием шестой в 2010 году, но достаточно не так долго осталось ждать планета f была кроме этого экстренно «закрыта».
Причем две планеты (они взяли обозначения Gliese 581d и 581g, и под сомнение ставится существование именно Gliese 581g) находятся на таком успешном расстоянии от звезды (в так называемой «территории обитаемости»), что на них, в принципе, смогут существовать вода в жидкой фазе и достаточно плотная воздух. Помимо этого, их размер, как следовало из наблюдений, близок к величине отечественной Почвы.
Исходя из этого, если они владеют жёсткой поверхностью, то являются одними из лучших кандидатов на пристанище хоть какой-нибудь внеземной жизни. И вправду, по крайней мере одна из них (Gliese 581d), в течении последних лет обязательно попадает в перечни самые подходящих для обитания планет.
Причем в начало этих перечней.
В 2008 году в ходе проекта A Message from Earth («Послание с Почвы») при помощи 70-метрового украинского радиотелескопа в Евпатории к совокупности Gliese 581 был отправлен сигнал-послание для потенциальной внеземной цивилизации. Ожидать ответа, в случае если, само собой разумеется, такой будет, возможно будет не раньше чем через 4 десятилетия.
Справедливости для необходимо подчеркнуть, что в зону обитаемости совокупности попадает кроме этого и планета Gliese 581c. Но она находится значительно ближе к центральной звезде, и на ней, наверное, все-таки через чур жарко для образования судьбы.
А история, фактически, про Gliese 581 d и g. Новость в том, что этих планет не существует. (А вдруг по-научному, то возможность того, что они существуют так мелка, что проводить изучения исходя из того, что они вправду имеется, несерьезно.) И не вследствие того что с этими планетами что-то неожиданно произошло, а вследствие того что они, по-видимому, по большому счету ни при каких обстоятельствах не существовали.
Как это осознавать? В действительности весьма легко.
Узкий момент в деле изучений данной планетной совокупности (да и многих вторых) содержится в том, что самих-то планет ученые конкретно не замечают. Планеты расположены через чур близко к центральной звезде, дабы мы имели возможность с уверенностью отделить их не сильный свечение от света их хозяйки.
И основной источник информации о количестве планет и их особенностях — в этом случае свет самой Gliese 581, разложенный в спектр.
Замечая спектр звезды, мы можем измерить ее скорость по лучу зрения на отдельный найденный подходящий момент времени благодаря эффекту Доплера. Но из-за гравитационного влияния собственных планет звезда мало «покачивается» в пространстве относительно центра весов всей совокупности.
Другими словами ее лучевая скорость иногда изменяется. характер и Амплитуду этих трансформаций возможно измерить и расшифровать, другими словами сообщить, сколько как раз и каких планет должно обращаться около звезды, дабы ее колебания в пространстве были как раз такими, какими мы их видим.
Русский астрофизик Сергей Попов внес предложение вследствие этого такую аналогию. Представьте себе, что вы видите человека, вращающего на собственной талии в один момент пара различных, но невидимых обручей.
Задача — по сложным перемещениям, каковые совершает человек, выяснить, сколько как раз и каких обручей на нем надето.
Задача очень не тривиальная. Исходя из этого нет ничего необычного в том, что ученые не смогут совершенно верно сообщить: какое количество же у Gliese 581 планет — четыре либо пять (в течение маленького промежутка времени кроме того считалось, что шесть).
Наряду с этим дополнительная изюминка в том, что существование планеты Gliese 581g зависит от того, какую орбиту имеет планета d, если она существует. Так, отсутствие планеты d машинально свидетельствует кроме этого и отсутствие планеты g.
Так вот, четверо американских астрологов, разбирая открытые архивные эти, полученные на спектрографе HARPS в Европейской южной обсерватории (Чили), смогли доказать, что Gliese 581d — одного из лучших кандидатов во внесолнечные обитаемые планеты — не существует. Они установили, что те вариации спектра самой Gliese 581, каковые раньше ученые растолковывали влиянием обращающейся около нее планеты d, в действительности, связаны с физическими процессами на поверхности самой звезды и рядом с ней.
Звезда — это тёплый плазменный шар, поверхность которого к тому же пронизана магнитным полем. Потоки заряженных нейтрального вещества и частиц у поверхности звезды смогут сделать ее очень неспокойной (отыщем в памяти вспышки на отечественном Солнце).
И это очень известно астрологам. Но, по-видимому, про этот факт им нужно почаще вспоминать, по крайней мере при изучении совокупностей типа Gliese 581.
В противном случае еще не одно открытие сменится закрытием.
Жизни нет
Одновременно с этим, еще больше остудил пыл охотников за внеземной судьбой американский астрофизик Лесли Роджерс (Leslie A. Rogers). Он напечатал работу, в которой проанализировал выборку из 22 внесолнечных планет «похожих на Землю» с размерами и известными массами.
Фактически, это до тех пор пока все, не превышающие размер Нептуна, планеты, у которых в один момент известны и радиус и масса.
Комбинация этих двух параметров разрешает делать выводы о плотности планеты, а значит, и о ее типе — другими словами, имеет ли она жёсткую поверхность, как Почва (соответственно складывается из жёстких пород, содержащих такие элементы как кремний, железо и тому подобное), либо же есть скорее газовым гигантом типа Нептуна, что не имеет выраженной поверхности и воздух которого состоит преимущественно из легких элементов — водорода и гелия.
Это принципиально важно для поисков жизни за пределами Нашей системы. Все-таки мы, первым делом, ожидаем отыскать хоть какие-то организмы именно на поверхностях жёстких планет, на которых имеется возможность существования водоемов, быть может, и растительности.
Другими словами на поверхности планет, похожих на Землю. Это оправдано хотя бы вследствие того что экспериментальное подтверждение возможности существования судьбы во Вселенной на аналогичной планете у нас уже имеется — это мы сами.
Исходя из этого любой раз, в то время, когда ученые выявляют планету, схожую по массе либо радиусу с нашим домом, к тому же и находящуюся в зоне обитаемости собственной звезды, ее тут же заносят в перечень перспективных кандидатов в смысле вероятного существования на них жизни.
Зная это, Лесли Роджерс задался следующим вопросом: а как довольно часто среди планет, каковые всего лишь в несколько раз больше Почвы, видятся объекты с жёсткой поверхностью? Другими словами как мы ошибаемся, записывая все подобные планеты в перечень «возможно обитаемых», ориентируясь лишь на их положение в территории обитаемости собственной звезды?
Для этого он просто рассчитал (анализ в действительности был вовсе не несложен) плотности всех 22 планет выборки и взглянул, какая часть из них соответствует плотности жёсткой планеты земного типа. Оказался не весьма оптимистичный ответ.
Оказывается, что лишь половину планет с радиусами до 1,6 радиусов Почвы можно считать «жёсткими». Да и то лишь в случае если речь заходит о хватает близких к звезде планетах.
Для более далеких, периферийных объектов, эта возможность еще меньше.
Другими словами наблюдения говорят, что планеты, каковые только в несколько раз превышают в размерах Почву, имеют мелкие плотности и, вероятнее, являются газовыми гигантами — другими словами не имеют жёсткой поверхности. Соответственно и жизни (в отечественном, земном, понимании) на них, вполне возможно, нет.
Две далекие звезды
Другие американские астрологи, совместно с сотрудником из Нидерландов, замечая на аризонском телескопе MMT (диаметром 6,5 метров), нашли несколько самых далеких, из известных на сегодня, звезд отечественной Галактики.
Иногда, по мере развития наблюдательных разработок, астрологи достигают новых «рекордов», открывая очередные самые-самые объекты. За последние десять лет были открыты звезды, каковые находятся на расстояниях, громадных чем 100-150 килопарсек от нас.
Для сравнения, размер всей отечественной Галактики образовывает всего 30 килопарсек, либо около 100 тысяч световых лет. Но это размер лишь многолюдной звездами области — в конечном итоге же Галактика простирается значительно дальше. самые далёкие ее области принято именовать чёрным гало Галактики — в том месте мало газа, практически нет звезд и довольно много чёрной материи, которая до тех пор пока проявляет себя лишь по собственному гравитационному действию и имеет малоизвестную (на сегодня) природу.
Наряду с этим звездная компонента имеет сильно выраженную дисковую форму (полоса Млечного Пути на ночном небе и имеется вид диска отечественной Галактики изнутри), а гало напротив — сферически симметрично. Другими словами его свойства во всех направлениях приблизительно однообразны.
Схематическое изображение структуры отечественной Галактики:
довольно узкий и маленький диск (на рисунке изображен с ребра)
загружён в сферически симметричное гало, превосходящее диск по размерам многократно.
Изображение: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Но из-за уникальности источников излучения в гало изучить эти свойства весьма непросто. И потому обнаружение в столь далеких областях Галактики хотя бы каких-нибудь звезд с известными чертями есть громадным успехом.
Замечая за поведением и движением этих звезд, мы можем делать выводы о процессах, происходящих на самой окраине Галактики.
Исходя из этого, составив перечень звезд-кандидатов в объекты, населяющие гало (звезды должны были быть броскими, красными и не в диске Галактики), ученые совершили их детальные спектральные наблюдения. Как раз спектр излучения, как паспорт звезды, разрешает правильнее выяснить тип последней, а вместе с ним и многие ее физические характеристики.
Звезды, с которыми трудились астрологи в данном опыте относятся к красным гигантам. Такие светила весьма подходят для задачи поиска самый удаленных объектов.
Во-первых, они достаточно броские (в много раз бросче Солнца), а во-вторых, их свет в меньшей степени поглощается и рассеивается межзвездным веществом (красному свету по большому счету легче проходить через мутную среду, что мы видим на примере закатного Солнца). Другими словами их возможно изучать с большого расстояния.
Помимо этого, современные теории звездной эволюции достаточно хорошо смогут угадать подлинную светимость красного гиганта, в случае если для него известен лишь спектр его излучения. А сопоставив ее с видимой яркостью звезды на Земле, возможно легко вычислить и расстояние до последней.
Запрещено, но, заявить, что данный способ неизменно весьма точен и легок в реализации. Так, авторам было нужно сравнить с дюжина различных моделей эволюции для тех звезд, каковые они замечали.
Но большинство моделей так или иначе дали схожие результаты: из 400 звезд-кандидатов две находятся на расстояниях, заведомо превышающих 200 килопарсек. Правильнее, одна из звезд находится в промежутке от 170 до 300 килопарсек, а вторая от 200 до 350.
Фактически сложность поставленной задачи и выяснила таковой громадный промежуток значений.
Но кроме того с таковой неопределенностью эти звезды машинально становятся самыми далекими из известных на сегодня. И весьма интересно было бы по их перемещению постараться напрямую выяснить свойства гравитационного поля отечественной звездной совокупности на таких громадных расстояниях (другими словами, по сути, поля чёрной материи).
Но, увы, пока точности наблюдений не достаточно чтобы сообщить, как эти звезды движутся. Авторы работы смогли выяснить только лишь их скорости на протяжении луча зрения (благодаря эффекту Доплера, исходя из тех же спектральных наблюдений): пара десятков километров в секунду.
Задача же определения их собственных перемещений (поперек луча зрения) скорее будет поставлена перед орбитальной обсерваторией Гайя, которая была запущена полгода назад именно для особенно движений звёзд и точных измерений положений отечественной Галактики.
Но кроме того радиальных размеров скоростей уже достаточно для того, чтобы постараться порассуждать о том, откуда по большому счету имели возможность взяться столь далекие одинокие звезды. Так как в той области Галактики, где их нашли, мало газа — стройматериала для звезд — и появиться в том месте они теоретически не могли.
Авторы разглядели три вероятных сценария их происхождения: а) или эти звезды вылетели из не сильный карликовой галактики — спутника Млечного Пути; б) или они до сих пор находятся в таковой Галактике, лишь по причине того, что сама по себе она не сильный мы видим только самые броские из ее звезд; в) наконец, быть может, что обе эти звезды сформировались в отечественной Галактике и после этого были выкинуты в следствии гравитационного сотрудничества с другими звездами (данный эффект похож на гравитационный маневр, что совершают межпланетные станции в поле тяготения планет нашей системы). Первый из этих вариантов до тех пор пока представляется более возможным.
Масса имеется
Еще об одном рекорде в мире звезд (не смотря на то, что и с оговорками) сказали астрологи из Швеции и Германии. Замечая на восьмиметровом телескопе Европейской южной обсерватории одну из областей звездообразования в отечественной Галактике, они нашли звезду, спектр которой показывает, что ее масса превышает массу Солнца более чем в сто раз.
Область, в которой был отыскан рекордсмен, обозначается как W49 и находится в созвездии Ориона, а звезда стала называться W49nr1. Столь массивные звезды весьма редки — во Вселенной, так же как и в живой природе, действует правило, что чем больше масса объекта, тем реже он видится.
Помимо этого, звездный «век» аналогичных объектов весьма мал и не превышает нескольких миллионов лет (для сравнения, отечественное Солнце проживет в пара тысяч раза больше), что еще посильнее сокращает шансы на их обнаружение. Но наблюдения за ними разрешают контролировать самые тонкие подробности теории звездной эволюции (другими словами то, как звезды образуются, живут и умирают), и свойства межзвездной среды, с которой столь массивные объекты особенно очень сильно взаимодействуют. (Прежде всего, благодаря так именуемому звездному ветру — потоку заряженных частиц с их поверхности.)
Область звездообразования W49.
Звезда W49nr1 продемонстрирована стрелкой
Изображение: S.-W. Wu et al. 2014
Жизнь таких звезд также протекает, а вернее заканчивается, не совсем в большинстве случаев. «Стандартная» массивная звезда (а массивными астрологи вычисляют те из звезд, масса которых только многократно превышает солнечную) заканчивает собственную жизнь в виде вспышки сверхновой (по сути — взрывается), по окончании которой остается компактный объект — или нейтронная звезда, или черная дыра. В сверхмассивных же звездах в конце их жизненного цикла протекают мало иные процессы (вернее, должны протекать, как мы себе воображаем — это именно и нужно проверить), что кроме этого ведет к вспышке сверхновой (действительно, весьма и весьма замечательной), по окончании которой не остается уже ничего.
Вещество звезды разлетается по пространству, обогащая его продуктами термоядерного синтеза — элементами тяжелее водорода и гелия.
Та же теория эволюции сверхмассивных звезд разрешает нам «взвесить» такую звезду, разбирая только спектр ее излучения. Ученые такие параметры звезды, дабы ее модельный спектр повторял реально замечаемый (не смотря на то, что, тут вспоминается доктор наук Преображенский с его: «Это весьма непросто!»).
В следствии чего неопределенность в измеренной величине массы возможно большой и для W49nr1 она образовывает практически два раза — от 100 до 180 солнечных весов.
Строго говоря, это не полный рекорд. Заключительный в собственности звезде R136a1 в Громадном Магеллановом Облаке (карликовой галактике — соседке Млечного Пути) и образовывает 265 весов Солнца.
В том месте же расположены еще пара звезд с весами до двухсот солнечных.
Но в отечественной галактике такие массивные звезды в случае если и имеется, то нам до тех пор пока малоизвестны — пара сверхмассивных звезд с различного масштаба неопределенностью не очень сильно превышают порог в 100 весов солнца. Так что в полной мере быть может, что именно WR49nr1 есть самой массивной (из известных) звездой отечественной Галактики.
Источник: А.Бирюков lenta.ru
Тайна третьей планеты | Коммунистический мультфильм для детей
