Обнаружены планеты у звезды, слишком бедной металлами
Максим Борисов
Данные по вариациям радиальной скорости HD 155358 (HET, зеленый цвет) и аппроксимация, полученная для двух планет методом наилучшего приближения к кеплеровским орбитам (непрерывная голубая линия). Рис. с сайта austral.as.utexas.edu
Американские астрономы из Техасского университета в Остине (University of Texas at Austin), работающие на 9,2-метровом телескопе им. Хобби и Эберли (Hobby-Eberly Telescope, HET) в Макдональдской обсерватории (McDonald Observatory), расположенной в горах Дэвис на юго-западе штата Техас, обнаружили систему из двух планет массы Юпитера, облетающих по орбите звезду, состав которой, казалось бы, совершенно исключает возможность формирования планет.
Наблюдая за звездой HD 155358 в созвездии Геркулеса (она находится в 43 парсеках от Солнца) с июня 2001-го по март 2007 года, Уильям Кокрэн (William Cochran) и Майкл Эндл (Michael Endl) с помощью спектрографа высокого разрешения, установленного на телескопе им. Хобби и Эберли (см. William P. Hobby и Robert E. Eberly), выявили колебания радиальной скорости звезды, говорящие о том, что звезда то удаляется, то приближается к Земле, повинуясь гравитационному взаимодействию с невидимыми планетами. На периодограмме радиальных скоростей был замечен сильный пик с периодом 195 дней и более слабый — с периодом 300-500 дней. Это заставило астрономов предположить, что вокруг HD 155358 вращаются сразу две планеты. Другие виды вычислений, а также компьютерное моделирование подтвердили это предположение.
Телескоп им. Хобби и Эберли (Макдональдская обсерватория, горы Дэвис, штат Техас), на котором велись наблюдения за звездой HD 155358. Фото с сайта www.utexas.edu
Из двух свежевыявленных планет, вращающихся вокруг HD 155358, одна (ближняя, HD 155358b) обладает орбитальным периодом в 195 дней и массой минимум 0,89 массы Юпитера. (Напомним, что используемый в данном случае метод поиска экзопланет позволяет лишь накладывать некоторые ограничения на массу объектов, а для более точного ответа необходимо знать угол, на который по отношению к земным наблюдателям повернута орбитальная плоскость, поэтому обычно говорят лишь об измерении величины m sin i). HD 155358b обращается в среднем на расстоянии 0,6 а.е. от родительской звезды. Вторая планета (HD 155358c) обращается вокруг HD 155358 за 530 дней, ее минимальная масса соответствует половине массы Юпитера, а расстояние до звезды — 1,2 а.е. (Такие характеристики планет означают, что если у этих газовых гигантов есть спутники, то на них может встречаться вода в жидком виде и, следовательно, не исключено даже появление жизни.)
На суперкомпьютере «Lonestar» вычислительного центра Техасского университета (Texas Advanced Computing Center, TACC) Виттенмайер смоделировал орбиты обеих массивных планет на ближайшие 100 миллионов лет. Дело в том, что эти орбиты заметно отличаются от идеальных окружностей, и временами газовые гиганты проходят очень близко друг от друга и подвергаются гравитационному взаимодействию, меняя характер своего движения.
По словам Эндла, вычисления показывают, что орбиты обеих планет через какое-то время меняются от более эксцентричных (вытянутых), до более круговых и обратно. Когда одна орбита ближе к окружности, то другая более вытянутая, и наоборот — планеты как бы обмениваются эксцентриситетом (см. также Законы Кеплера). В настоящее время эксцентриситеты планет HD 155358b и HD 155358c равны соответственно 0,11 и 0,18. Эта система оказалась динамически вполне устойчивой (по крайней мере, на протяжении 100 миллионов лет изучаемой модели), одно и то же положение раз за разом повторяется спустя каждые 2300-2700 лет (к сожалению, в точности определения орбитальных эксцентриситетов остается довольно большая неуверенность). Впрочем, вполне очевидное условие динамической устойчивости всей этой системы на самом деле уже легло в основу выбора наиболее подходящих периодов обращения планет и отбраковки значений, ведущих к нестабильности.
Сама звезда HD 155358 немного легче Солнца, но при этом чуть горячее. Изучение ее спектра показало, что звезда содержит лишь 21% того количества тяжелых химических элементов (говоря словами астрономов, «металлов», то есть элементов тяжелее водорода и гелия), что присутствует на Солнце (см. также От космических взрывов Землю хранят металлы, «Грани», 20.04.2006). Наряду с еще одной звездой, обозначаемой как HD 47536, HD 155358 может похвастаться уникальной «чистотой» — эти две звезды содержат гораздо меньше металлов, чем любые другие известные нам звезды, обладающие планетами. Возраст HD 155358 оценивается примерно в 10 миллиардов лет (то есть это чрезвычайно древний объект, относящийся к первым поколениям звезд; см. также Обнаружена первая реликтовая звезда — едва ли не ровесница Вселенной, «Грани», 31.10.2002).
Всё это самым непосредственным образом может отразиться на текущих теориях формирования планетных систем. Дело в том, что в настоящее время существуют две весьма популярные и конкурирующие между собой модели формирования планет. Это «аккреция на ядро» (core accretion model) и «модель неустойчивости протопланетного диска» (disk instability model). Обе модели подразумевают, что формирование планет начинается с образования вращающегося общего со звездой облака, в котором звезда находится в самом центре. Так как это облако вращается, то постепенно принимает форму диска. Спустя какое-то время пыль в диске начинает слипаться, образуя зародыши планет — планетезимали. Однако дальнейшие сценарии, даваемые этими двумя моделями, имеют весьма серьезные отличия, в конечном счете отражающиеся на скорости построения планетной системы.
В модели аккреции на ядро газовые гиганты, подобные Юпитеру, формируются в ходе довольно длительного двухступенчатого процесса. Первоначально в этой модели (примерно за миллион лет) под действием гравитации формируется твердое или жидкое протопланетное ядро, которое в несколько раз превосходит по массе нашу Землю. Через какое-то время это ядро дорастает до размеров, позволяющих ему стягивать на себя огромные количества газа. Спустя еще несколько миллионов лет этот зародыш превращается в полноценную гигантскую газовую планету. Эта модель, как нетрудно заметить, нуждается в больших количествах тяжелых элементов для того, чтобы они могли сформировать собственно зародышевое ядро. Разумеется, все эти элементы должны изначально присутствовать в протопланетном диске.
В принципе, большинство известных экзопланет действительно были найдены (методом измерения радиальных скоростей родительских звезд по сдвигу спектральных линий под действием доплеровского эффекта) именно возле звезд, богатых «металлами». И это считается важным доводом в пользу модели аккреции на ядро. Однако в случае системы HD 155358, где изначально присутствовало лишь очень небольшое количество твердого материала и, несмотря на это, смогли сформироваться сразу две гигантские планеты, модель аккреции на ядро, очевидно, выглядит не так убедительно (и работает на пределе своих возможностей). Выручить здесь может конкурирующая модель формирования планетных систем, согласно которой вращающийся газопылевой диск вокруг юной звезды из-за ряда неустойчивостей способен распадаться на гигантские фрагменты, гравитация внутри которых может приводить к дальнейшим коллапсам и формировать гигантские планеты спустя всего лишь считанные сотни (!) лет. Таким образом необходимость в зародышевых твердых ядрах попросту отпадает.
Не исключено, что система HD 155358 образовывалась именно таким путем. В любом случае, при образовании планетной системы у бедных металлами звезд требуется наличие газового диска, существенно превышающего по своей массе массу протопланетного диска, из которого родилась наша Солнечная система.
Способы обнаружения планет у других звезд
Для обнаружения экзопланет используется сразу несколько способов. Первоначально по вариациям в излучении пульсара удалось зафиксировать присутствие планет размером с Землю, затем с помощью доплеровской спектроскопии и наземных телескопов ученые научились измерять небольшие «смещения» в спектре звезды, вызванные воздействием гравитации вращающейся вокруг нее планеты-гиганта. Третий путь открылся вместе с точными астрометрическими наблюдениями: принцип во многом схож с доплеровской спектроскопией, однако ведется уже поиск периодических «колебания» в позиции родительской звезды на небесной сфере. Сравнительно недавно в ход пошел четвертый вариант, набирающий популярность не только среди астрономов-профессионалов, но и среди любителей: фотометрические измерения прохождений искомых планет по диску близкой звезды. А позже наряду с методом гравитационного микролинзирования открылась и еще одна возможность — непосредственным образом улавливать свет (инфракрасное излучение) от инозвездной планеты (можно хотя бы обнаружить специфическую «примесь» в спектре самой звезды); правда, это пока касается поистине гигантских планет, масса которых сближает их с коричневыми карликами, да и в качестве родительских звезд в основном фигурируют экзотические «малыши», в свете которых планеты уже не затеряются.
Транзитные «мини-затмения» позволяют получить записи кривых интенсивности звездного излучения и таким образом восстановить информацию не только о массе, но и о размерах затмевающего тела (и даже о его форме). А зная массу и диаметр планеты, можно оценить ее среднюю плотность и таким образом высказывать обоснованные предположения о ее общем составе. Однако для того, чтобы перевести плотность в конкретный состав, необходимо запастись точными моделями внутрипланетной структуры и ее эволюции. Ситуация осложняется тем, что в настоящее время информации о поведении материи в условиях высокого давления явно недостает (а давление внутри гигантских планет более чем в миллион раз превосходит атмосферное давление на Земле). Из девяти «транзитных» планет, известных до апреля 2006 года (HD 209458, OGLE-TR-56, OGLE-TR-113, OGLE-TR-132, OGLE-TR-111, OGLE-TR-10, TrES-1, HD 149026, HD 189733) только у самой «маломассивной» получалось более или менее удовлетворительно оценить общий состав и строение: внутри нее выделяли массивное ядро из тяжелых элементов (приблизительно в 70 раз превышающее массу Земли) и оболочку из водорода и гелия (40 земных масс). Из оставшихся восьми планет шесть считались состоящими главным образом из водорода и гелия, наподобие Юпитера и Сатурна (с невыявленными параметрами ядра), ну а две крупнейшие вообще не поддавались описанию посредством простых моделей...
Максим Борисов, «Грани», 27.12.2006
Источники:
1) Texas Astronomers Discover Multi-Planet System Around Unexpected Star; May Alter Theories of Planet Formation — пресс-релиз Техасского университета в Остине.
2) William D. Cochran, Michael Endl, Robert A. Wittenmyer, Jacob L. Bean. A Planetary System Around HD 155358: The Lowest Metallicity Planet Host Star // arXiv:0705.3228v1 (astro-ph).
См. также:
1) Планетная система вокруг HD 155358: звезда-хозяйка с самой низкой металличностью — обзоры препринтов astro-ph.
2) HD 155358, HIP 83949, Wolf 646 — «Планетные системы» (сайт Вики Воробьевой).
3) Происхождение планет и спутников — «Земля и Вселенная» №2, 2002.
4) Откуда ждать и куда отправлять межзвездные послания? (обсуждение на «Астрофоруме»).
5) Обзор итогов первого десятилетия исследования экзопланет — «Планетные системы» (сайт Вики Воробьевой).
Максим Борисов
http://elementy.ru/news/430528 29.05.2007
Последние аномальные новости

Жители острова Пасхи посещали Южную Америку

Загадка образования первых галактик

Загадочный проект 'Синий луч' в действии

Замаскированный НЛО замечен над Португалией

Изучение экзотических звездных явлений

Космический телескоп распутал историю нашей галактики

Марсианский вертолет мог бы стать бортовым геологом

НЛО замечен над Южной Африкой

НЛО летают над атомными электростанциями Индии

Новый троянский астероид нашли на орбите Марса

Обнаружены четыре новых экзотических белых карлика

Понимание коррозии позволяет создавать новые металлы

Сверхмассивная черная дыра не оправдывает ожиданий

Секреты пояса Ван Аллена раскрыты

Стареющие коричневые карлики становятся одинокими

Таинственный свет в небе над Сан-Антонио

Темная материи поможет понять эволюцию галактик

Уфологи могут научить нас политической паранойе

Элитные коммандос захватили НЛО

Японский летчик-истребитель рассказал о НЛО

Бигфут и сасквоч - инопланетные гибриды

Выявили лучшие места в США для обнаружения НЛО

Инопланетяне дали нам план Стоунхенджа

Инопланетяне используют невероятные технологии

Культурная площадь в Розуэлле примет уфо-фестиваль

НЛО вблизи ядерных установок ставят экспертов в тупик

НЛО замечен над поверхностью Луны

Оборона землян будет быстро подавлена инопланетянами

Общественный колледж Портленда предлагает курс по НЛО

Одна из дюжины звезд поедает свои планеты

Официальные лица США ничего не знают о НЛО

Планетологи пытаются оценить толщину льда на Европе

Поиски обломков рейса MH370 дали новую надежду

Пришло время изучить лунные лавовые трубки

Самые паранормальные места в Нью–Йорке

Строительные блоки жизни стабильны в условиях Венеры

Уинстон Черчилль скрывал информацию об НЛО

Уфологи устремились на юг Франции

Фестиваль НЛО пройдет в апреле в Эдинбурге

Шведский архив регистрирует паранормальные явления

Автокресло

Влияние накрутки реакций в Telegram на контентную стратегию. Анализ и рекомендации

Астрофизики дадут подсказку в поисках темной материи

Более 1500 наблюдений НЛО над Великобританией за 4 года

Британский взгляд на внешность инопланетян

В Великобритании замечено почти 2000 наблюдений НЛО

ИИ ChatGPT является очень эффективным инструментом

Как были сделаны татуировки ледяного человека Эци

Как, по мнению британцев, выглядят инопланетяне

Китай может начать атаку на США с Луны

Китай строит ядерный космический двигатель

Люди изменили свои суждения под воздействием ИИ

Наблюдения НЛО в районе Тиссайда

Наблюдения НЛО над Ноттингемширом за последние три года

Намеки на третью планету системе PDS 70

Начались продажи электрических летающих такси

Нашли одну из древнейших звезд

Один астероид создал более 2 млрд вторичных кратеров

Пентагон усердно скрывает информацию об НЛО

Плавающие кристаллы замедляют старение звезд

Планетарная геофизика поможет в поиске инопланетян

Последние наблюдения НЛО в Лестершире

Почему миллиардеры по всему миру строят бункеры

Рентген показал каменного младенца внутри женщины

Робот, который выполнил сальто назад без гидравлики

Сбитый с толку астроном заметил НЛО над Луной

Следующий имплант Neuralink подарит зрение слепым

Собираются создать лунную железную дорогу

Создали импульсный двигатель на водяном топливе

У людей с гаванским синдромом не выявили повреждений мозга

Флотилия НЛО замечена над горой Шаста

Эра ИИ наступит быстрее, чем мы думали

Анализ может привести к изменению парадигмы о НЛО

Более 1500 наблюдений НЛО над Англией за 4 года

В Башкирии заметили падение с неба светящегося шара

Вампиршу XVI века похоронили с кирпичом в зубах

Детей из Зимбабве мучает полтергейст

Екатеринбуржцы увидели НЛО в облаках над городом

Жительница Эдинбурга заметила дискообразный НЛО

Загадка Безумного камня

Йог 22 года медитирует на жутком холоде

Как мы будем с ними разговаривать с инопланетянами

Легендарная подземная школа чернокнижников

Мы увидим полностью созданные ИИ игры через 5-10 лет

Наблюдения НЛО в Англии с 2020 года

Наблюдения НЛО над Мерсисайдом

Наркомана убила статуя Будды

НАСА обнаружит жизнь на Европе к 2030 году

Нечто с длинной шеей попал на камеру наблюдения

НЛО пролетает над поверхностью Луны

НЛО сбили в бразильском городе Пау Гранде

Новые изображения дьявольской кометы

Новые необычные наблюдения НЛО в районе Ковентри

ООН приняла эпохальную резолюцию по ИИ

Полемика вокруг загадочных сферул не утихает

Процедуры отчетности о НЛО и утилизации материалов

Рост числа государственных служащих-роботов

Самые реалистичные сценарии Апокалипсиса

Ужасающее заболевание - синдром лица демона

Что предсказал Нострадамус России

Штаты США, где вы будете похищены инопланетянами

Эволюция мозговых чипов

Бетти Андреассон провела у пришельцев несколько часов

Где в США лучшее место, чтобы увидеть НЛО

Загадочный космонавт Солуэй Ферт

Интерактивная карта НЛО в Великобритании

Истинно верующие атаковали бывшего главу AARO

Историческая уфологическая хроника

Лучшее место для встречи с инопланетянами

Не ждите правды от правительства США о НЛО

Несколько НЛО были замечены над Орегоном

Нефтянник заметил НЛО в форме тарелки

НЛО заметили в штате Миннесота

НЛО над фермой в Орегоне

НЛО украл шесть дней из жизни Трэвиса Уолтона

Офицер полиции Лонни Замора заметил НЛО

Парень заметиил НЛО прежде чем они растворились

Первая трансплантация ГМ-почки свиньи пациенту

Похищение Бетти и Барни Хилл одно из самых странных

Сексуальные эксперименты инопланетян над землянами

Тайна наблюдений НЛО вблизи ядерных объектов

Уфологи терроризируют бывшего директора AARO

Азиатская Зона 51 проводит фестиваль

Астероид изменил форму после удара зонда землян

Вы когда-нибудь сталкивались с инопланетянами в Айдахо

Изменяющий форму НЛО замечен над Бирмингемом

ИИ комментирует теории заговора о Кеннеди

ИИ может заменить умерших близких людей

ИИ становится волком с Уолл-стрит

Масштабная уфо-конференция все ближе

Модель Эбби Клэнси боится инопланетян

Нашли лучшее место для наблюдений НЛО в США

НЛО в форме тарелки парил над нефтяной вышкой

Одержимая женщина помочилась черным

Пациент Neuralink с параличом конечностей играет в шахматы

Похищение в Паскагуле покажут на Netflix

Почему так много людей все еще верят в НЛО

Сверхпроводимости при комнатной температуре не существует

Уфологи собрались у офиса Чака Шумера в Нью-Йорке

Уфологи устремились в тихий город Лимож

Уфологическая неделя на британском ТВ

Я вырос, мучимый злыми демонами, теперь я экзорцист

Быстрые займы онлайн

Аватар никогда не будет лгать или будет

Адмирал ВМС видел секретные файлы об НЛО

Водород обеспечивал энергию при зарождении жизни

Высокоскоростная камера зафиксировала полет НЛО

Добровольцы обнаружили 15 редких активных астероидов

Инопланетяне более чем реальны

Как Земля остается пригодной для жизни

Может ли земная жизнь выжить у красного карлика

Наблюдения НЛО в Арканзасе

Нам следует изучать на неопознанные подводные объекты

Нейтринный фон мог бы многое рассказать нам о Вселенной

Нехватка воды приводит к образованию кругов фей

НЛО замечен над Лас-Вегасом и горой Спирит

Оператор нефтяной вышки заметил НЛО

Опубликована карта активных черных дыр

Песчаные дюны Титана состоят из разбитых маленьких лун

Сколько времени потребуется, чтобы обойти Марс

Таинственные звери Японии. Жуткие ползающие твари

Тайна сознания. Чего может достичь наука

Уфо-конференция стоимостью 160 фунтов за билет

Британский спецназ обнаружил сбитый НЛО

Воспроизвели самую раннюю форму жизни в лаборатории

Где замечали рейс MH370 на картах Google

ИИ представляет угрозу для человечества

Кукла на ветрине пугает покупателей

НЛО - это одно, но НПО представляют реальную угрозу

НЛО представляют явную и настоящую опасность

Новые кадры НЛО являются ключом к разгадке тайны

НПО представляют угрозу

Пентагон продолжает поиски внеземной жизни

Пилоты путают НЛО со спутниками Starlink

Портативные наборы для обнаружения НЛО

Робот пародирует Илона Маска и Дональда Трампа

Секретные материалы газеты Гримсби Телеграф

Сколько НЛО было замечено в Мичигане

Тайна, стоящая за взрывом наблюдений НЛО

Тайны легендарного наблюдения 'Огни Феникса'

Уфологи вызовут НЛО для документального фильма

Что случилось с рейсом MH370

Я скептически отношусь к инопланетным НЛО

Натуральная продукция по уходу за лицом и телом. Основные плюсы

Военный ИИ Пентагон улучшал с помощью StarCraft II

Дементора сняли в небе над Калифорнией

Подписка на новости
Наверх
Яндекс.Метрика