|
Затмения лежат в основе усилий по изучению экзопланет
|
|
|
|
Полное солнечное затмение, которое произойдет в Северной Америке 8 апреля 2024 года, станет потрясающим и запоминающимся событием для всех, кто встретится на его пути. Однако затмения ценятся не только за их визуальное воздействие, они лежат в основе передовой науки. Затмения могут многое рассказать нам о далеких планетах за пределами нашей Солнечной системы, или экзопланетах. С тех пор как в 1992 году была обнаружена первая экзопланета, астрономы обнаружили более 5600 миров, вращающихся вокруг звезд, отличных от Солнца. Для наблюдения за ними использовались различные мощные телескопы. Однако, как и в случае с полным солнечным затмением, астрономы-любители по-прежнему могут сыграть важную роль в рамках нескольких гражданских научных проектов, призванных помочь в наблюдениях за этими далекими мирами.
|
|
|
|
Солнечное затмение происходит, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Хотя солнце в 400 раз больше Луны, оно также примерно в 400 раз дальше от нее. Вот почему на нашем небе оно кажется такого же размера. Когда происходит солнечное затмение, луна почти не заслоняет солнце, оставляя по краям красивую форму, называемую "корона" (в переводе с латыни это корона). Нечто подобное происходит, когда мы смотрим на далекую звезду с планетой. Если все сложится правильно, экзопланета пройдет между нами и своей звездой. Это называется транзитом. Однако, поскольку планета намного меньше своей звезды, и они расположены гораздо ближе друг к другу, чем к нам, планета будет казаться меньше звезды и не будет закрывать ее, как это происходит при полном солнечном затмении. Эти звезды настолько далеки, что даже в наши лучшие телескопы они кажутся крошечными светящимися точками. Когда происходит транзит, эта маленькая светящаяся точка на несколько часов становится немного тусклее, а затем возвращается в нормальное состояние.
|
|
|
Если у экзопланеты есть атмосфера, часть звездного света пройдет через нее, прежде чем попадет в телескоп. Звездный свет можно разделить на разные цвета, которые расскажут вам о том, что находится в атмосфере. Это называется спектром. Каждый элемент имеет определенный набор цветов, которые он предпочитает поглощать и излучать. Например, старые уличные фонари имели ярко выраженный оранжевый цвет, характерный для натрия — металла, которым были заполнены эти лампы. Если мы разделим свет от уличного фонаря на спектр, мы увидим натриевую сигнатуру. Точно так же химические соединения в атмосфере планеты накладывают свой отпечаток на свет звезд, проходящий через них. Это позволяет астрономам измерять содержание натрия в атмосфере, изучая его спектр. Атмосфера Земли рассеивает синий свет, из-за чего небо кажется голубым, а то, что осталось, - красным. Остаточный красный свет приводит к тому, что солнце выглядит красным при восходе и заходе, а также к эффекту "кровавой луны", когда луна становится оранжево-красной во время лунного затмения (когда Земля проходит между солнцем и Луной). Если бы мы были на Луне во время такого события, мы могли бы использовать спектральный метод для измерения земной атмосферы.
|
|
|
|
Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST) и космический телескоп Европейского космического агентства (Esa) Ariel, который готовится к выпуску, являются одними из немногих приборов, достаточно чувствительных для обнаружения и измерения атмосферы экзопланеты. Описание и сравнение этих атмосфер может многое рассказать нам о других планетных системах. До 1990—х годов у нас был только один пример - Солнечная система. Астрономы также будут искать "биомаркеры" в атмосферах этих планет. Биомаркеры - это потенциальные химические признаки жизни. Например, кислород составляет чуть более 20% земной атмосферы и вырабатывается растениями. Изучая потенциальные биомаркеры в атмосферах экзопланет, астрономы могут обнаружить свидетельства существования инопланетной жизни. Однако, по поводу некоторых из этих результатов, вероятно, будут споры. В прошлом году группа астрономов объявила о предварительных признаках химического вещества под названием диметилсульфид в спектре экзопланеты под названием K2-18b. На Земле это химическое вещество выделяется морским планктоном. Однако многие астрономы ожидают дальнейших наблюдений за этой планетой, прежде чем делать какие-либо выводы.
|
|
|
|
Одной из нерешенных проблем, связанных с изучением экзопланет, является неопределенность во времени затмений или транзитов. Взаимодействие с другими планетами и другие эффекты могут привести к изменению орбиты экзопланеты с течением времени. Если транзит запаздывает, это может привести к тому, что космическим аппаратам, таким как JWST или Ariel, придется ждать, пока это произойдет, и тратить очень ограниченное время на наблюдение с помощью телескопа. Если транзит произойдет раньше, космический телескоп может его полностью пропустить. Exoplanet Watch и ExoClock - это гражданские научные проекты, позволяющие представителям общественности внести свой вклад в изучение экзопланет. Участники могут использовать небольшие телескопы, которые есть у них дома, или удаленно управлять другими телескопами через Интернет, чтобы наблюдать за транзитами, а затем обрабатывать результаты на своих компьютерах. Загружая эти результаты, они могут помочь JWST и Ariel быть пунктуальными, предоставляя им возможность проводить наблюдения, которые могут изменить наше понимание космоса.
|
|
|
|
Источник
|
