|
Экзозатменения можно использовать для выявления экзолун
|
|
|
|
Космическая обсерватория будущего могла бы использовать экзозатменения для выявления популяций экзолун. Если вы, как и мы, все еще не оправились от небесной эйфории, вызванной полным солнечным затмением в прошлом месяце. В прошлом Луна, закрывающая солнце, также предоставляла астрономам уникальные научные возможности - от открытия гелия до доказательства общей теории относительности. Теперь затмения в удаленных экзопланетных системах могут помочь в поиске неуловимых экзолун. Недавнее исследование, проведенное Мичиганским университетом в партнерстве с Университетом Джона Хопкинса, департаментом физики и Институтом астрофизики и космических исследований Кавли при Массачусетском технологическом институте, озаглавленное "Экзолуны и наблюдения с помощью обсерватории обитаемых миров I: Об обнаружении аналогичных теней и затмений Земли и Луны", опубликованный на сервере препринтов arXiv, он рассчитывает использовать будущую миссию для поиска затмений, транзитов и затенений в отдаленных системах.
|
|
|
|
"HWO, вероятно, сможет обнаруживать экзолуны, используя различные методы обнаружения, в отличие от существующих обсерваторий", - рассказала Universe Today Мэри Энн Лимбах (Mary Anne Limbach, Мичиганский университет), ведущий автор исследования. "В системе, где мы обнаруживаем экзолуну с помощью экзо-затмения, мы могли бы наблюдать другие признаки, такие как свет от Луны в объединенном спектре отраженного света Луны и планеты". Предлагаемая обсерватория обитаемых миров (HWO) была разработана на основе концепции LUVOIR-B (Большой ультрафиолетовый оптический и инфракрасный исследователь). Об этом говорилось в обзоре космической астрономии за десятилетие Astro2020. HWO будет работать с точки Лагранжа Солнце-Земля L2 (где в настоящее время находятся Euclid и JWST) и будет запущен либо на SLS, либо на Falcon Heavy где-то в середине 2030-х годов.
|
|
|
HWO будет использовать свободно летающий "звездный щит", позволяющий непосредственно наблюдать экзопланеты, вращающиеся вокруг звезд. Но что действительно привлекает наблюдателей, так это идея увидеть большие спутники, вращающиеся вокруг указанных планет. До сих пор заявления об обнаружении экзолун, таких как Kepler-1625b и Kepler-1708b, оставались недостижимыми. Однако, если бы эти спутники вращались вдоль соответствующих плоскостей эклиптики, мы бы увидели характерные провалы в яркости, когда эти спутники попадают в тень планеты, а затем отбрасывают свои тени обратно на главную звезду. В астрономии мы называем этот процесс прохождения затмений серией взаимных событий, когда одно небесное тело проходит перед другим. В нашей солнечной системе Юпитер является ярким примером этого. Дважды в год на Земле и Луне происходят похожие события, которые называются сезонами затмений.
|
|
|
|
"Основная задача HWO - поиск признаков жизни на планетах, вращающихся вокруг других звезд. Для достижения этой цели HWO потребуется наблюдать за многими близлежащими звездными системами, иногда в течение нескольких дней подряд", - говорит Лимбах. "Во время этих наблюдений HWO будет измерять отраженный свет от непосредственно изображенных планет в системе. Если бы в это время произошло экзо-затмение (или транзит), мы бы наблюдали значительно меньше света от планеты во время затмения (примерно на 30% меньше для аналога Земля-Луна, в зависимости от фазы обращения)." У нас уже есть некоторое представление о том, как может выглядеть "внешнее затмение" или транзитное событие на расстоянии. В 2008 году НАСА перепрофилировало космический аппарат Deep Impact на то, что было известно как EPOXI (комбинация двух сокращений: расширенное исследование Deep Impact и миссии по наблюдению и определению характеристик внесолнечных планет). Изучая систему Земля-Луна, EPOXI увидела серию транзитов. Это дает исследователям некоторое представление о том, как могло бы выглядеть подобное событие.
|
|
|
|
Обсерватория "Обитаемые миры" будет работать в ближнем инфракрасном диапазоне, в диапазоне, где крупные спутники могут затмевать свои планеты-хозяева. Ожидается, что с помощью аналоговой системы Земля-Луна HWO увидит от 2 до 20 взаимных событий на расстоянии до 10 парсеков. Более крупные газовые гиганты могут быть обнаружены на расстоянии до 20 парсеков. "Поскольку HWO будет доступно множество методов обнаружения экзолун, и мы прогнозируем, что они облегчат обнаружение экзолун, HWO может быть способна предоставить общую информацию об экзолунах как популяции, например, о том, насколько распространены или редки крупные спутники вокруг планет, похожих на Землю, или о физических обстоятельствах, при которых экзолуны легко обнаруживаются", - говорит Джейкоб Люстиг-Ягер (Вашингтонский университет). "Если HWO сможет обнаружить много экзолун, то это может открыть дверь для подобных популяционных исследований в будущем".
|
|
|
|
Безусловно, обнаружение экзолун с помощью вызываемых ими экзозатменений будет затруднено. Это будет самым передовым достижением, на которое способна даже обсерватория обитаемых миров. Этому методу также придется столкнуться с ложными сигналами. К ним относятся возможные "экзокольца" и даже изменчивость погоды и вращение, изменяющие альбедо или общую яркость основного объекта-хозяина. Положительным моментом является то, что исследователи отмечают, что в более молодых системах должно происходить больше взаимных событий. Вспомните о системе Земля-Луна на раннем этапе ее истории, когда Луна впервые отделилась от Земли и была намного ближе. Эта изначальная луна, вероятно, выделялась на небе, вызывая множество затмений. "Следующий аспект, который мы исследуем, - это возможность спектроскопического обнаружения "землеподобных" спутников, вращающихся вокруг газовых гигантов в обитаемой зоне", - говорит Лимбах. "Хотя такие спутники часто изображались в популярной культуре (например, Эндор и Пандора), HWO может стать первой обсерваторией, способной обнаружить и охарактеризовать их, если они существуют". В конечном счете, описанные методы могут привести к обнаружению целой популяции экзолун, что позволит нам с некоторой долей достоверности сказать, насколько они распространены в космосе.
|
|
|
|
Источник
|
