|
Крупнейший обзор вращений экзопланет
|
|
|
|
В течение некоторого времени астрономы предполагали, что существует связь между массой планеты и вращением. В Солнечной системе Юпитер и Сатурн вращаются быстро, совершая оборот примерно за десять часов, при этом на их долю приходится значительная часть энергии вращения Солнечной системы. Используя обсерваторию У.М. Кека на Маунакеа, Гавайи, команда астрономов проверила эту предсказанную взаимосвязь, изучив 32 газовых гиганта и коричневых карлика в отдаленных звездных системах — 6 планет-гигантов крупнее Юпитера и 25 коричневых карликов-компаньонов.
|
|
|
|
Спектроскопия высокого разрешения, полученная с помощью прибора Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), показала, что планеты-газовые гиганты вращаются быстрее, чем их более массивные аналоги, если принимать во внимание массу, размер и возраст. Они также изучили исторические данные о спутниках с измерениями спина, чтобы создать тщательно отобранную выборку из 43 звездных/субзвездных спутников и планет-гигантов, а также 54 свободно плавающих коричневых карликов и объектов планетарной массы.
|
|
|
|
Команду возглавляли исследователи из Центра междисциплинарных исследований в области астрофизики (CIERA) Северо-Западного университета, Центра астрофизики и космических наук (CASS) Калифорнийского университета в Сан-Диего, отдела геологических и планетарных наук (GPS) Калифорнийского технологического института, обсерватории У. М. Кека, обсерватории Стюарда, Колледж оптических наук имени Джеймса К. Уайанта, Лаборатория реактивного движения НАСА и несколько университетов. Исследование, описывающее их результаты, опубликовано в журнале Astronomical Journal.
|
|
|
|
|
|
|
Многие из планет, наблюдаемых в ходе этого исследования, вращаются вокруг своих звезд на расстоянии от десятков до сотен астрономических единиц (AUs), равном расстоянию между Землей и Солнцем. Астрономы все еще спорят о том, как формируются такие отдаленные миры, будь то постепенный процесс внутри околозвездного диска или гравитационный коллапс, подобный коллапсу звезд. Для исследования команда использовала KPIC, чтобы выделить свет от этих вращающихся планет, что расширяет спектры атмосферных особенностей.
|
|
|
|
Анализируя эти особенности, ученые могут определить, насколько быстро вращается планета. Ведущий автор Дино Чи-Чун Хсу, исследователь из CIERA при Северо-Западном университете, в обсерватории У.М. Кека, сказал: "Вращение - это ископаемая запись того, как сформировалась планета. Измерив, с какой скоростью вращаются эти миры, мы можем начать собирать воедино физические процессы, которые сформировали их десятки и сотни миллионов лет назад. С помощью KPIC мы можем обнаружить эти крошечные сигналы, которые указывают на вращение планеты вокруг других близлежащих звезд. Наши результаты показывают, что как масса планеты, так и соотношение между массой планеты и массой ее звезды влияют на то, с какой скоростью в конечном итоге вращается планета. Это помогает нам сузить физические рамки формирования этих систем".
|
|
|
|
Эту сложную взаимосвязь иллюстрирует, в частности, одна планета и один коричневый карлик. В системе HR 8799 находится газовый гигант, масса которого примерно в семь раз превышает массу Юпитера, который вращается в шесть раз быстрее, чем коричневый карлик-компаньон в той же системе, масса которого в 24 раза превышает массу Юпитера. Это можно объяснить взаимодействием между магнитным полем планеты в ее зачаточном состоянии и околопланетным диском, из-за которого она потеряла скорость вращения.
|
|
|
|
По сути, вращение более массивного спутника замедлилось из-за того, что у него было гораздо более сильное магнитное поле. Понимание этой взаимосвязи между размером, массой и вращением также помогает ученым узнать больше об истории нашей Солнечной системы. Сказал Хсу:
|
|
|
|
"То, как распределяется угловой момент между планетами, влияет на общую архитектуру планетной системы. Даже вращение Земли и магнитное поле в конечном счете связаны с тем, как распределялся этот баланс вращения при формировании Солнечной системы. KPIC - первый в своем роде инструмент, открывающий совершенно новый способ изучения экзопланет. Он позволил нам измерить такие свойства, как вращение, которые ранее было практически невозможно обнаружить".
|
|
|
|
Исследовательская группа планирует расширить свои исследования, изучив вращения свободно плавающих планет, также известных как "планеты-изгои". Они также надеются изучить состав атмосфер этих планет. Этому будут способствовать приборы нового поколения, такие как HISPEC (инфракрасный спектрограф высокого разрешения для определения характеристик экзопланет), который будет запущен в эксплуатацию в обсерватории Кека в 2027 году. Как объяснил Сюй, HISPEC расширит эти измерения на еще более мелкие и отдаленные миры. Говорит Джейсон Ванг, доцент Северо-Западного университета и соавтор исследования:
|
|
|
|
"Мы извлекли уроки из KPIC и применили их в HISPEC, который будет обладать лучшей чувствительностью, более высоким спектральным разрешением и более широким диапазоном длин волн. С помощью HISPEC мы сможем значительно увеличить число планет, вращения которых мы можем измерить, и, в частности, мы сможем изучать планеты, расположенные ближе к нашему Юпитеру в природе, чтобы понять, является ли наш собственный Юпитер типичным".
|
|
|
|
"Мы только начинаем изучать, о чем может рассказать нам вращение планет", - сказал Хсу. "С помощью будущих приборов и более крупных телескопов мы сможем измерять вращения еще большего числа планет и связывать вращение, химический состав и историю формирования целых планетных систем".
|
|
|
|
Источник
|
