 |
На этом изображении показано художественное представление 10 экзопланет типа «горячий Юпитер». |
Астрономы используют Хаббл для проведения первых измерений состава атмосферы внесолнечных планет. Его наблюдения выявили атмосферы, содержащие натрий, кислород, углерод, водород, углекислый газ, метан, гелий и водяной пар. Большинство планетных тел, изученных на сегодняшний день, слишком горячие для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Но наблюдения Хаббла показывают, что мы можем обнаружить и измерить основные органические компоненты для жизни на планетах, вращающихся вокруг других звезд.
 |
Эта концепция художника показывает, как может выглядеть планетная система TRAPPIST-1, основанная на имеющихся данных о диаметрах планет, массах и расстояниях от родительской звезды по состоянию на февраль 2018 года. |
Хаббл наблюдал первую известную систему из семи планет размером с Землю вокруг одной звезды. Звезда TRAPPIST-1 является сверххолодным карликом, который позволяет жидкой воде выживать на планетах, вращающихся близко к звезде, ближе, чем это возможно на планетах в нашей собственной солнечной системе. Все семь планет TRAPPIST-1 имеют узкие орбиты. Они вращаются ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу, и также вращаются очень близко друг к другу. Если бы вы стояли на одной из этих планет, вы могли бы потенциально увидеть геологические особенности или облака на соседних мирах. Наблюдения Хаббла показали, что по крайней мере три экзопланеты, по-видимому, не имеют пухлых, богатых водородом атмосфер, похожих на газообразные планеты, такие как Нептун. Это благоприятствует более компактным атмосферам, таким как те, что есть на Земле, Венере и Марсе.
 |
Это температурная карта экзопланеты WASP-43b. Газовый гигант вращается очень близко к своей родительской звезде с периодом 19,5 часов. Поскольку планета повернута к своей звезде одной стороной, между дневной и ночной сторонами наблюдаются огромные перепады температур. Белая область на дневной стороне имеет температуру 2800 градусов по Фаренгейту. Температура на ночной стороне опускается ниже 1000 градусов по Фаренгейту. Этот крутой градиент резко контрастирует с преимущественно однородными температурами гигантских планет Солнечной системы. Инфракрасные наблюдения с помощью космического телескопа Хаббл измерили, как температуры изменяются с высотой и долготой на планете. |
В другом случае у астрономов было достаточно данных, чтобы составить подробную глобальную карту экзопланеты (WASP-43b), показывающую температуру в различных слоях ее атмосферы, а также количество и распределение водяного пара.
|
На этом изображении показано художественное представление 10 экзопланет типа «горячий Юпитер», изученных с помощью космических телескопов «Хаббл» и «Спитцер». С левого верхнего угла в левый нижний угол эти планеты: WASP-12b, WASP-6b, WASP-31b, WASP-39b, HD 189733b, HAT-P-12b, WASP-17b, WASP-19b, HAT-P-1b и HD 209458b. |
Наблюдения Хаббла за экзопланетами также выявили несколько действительно странных миров; включая тот, который поглощает почти весь свет, который достигает его. Большинство планет отражают часть света своей звезды обратно в космос, но эта странность (WASP-12b) темная, как свежий асфальт. Еще один — чрезвычайно горячий мир в форме футбольного мяча, который выбрасывает тяжелый металлический железо и магниевый газ (WASP-121b). Наблюдения Хаббла также подтвердили, что три сверхпухлые планеты в системе Kepler 51 имеют чрезвычайно низкую плотность. Хотя эти планеты кажутся такими же большими и громоздкими, как Юпитер, на самом деле они в сто раз менее массивны, что заставило исследователей прозвать их планетами «сахарной ваты».
 |
На этой иллюстрации изображены три гигантские планеты, вращающиеся вокруг похожей на Солнце звезды Kepler 51, в сравнении с некоторыми планетами нашей солнечной системы. Все эти планеты примерно такого же размера, как Юпитер, но их масса составляет ничтожно малую часть его массы. Космический телескоп NASA Kepler обнаружил тени этих планет в 2012–2014 годах, когда они проходили перед своей звездой. Прямых изображений нет. Поэтому цвета планет Kepler 51 на этой иллюстрации являются воображаемыми. |
Благодаря своим возможностям в ультрафиолетовом свете Хаббл обнаружил одну планету, медленно накапливающую материю (PDS 70b), и две другие (GJ 436b, GJ3470b), которые сжимаются, поскольку их атмосферы истекают водородом. Растущая планета представляет собой огромный мир размером с Юпитер, весящий от 4 до 17 раз больше Юпитера. Сжимающиеся, теплые планеты размером с Нептун испаряют водород из-за экстремального излучения от своих звезд. Эти сжимающиеся миры могли бы объяснить существование так называемых горячих суперземель, которые могут быть результатом аналогичного процесса, который лишает атмосферы планет размером с Нептун, обнажая их каменистые ядра.
 |
Чувствительность Хаббла к ультрафиолетовому излучению обнаруживает излучение от перегретого газа, падающего на мир под названием PDS 70b. Яркость звезды была заблокирована, что позволило Хабблу напрямую наблюдать, как PDS 70b накапливает массу. Расположенная примерно в 370 световых годах от Земли, планета примерно в пять раз тяжелее Юпитера и растет со скоростью улитки. Исследователи обнаружили, что планета растет настолько медленно, что если скорость останется стабильной еще миллион лет, ее объем увеличится всего на 1/100 массы Юпитера. |
Используя другой метод, называемый гравитационным микролинзированием, астрономы Хаббла также подтвердили существование планеты с массой Сатурна, вращающейся вокруг двух небольших, слабых звезд по тесной орбите друг вокруг друга. Система, называемая OGLE-2007-BLG-349, находится на расстоянии 8000 световых лет от нас по направлению к центру нашей галактики. Гравитационное микролинзирование происходит, когда гравитация движущейся звезды переднего плана изгибает и усиливает свет фоновой звезды, которая временно выравнивается с ней вдоль нашей линии зрения. Детали в характере яркости раскрывают подсказки о природе звезды переднего плана и любых планетах, которые она может иметь.
 |
На этой иллюстрации художника изображена газовая гигантская планета, вращающаяся вокруг пары красных карликов в системе OGLE-2007-BLG-349, расположенной на расстоянии 8000 световых лет. Планета с массой Сатурна вращается примерно в 300 миллионах миль от звездного дуэта. Две красные карликовые звезды находятся на расстоянии 7 миллионов миль друг от друга. |
В 2004 году Хаббл начал регулярно наблюдать то, что астрономы считали экзопланетой. Астрономы изучали предполагаемую планету в течение 16 лет, отслеживая ее движения вокруг яркой близлежащей звезды Фомальгаут, расположенной примерно в 25 световых годах от нас. Однако происходило что-то странное, поскольку планета, казалось, тускнела с каждым последующим наблюдением. Затем, в 2020 году, она, казалось, полностью исчезла. Дальнейшие исследования показали, что предполагаемая планета на самом деле может быть огромным расширяющимся облаком пыли, образовавшимся в результате столкновения двух крупных тел, вращающихся вокруг близлежащей звезды Фомальгаут.
 |
Цветное изображение Хаббла слева представляет собой огромное кольцо ледяных обломков, окружающих звезду Фомальгаут. Звезда настолько яркая, что черный затмевающий диск заблокировал ее блеск, так что Хаббл смог сфотографировать пылевое кольцо. В 2008 году астрономы объявили о потенциальной экзопланете и опубликовали первое прямое изображение предполагаемой планеты, вращающейся вдали от звезды. Однако к 2014 году планетарный объект потускнел ниже уровня обнаружения Хаббла. Лучшая интерпретация заключается в том, что объект был вовсе не полностью сформированной планетой, а расширяющимся облаком пыли от столкновения двух небольших тел, каждое из которых имело около 125 миль в поперечнике. Облако, состоящее из очень мелких частиц пыли, имеет предполагаемый размер более 200 миллионов миль в поперечнике. Астрономы подсчитали, что такие столкновения происходят вокруг Фомальгаута раз в 200 000 лет; поэтому Хаббл смотрел в нужное место в нужное время, чтобы запечатлеть кратковременное событие. Диаграмма справа основана на моделировании расширяющегося и исчезающего облака. |
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
Science Nasa,
«Recognizing Worlds Beyond Our Sun»