Измерена атмосфера планеты на расстоянии 340 световых лет от нас

Международная группа ученых впервые непосредственно измерила количество воды и монооксида углерода в атмосфере планеты в другой системе, находяшейся примерно в 340 световых годах от нас.

Об этом рассказывают в Университете штата Аризона (ASU).

Команду ученых возглавил доцент Майкл Лайн из Школы исследования Земли и космоса ASU, а результаты были опубликованы в журнале Nature.

Существуют тысячи известных планет вне нашей Солнечной системы (так называемые экзопланеты). Ученые используют как космические, так и наземные телескопы для исследований того, как формируются эти экзопланеты и чем они отличаются от планет нашей Солнечной системы.

Для этого исследования Лайн и его команда сосредоточились на планете "WASP-77Ab" - типе экзопланет, которые называют "горячими юпитерами", поскольку они похожи на Юпитер нашей Солнечной системы, но с температурой более 1000 градусов по Цельсию.

Затем они сосредоточились на измерении состава ее атмосферы для определения, какие элементы присутствуют по сравнению со звездой вокруг которой она вращается.

«По своим размерам и температуре горячие юпитеры являются отличными лабораториями для измерения атмосферных газов и проверки наших теорий планетообразования», — сказал Лайн.

Хотя мы еще не можем отправить космические корабли на планеты вне нашей Солнечной системы, ученые могут изучать свет экзопланет с помощью телескопов. Телескопы, используемые для наблюдения за этим светом, могут быть либо в космосе, как космический телескоп Хаббл, либо с земли, как телескопы обсерватории Джемини.

Лайн и его команда активно участвовали в измерении состава атмосферы экзопланет с помощью Хаббла, но получить эти измерения было сложно. Мало того, что существует жесткая конкуренция за время телескопа, приборы Хаббла измеряют только воду (или кислород), а команде нужно было собрать измерение монооксида углерода (или углерода).

Именно здесь команда обратилась к телескопу Джемини-Юг, расположенному в Чили.

"Нам нужно было попробовать что-то другое, чтобы ответить на наши вопросы", - сказал Лайн. "И наш анализ возможностей Джемини-Юг показал, что мы можем получить сверхточные атмосферные измерения".

Джемини-Юг – это телескоп диаметром 8,1 метра, расположенный на горе в чилийских Андах под названием Серро-Пачон, где очень сухой воздух и небольшая облачность делают его лучшим местом для телескопа. Им управляет NOIRLab (Национальная исследовательская лаборатория оптически-инфракрасной астрономии) Национального научного фонда США.

Используя телескоп Джемини-Юг с инструментом под названием "Инфракрасный спектрометр с иммерсионной решеткой" (IGRINS), команда наблюдала за тепловым свечением экзопланеты, когда она вращалась вокруг своей звезды. С помощью этого прибора они собрали информацию о наличии и относительном количестве разных газов в ее атмосфере.

Подобно метеорологическим и климатическим спутникам, используемым для измерения количества водяных паров и углекислого газа в атмосфере Земли, ученые могут использовать спектрометры и телескопы, такие как IGRINS на Джемини-Юг, для измерения количества различных газов на других планетах.

"Попытка выяснить состав планетарной атмосферы - это все равно что пытаться раскрыть преступление с помощью отпечатков пальцев", - сказал Лайн. "Размазанный отпечаток пальца не сильно сужает количество подозреваемых, но очень хороший, чистый отпечаток пальца обеспечивает уникальный идентификатор совершившего преступление".

Если космический телескоп Хаббл предоставил команде, возможно, один или два нечетких отпечатка пальцев, то IGRINS на Джемини-Юг предоставил команде полный набор идеально четких отпечатков.

И благодаря четким измерениям воды и монооксида углерода в атмосфере, команда смогла оценить относительное количество кислорода и углерода в атмосфере экзопланеты.

Измеряя доплеровское смещение, показанное в правой колонке этого рисунка, ученые могут реконструировать орбитальную скорость планеты во время ее движения в направлении Земли или от нее. Сила сигнала планеты, как показано в среднем столбце, вдоль ожидаемой видимой скорости (волнистая пунктирная кривая) планеты, когда она вращается вокруг звезды, содержит информацию о количестве различных газов в атмосфере. Credit: P. Smith/M. Line/S. Selkirk/ASU

«Эти количества соответствовали нашим ожиданиям и примерно такие же, как у звезды-владелицы», – сказал Лайн.

Получение сверхточного количества газа в атмосферах экзопланет является не только важным техническим достижением, особенно с помощью наземного телескопа, это может помочь ученым в поисках жизни на других планетах.

"Эта работа является наглядной демонстрацией того, как мы в конечном итоге будем измерять биосигнатурные газы, такие как кислород и метан, в потенциально пригодных для жизни мирах в скором будущем", - сказал Лайн.

В дальнейшем Лайн и команда ожидают повторить этот анализ для многих планет и собрать «выборку» атмосферных измерений еще по крайней мере 15 планет.

«Сейчас мы находимся в точке, когда можем получить точные данные о количестве газа, сопоставимые с данными о планетах нашей Солнечной системы. Измерение количества углерода и кислорода (и других элементов) в атмосферах большей выборки экзопланет дает очень необходимый контекст для понимания происхождения и эволюции наших собственных газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн», – сказал Лайн.

Они тоже с нетерпением ждут того, что смогут предложить будущие телескопы.

«Если мы можем сделать это с помощью современных технологий, подумайте, что сможем сделать с перспективными телескопами, такими как гигантский телескоп Магеллана», — сказал Лайн. «Вполне вероятно, что к концу этого десятилетия мы сможем использовать этот же метод для вынюхивания потенциальных признаков жизни, также содержащих углерод и кислород, на каменистых планетах, похожих на Землю за пределами нашей Солнечной системы».

Кроме ASU, в исследовательскую группу входили представители других вузов США, Великобритании, Нидерландов.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.