ГЛАВНАЯ » 2014 » Январь » 3 » Ученые разработали новый метод определения массы и размеров далеких экзопланет
15:00
Ученые разработали новый метод определения массы и размеров далеких экзопланет
Группа исследователей из Массачусетского технологического института разработала принципиально новый метод определения массы экзопланет, вращающихся вокруг звезд, удаленных от Земли на значительное расстояние. И самым необычным в этом является место, где была обнаружена эта дополнительная информация о массе планеты, в спектре света звезды, прошедшего сквозь атмосферу этой планеты. Следует заметить, что масса планеты может многое сказать нам о ее потенциале для существования жизни на ее поверхности, что делает новый метод определения массы одним из наиболее важных инструментов поисков внеземных форм жизни, которые ведутся учеными уже достаточно долгое время.
Одним из недостатков современных методов поисков мест, где во Вселенной может существовать жизнь, является то, что такие методы дают весьма ограниченный круг информации. Ученые считают, что стоит только найти планету соответствующих размеров, удаленную от своей звезды на оптимальное расстояние, обеспечивающее благоприятные условия на ее поверхности, она тут же попадает в область интересов поисков внеземной жизни. Но это далеко не всегда так, и ярким примером тому является наша собственная Солнечная система
.
Космический телескоп Hubble
В нашей системе имеются три планеты, удовлетворяющим критериям расстояния от звезды и имеющие соответствующие размеры, но, как известно, только на одной из планет, на Земле, имеется жизнь. Венера, с дождями из серной кислоты и температурой поверхности, при которой плавится свинец, ниболее приближена к нашему представлению об Аде, в котором не могут существовать любые органические формы жизни. Не лучшим образом обстоят сейчас дела и на Марсе, если там и существуют некоторые примитивные формы жизни, сохранившиеся с дозапамятных времен, то быстрее всего они находятся глубоко под поверхностью, в подземным пещерах и полостях. А на поверхности сухой пустыни, пронизываемой потоками космического излучения, не сможет выжить ни один микроорганизм.
Получается, что охотники за внеземными формами жизни нуждаются в гораздо большем количестве данных об изучаемых ими планетах. Как уже говорилось выше, ключевыми моментами характеристик планет являются их массы и размеры, которые позволяют судить о характере строения этих планет и об условиях на их поверхности. Зная эти данные, можно сказать, является ли эта планета каменистой, как Земля, или это газовая планета, подобная Нептуну.
К сожалению, существующие методы определения массы экзопланет не очень подходят для охоты за внеземной жизнью. Такие методы основаны на измерениях изменений яркости свечения звезды в момент, когда между звездой и Землей проходит исследуемая планета. Такой метод, называемый транзитным методом, дает достоверные результаты только в том случае, если планета имеет большие габариты и находится близко к звезде. А для планет, размеры которых близки к размерам Земли, транзитный метод дает чрезвычайно высокую погрешность, сводящую на нет научную ценность этих данных
.
Космический телескоп Spitzer
Но в момент прохождения планеты на фоне звезды меняется не только яркость свечения, в эти моменты происходят изменения спектрального состава света. Химические элементы, входящие в состав атмосферы планеты поглощают свет с определенной длиной волны и излучают свет с другой длиной волны. Эти изменения спектра света достаточно просто улавливаются такими инструментами, как космические телескопы Hubble и Spitzer. Если изменений спектра не регистрируется, то это указывает на отсутствие атмосферы у планеты, делая ее малоинтересной с точки зрения поиска жизни. В дополнение к возможности определения массы планеты, анализ спектральных изменений позволяет определить состав, температуру и атмосферное давление на далекой планете.
Анализ спектра света, прошедшего через атмосферу планеты, выполняется при помощи разработанных массачусетскими учеными сложных математических уравнений, в основе которых лежит так называемая постоянная Эйлера-Маскерони (Euler-Mascheroni constant). Эти математические преобразования позволяют выделить из общей картины спектра только те его части, которые имеют отношение к одному из каких-либо явлений. Группа исследователей, возглавляемая Жюлианом де Ви (Juliean de Wit), проверила разработанный ими метод при помощи спектральных данных экзопланеты 189733b, находящейся на удалении 63 световых лет от Земли. И данные, полученные математическим путем, были очень близки к данным, полученным обычными методами, наблюдениями с помощью различных астрономических инструментов.
"Составленные нами сложнейшие системы математических уравнений позволяют разложить весь спектр света по полочкам и определить не только свойства атмосферы планеты, ни и другие ее характеристики" - рассказывает Жюлиан де Ви, - "Использованная нами константа Эйлера-Маскерони играет огромное значение во множестве физических процессов, но для нас стало полной неожиданностью, что ее влияние проявляется и на планетарном уровне".
