 Наблюдения на Очень Большом Телескопе ESO (VLT) позволили впервые определить скорость осевого вращения экзопланеты. Оказалось, что на планете Beta Pictoris b день длится всего восемь часов. Получается, эта планета вращается гораздо быстрее чем любая из планет Солнечной системы — точка на ее экваторе движется со скоростью почти 100 000 километров в час. Новый результат позволяет распространить на экзопланеты соотношение между массой и скоростью вращения, определенное для планет Солнечной системы. В будущем, когда войдет в строй Европейский Сверхкрупный телескоп E-ELT, подобные методы позволят астрономам составлять подробные карты экзопланет.
Экзопланета Бета Живописца b (Beta Pictoris b) обращается вокруг звезды Beta Pictoris (также известной как HD 39060, SAO 234134 и HIP 27321). Эта звезда видна невооруженным глазом и находится примерно на расстоянии 63 световых лет от Земли в южном созвездии Живописца (Pictor).
Beta Pictoris – один из самых известных примеров звезды, окруженной каменно-пылевым диском (debris disc). Сейчас известно, что этот диск простирается на расстояние около 1000 астрономических единиц (расстояний от Земли до Солнца).
Каменно-пылевые диски Beta Pictoris состоят из пыли и по видимому являются результатом столкновений между более крупными телами, такими как молодые несформировавшиеся планеты или астероиды. Ранние наблюдения показали перекос диска, что являлось косвенным признаком наличия массивной планеты, лежащей от звезды на расстоянии от 5 до 10 астрономических единиц. Наблюдения с телескопа ALMA показали, что диск пронизан угарным газом. Как это ни парадоксально, присутствие окиси углерода, вредной для людей на Земле, может означать, что планетная система Бета Живописца в конечном итоге может стать хорошим местом для зарождения жизни.
Экзопланета Бета Живописца b была открыта почти шесть лет назад и стала одной из первых экзопланет, для которых получены прямые изображения. Она обращается вокруг своей материнской звезды на расстоянии, всего в восемь раз превышающем расстояние от Земли до Солнца. Таким образом, из всех экзопланет, для которых удалось получить прямые изображения, она ближе всех к своей родительской звезде.
Используя приемник CRIRES и телескоп VLT, группа голландских астрономов из Лейденского университета и Нидерландского Института космических исследований (SRON) впервые измерила скорость экваториального вращения экзопланеты. Оказалось, что у Беты Живописца эта скорость составляет почти 100 000 километров в час. Для сравнения, скорость точки на экваторе Юпитера примерно 47 000 километров в час (так как у Юпитера нет твердой поверхности, по которой можно было бы определять скорость вращения планеты, измерена скорость вращения экваториальной части его атмосферы), а у Земли она равна всего 1700 км/ч. Beta Pictoris b более, чем в 16 раз больше по размерам и в 3000 раз тяжелее Земли, но день на этой планете продолжается всего 8 земных часов.
“Неизвестно, отчего некоторые планеты вращаются быстро, а другие медленно”, -- говорит соавтор работы Ремко де Кок (Remco de Kok), “но наше первое измерение скорости вращения экзопланеты показывает, что тенденция, замеченная в Солнечной системе, где более массивные планеты вращаются быстрее, сохраняется и у экзопланет. Эта закономерность, по всей вероятности, отражает некоторую универсальную особенность процесса формирования планет”.
Beta Pictoris b -- очень молодая планета, ей всего около 20 миллионов лет (нашей Земле уже 4.5 миллиарда!). Предполагается, что с течением времени экзопланета будет охлаждаться и сжиматься, из-за чего ее вращение еще убыстрится. С другой стороны, на вращение планет могут влиять и другие процессы – например, вращение Земли замедляется с течением времени вследствие приливных взаимодействий с Луной.
Астрономы используют прецизионные методы спектроскопии высокого разрешения, чтобы расщепить свет на составляющие его цвета, соответствующие различным длинам волн светового спектра. Явление, называемое эффектом Допплера (или допплеровским смещением) позволило исследователям по измерению смещений длин волн определенных линий спектра установить, что различные части планеты движутся с различными скоростями и в противоположных направлениях относительно наблюдателя. Исключительно тщательно устранив влияние гораздо более яркой родительской звезды, ученые смогли выделить ту часть сигнала, которая была связана с вращением планеты.
“Мы измерили длины волн излучения, исходящего от планеты, с точностью до одной стотысячной доли, и в результате наши измерения смогли «почувствовать» допплеровские сдвиги, связанные с вращением планеты”, -- говорит ведущий автор работы Игнас Снеллен (Ignas Snellen). “С помощью этого метода мы обнаружили, что различные части поверхности планеты движутся к нам или от нас с различными скоростями, что может объясняться только осевым вращением планеты“.
Этот метод тесно связан с техникой так называемой допплерографии, или построения допплеровских изображений, которая уже несколько десятилетий используется для картографирования поверхностей звезд. В частности, недавно этим методом была построена карта поверхности коричневого карлика [8] Luhman 16B (eso1404). Регистрация быстрого вращения Беты Живописца b дает возможность предполагать, что в будущем мы сможем строить настоящие глобальные карты таких планет, отмечая на них даже облачные структуры и крупномасштабные бури.
“С рекордным разрешением и чувствительностью телескопа E-ELT и изображающего спектрографа высокой дисперсии эта методика может применяться к гораздо большей выборке экзопланет. С запланированным для E-ELT приемником METIS (Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph) мы сможем создавать карты даже для планет гораздо меньших размеров, чем Beta Pictoris b”, -- говорит научный руководитель проекта METIS и соавтор новой работы Бернгард Брандль (Bernhard Brandl).
Источник |
