Старатели экзопланетного золота

4 планеты на орбитах вокруг  HR 8799. Звезда закрыта специальной заслонкой. Снимок композитный, состоит из наложения фотографий. сделанных на 30 разных длинах волн инфракрасного диапазона.

на основе материала Просеивание атмосфер далеких миров,

Лаборатория Реактивного Движения, 9 мая 2013 года

Давно прошли времена, когда все известные экзопланеты можно было посчитать на пальцах одной руки. С общим количеством в 800 подтвержденных и еще 2700 кандидатов в экзопланеты, глаза уже разбегаются... И их нельзя просто разложить по полочкам или пришпилить на стенку булавкой, как бабочек, изучение экзопланет - по-прежнему очень трудное дело.

Один из прорывов последних лет - прямое наблюдение экзопланет. Наземные телескопы начали делать семейные фотографии планетных систем, где планеты позируют в разных конфигурациях рядом со своей звездой. Но астрономам этого мало, их интересует состав планет и их атмосфер. 

Поэтому на наземные телескопы стали ставить инфракрасные камеры вместе со спектрографами. Одним из таких проектов стал Проект 1640 - на обсерватории Паломар недалеко от Сан-Диего.

"Всего лишь за один час мы смогли получить точную информацию о составе четырех планет у очень яркой звезды" - говорит Гаутам Васишт (Gautam Vasisht) из Лаборатории Реактивного Движения, один из авторов статьи в Астрофизическом Журнале. "Звезда в сотни раз ярче планет, и нам пришлось разработать метод, с помощью которого можно убрать ее ослепительный свет и отделить от него исключительно тусклый свет экзопланет."

Помимо спектрографии инфракрасного диапазона, разрабатываются и другие стратегии изучения состав атмосфер планет-гигантов. Например, сейчас телескопы Спитцер и Хаббл наблюдают транзит таких планет по диску звезд, когда свет звезд пронизывает атмосферу планет, давая в спектрах линии, которые покажут их химический состав. Пока мы можем это делать только для планет-гигантов, но с появлением Космического Телескопа Джеймса Уэбба, должны добраться и до планет земного типа.

А пока в этом исследовании говорится о большой звезде HR 8799 с 4 планетами-гигантами на орбитах, три из которых были открыты на телескопах Кек и Гемини в 2008 году, а четвертая - тоже на Кеках в 2010м.

Эта, последняя, явилась проявлением высокого мастерства наблюдателей, ибо была открыта методом прямых наблюдений (подавляющее большинство экзопланет открывают непрямыми методами, как мы знаем). 

Но для определения состава атмосферы планет, просто фотографии недостаточно. Поэтому в дело вступили спектрографы, которые требуют еще больше света от планет, и, значит, еще более качественного блокирования света материнской звезды.

У проекта 1640 для этого есть свой собственный парк приборов. Во-первых, это коронограф, чтобы маскировать свет звезды, во-вторых - продвинутая система адаптивной оптики, которая убирает размытие изображений атмосферой, делая миллионы тонких подстроек формы двух зеркал в секунду., в-третьих - фотографический спектрограф, который записывает 30 изображений инфракрасного спектра одновременно (прим. перев. - может, речь идет о 30 разных частотах ИК-спектра? :-\), и в-четвертых - датчик на грани науки и искусства, который еще дополнительно деформирует зеркала, чтобы бороться с рассеянием света.

Как результат, было установлено, что даже несмотря на то, что у четырех планет почти одинаковая температура, состав их атмосфер весьма различен - в некоторых обнаружен метан, а также, что очень неожиданно - аммиак (прим. перев. метан, кстати говоря, является продуктом жизнедеятельности многоклеточных организмов - коров, например. И хотя, тут, скорее всего, не тот случай, все равно наличие метана очень радует)

В идеале исследователи хотят найти еще молодые планеты, у которых еще осталось достаточно тепла после формирования, чтобы давать дополнительный инфракрасный свет, который так нужен спектрографам. Вторым направлением поиска являются планеты на достаточно больших расстояниях, чтобы упростить подавление света звезд.

"Мы ищем пока большие планеты на больших расстояниях от звезд" - говорит Васишт. "По мере совершенствования нашей технологии, мы сможем получать молекулярный состав меньших и немного более старших газовых планет."

Планеты еще меньшей массы - вплоть до массы Сатурна - будут предметом исследований телескопа Джеймса Уэбба. 

"Планеты земного типа слишком малы и слишком близки к своим звездам для нашей технологии и даже для Джеймса Уэбба" - говорит Чарльз Бейкман (Charles Beichman), соавтор статьи, и исполнительный директор Института Экзопланетологии в Калтехе. "Задача определения химического состава атмосферы экзопланет размером с Землю - дело миссии будущего под названием Искатель Планет Земного Типа"

Хотя большие планеты не могут быть колыбелями жизни, их изучение дает астрономам важную информацию о том, как же должны формироваться маленькие планеты с твердой поверхностью.

"Внешние планеты-гиганты управляют судьбой меньших, размером с Землю. Гиганты могут передвигаться ближе к своей звезде, и в этом процессе они могут даже выбрасывать меньшие наружу из планетной системы. Мы изучаем горячие юпитеры перед тем, как они мигрируют, в надежде понять, как они могут влиять на судьбу внутренних" - говорит Васишт.