Збираємо базу IT-компаній. Приєднуйтесь 👇

Восемь Юпитеров в одном: почему открытие исследовательницы Ольги Захожай и ее команды может изменить представление о формировании планет

Группа астрономов во главе с Ольгой Захожай (Институт астрономии Макса Планка, Гейдельберг, Германия, и Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев) открыла экзопланету под названием HD 114082 со своеобразным набором свойств, который может изменить космолог. dev.ua разбирался в вопросе.

1 комментарий
Восемь Юпитеров в одном: почему открытие исследовательницы Ольги Захожай и ее команды может изменить представление о формировании планет

Группа астрономов во главе с Ольгой Захожай (Институт астрономии Макса Планка, Гейдельберг, Германия, и Главная астрономическая обсерватория НАН Украины, Киев) открыла экзопланету под названием HD 114082 со своеобразным набором свойств, который может изменить космолог. dev.ua разбирался в вопросе.

Чем экзопланеты напоминают Тони Старка

За экзотическим словом «экзопланета» кроется обычный антропоцентризм, то есть желание ставить человека и место его жизни в «центр Вселенной».

«Экзо» — это внешний, как в слове «экзоскелет» (например, костюм Тони Старка, Железного Человека — это классический экзоскелет). В случае с планетами речь идет о небесных телах, расположенных за пределами Солнечной системы. То есть, экзопланеты вращаются в других звездных системах или вообще путешествуют сами по себе по Галактике.

Ты серьезно решил объяснять, что такое экзопланеты на мне? Конечно, я обожаю науку! Фото: britannica, Marvel Studios

Как говорят в NASA, первое возможное доказательство существования экзопланеты было замечено в 1917 году — впрочем, наличие экзопланеты у звезды Ван Маанена, белого карлика, находящегося примерно в 14 световых годах от Земли, пока не подтверждено. Астрономы видели лишь загрязнение внешней атмосферы — фотосферы — белого карлика тяжелыми металлами, которых там не должно быть: гравитация небесного тела должна «втянуть» их внутрь. Сейчас считается, что такой спектр мог быть вызван остатками соседней экзопланеты, которую гравитация звезды растерла в пыль, которая теперь падает на звезду.

«Может быть, это первая экзопланета», написано о звезде Ван Маанена. Фото: NASA

Впрочем, сама мысль о том, что вокруг этих светлых точек на небе могут быть свои Земли, появилась гораздо раньше. «Это пространство мы объявляем бесконечным… В нем бесконечность миров такого же рода, как и наш собственный», — писал Джордано Бруно в 1584 году.

Ошибочные и реальные экзопланеты

В 19 веке также звучали заявления об открытии экзопланет — в 1855 году Уильям Стивен Джейкоб из Мадрасской обсерватории Ост-Индской компании сообщил, что заметил орбитальные аномалии двойной звезды в системе 70 Змееносца. В 1890-х годах Томас Джеферсон Джексон Си заявил, что орбитальные аномалии доказали существование темного тела в системе 70 Змееносца с 36-летним периодом вокруг одной из звезд. Затем Питер ван дер Камп в 50–60 годах заявил об открытии экзопланет странствующей звезды Барнарда (на эту тему можете почитать замечательные космооперы Джека Уильямсона, открывшего эти планеты до ван дер Кампа). Впрочем, все это потом сочли ошибкой.

«Космический Легион» Джека Уильямсона описывает, как люди воюют с пришельцами из Барнарда. Фото: AbeBook

Первое опубликованное открытие, получившее дальнейшее подтверждение, было сделано в 1988 году канадскими астрономами Брюсом Кэмпбеллом, Г.А.Х. Уокер и Стивенсон Янг из Университета Виктории и Университета Британской Колумбии. Они уже не кричали об этом на весь мир, однако осторожно заявили, что наблюдения за радиальной скоростью показали планету, вращающуюся вокруг Гаммы Цефея. Конечно, это восприняли со скепсисом, но в 1990 году появились дополнительные наблюдения, а уже в 2003 году планету у звезды подтвердили.

А 9 января 1992 года радиоастрономы Александр Вольщан и Дейл Фрейл объявили об открытии двух планет, вращающихся вокруг пульсара PSR 1257+12. Это открытие подтвердили и теперь считают первым окончательным фактом обнаружения экзопланет. По состоянию на 2 декабря 2022 года известно о 5288 подтвержденных экзопланетах в 3899 планетных системах. Ближайшие экзопланеты расположены в 4,2 световых лет от Земли и вращаются вокруг Проксимы Центавра, ближайшей к Солнцу звезды.

Как найти экзопланету

Как вы понимаете, непросто. Мы и планеты Солнечной системы открывали достаточно долго, а здесь речь идет об объектах, которые находятся очень далеко. Впрочем, человечество — на то и человечество, что умеет делать почти невозможные штуки.

Искать прямым методом — то есть очень присматриваясь, можно. Планеты — тусклые. Звезды — яркие. Солнце примерно в миллиард раз ярче планет, отражающих его свет. Поэтому если рядом есть очень яркая лампочка и очень тусклая лампочка, вероятно, вы видите экзопланету. Впрочем, это тяжело: нужно блокировать свет звезды и оставить свет планеты. Поэтому обычно мы можем увидеть очень большую экзопланету (больше Юпитера), которая находится далеко от своей звезды.

Но большинство экзопланет открыто косвенными способами:

  • Транзитный способ. Это когда экзопланета проходит перед звездой, закрывает ее и наблюдатель видит, как падает яркость звезды.
  • Радиально-скоростной или доплеровский метод. Экзопланета крутится вокруг звезды, а звезда тоже не стоит на месте и двигается вокруг центра масс системы. Изменение радиальной скорости движения звезды указывает, есть там какое-то небесное тело, которое ее «поддергивало» или нет.
  • Метод изменения времени транзита. Если в системе несколько экзопланет, они влияют друг на друга, поэтому наблюдая за движением доказанной экзопланеты, можно увидеть, «дергает» ее какой-нибудь скрытый сосед.
  • Метод гравитационного микролинзирования. Если говорить метафорами, из-за капли воды на камере смартфона можно зафоткать микрообъект. В космосе такой «каплей» становится гравитация звезд, которая искажает пространство времени и концентрирует поток фотонов от более отдаленных объектов. То есть если одна звезда (линза) находится перед другой (фоновой), она превращается в гигантскую космическую лупу. И когда вы наблюдаете за этой линзой, то можете увидеть, что фоновая звезда видна то лучше, то хуже, потому что гравитация линзы изменяется из-за прохождения планеты.
  • Астрометрия. Это точное измерение положения звезды на небе и наблюдение, как это положение меняется из-за гравитационного влияния планеты.
  • Хронометраж пульсара. Пульсары «фонят» радиоволнами. Если там есть планеты, они дадут аномалии синхронизации радиоимпульсов. Так открыли те же официальные экзопланеты.
  • Сменная синхронизация звезд (частота пульсации). Как и пульсары, некоторые звезды время от времени проявляют активность, обычно это периодический процесс, сравнимый с лампочкой новогодней гирлянды — если мы видим, что лампочка начала мигать по-другому, значит, что-то ей помогает.
  • Модуляции отражения/излучения. Когда планета вращается очень близко к звезде, она улавливает значительное количество звездного света, а затем вариации. Можно увидеть изменение количества этого света, или большее свечение с одной стороны планеты, который повернут к звезде и нагревается лучше.
  • Релятивистское излучение. Яркость звезды меняется, когда планета приближается или отдаляется от своей главной звезды.
  • Эллипсоидные вариации. Массивные планеты, расположенные вблизи своих звезд-хозяев, могут несколько деформировать форму звезды, что изменяет ее яркость в зависимости от того, как звезда вращается вокруг земли.
  • Поляриметрия. Поляризованный свет, отраженный от планеты, отделяется от неполяризованного света, излучаемого звездой.
  • Кругозвездные диски. Многие звезды носят «платья» из космической пыли — обломков астероидов и комет. Пыль поглощает свет и излучает его в инфракрасном спектре. Наблюдение за диском может обнаружить планету.

Что такое «зона Золотоволоски»?

Я не зря вспоминал о Джеке Уильямсоне и его космооперах, потому что самый интересный вопрос, возникающий у ученых, да и вообще у людей: может ли там быть жизнь?

В астрономии и астробиологии околозвездная населенная зона (CHZ) или просто жилая зона — это диапазон орбит вокруг звезды, в пределах которого поверхность планеты может поддерживать жидкую воду при достаточном атмосферном давлении. Бенчмарк — это мы: положение Земли и количество энергии излучения от Солнца. Поскольку жидкая вода важна для биосферы, логично предположить, что другие планеты в подобной зоне могут поддерживать внеземную жизнь. Может быть, даже разумное.

Жилищную зону называют также «зона Златоволоски» — как в сказке «Три медведя» о девочке, которая выбирает себе еду и спальное место в берлоге трех медведей, игнорируя «экстремальные» (слишком большие, малые, горячие и холодные) предметы и останавливаясь на подходящем.

Златоволоска убегает от космического экстрима. Скрин: YouTube

Что же открыли астрономы во главе с украинкой?

Теперь, когда мы более или менее разобрались с экзопланетами, можно понять, почему открытие команды Ольги Захожай имеет столь большое значение для науки.

Планета HD 114082 b, как и подобает газовым гигантам типа Юпитера, имеет размер Юпитера, но ее масса слишком велика — как восемь Юпитеров. И она немного разрушает современные космологические модели, потому что считается, что это слишком. «По сравнению с принятыми на данный момент моделями, HD 114082 b примерно в два-три раза более плотный, чем должен быть молодой газовый гигант, которому всего 15 миллионов лет», — говорит Ольга Захожай, главный автор исследования. Средняя плотность этой газовой планеты вдвое больше, чем у Земли, что удивительно, потому что мы живем на каменистой планете с железо-никелевым ядром, а Юпитер почти полностью состоит из водорода и гелия — самых легких элементов во Вселенной.

«HD 114082 b на данный момент является самым молодым известным газовым гигантом с установленной массой и радиусом», — подчеркивает Захожай.

Как создаются планеты

Давайте разберемся, как вообще возникают планеты. У нас есть молодая центральная звезда, вокруг которой крутится немало разогретого вещества. Планеты типа Земли — твердые — сначала создают твердое ядро, затем это ядро ​​всасывает вещество, высасывает все рядом, успокаивается, и наконец лавовый шарик начинает охлаждаться. Это — «холодный старт».

С большими планетами, в общем, происходит немного по-другому: ядра нет, а пространство растягивает само вещество, собранное в одном месте. Поскольку это большая штуковина, то и вещества она засасывает больше, пока не превращается в газовый гигант. Это — «горячий старт».

Считается, что землеобразные планеты создаются в холодном старте, а газовые гиганты — в горячем старте. Впрочем, как показывает пример новооткрытой экзопланеты, кажется, есть исключения.

«Мы считаем, что гигантские планеты могут формироваться двумя возможными способами, — говорит Ральф Лаунхардт, соавтор из Института Макса Планка. — Оба проходят внутри протопланетного диска газа и пыли, распределенной вокруг молодой центральной звезды».

То есть иногда каменное ядро ​​находится в столь «питательном» месте, что его гравитация засасывает все больше и больше газа — так появляется газовый гигант с каменистым ядром.

Странная планета

HD 114082b не соответствует ожиданиям астрономов. Его сочетание массы и размера несовместимо с картинкой горячего старта. Кажется, он лучше соответствует сценарию холодного старта. Интересно, что другие, несколько старшие кандидаты, цитируемые в других исследованиях, демонстрируют такое же поведение. Впрочем, это не значит, что нам нужно отказаться от горячего старта полностью. «Слишком рано отказываться от понятия горячего старта, — объясняет Ральф Лаунхардт. — Все, что мы можем сказать, это то, что мы все еще не очень хорошо понимаем формирование планет-гигантов. Понятно, что по сравнению с текущими моделями, HD 114082 b слишком мал для своей массы. Либо у него очень большое твердое ядро, либо модели неправильные».

Свойства экзопланеты HD 114082 b:

  • Название: HD 114082 b
  • Расстояние от Земли: 310 световых лет
  • Созвездие: Кентавр
  • Масса: 8,0±1,0 Массы Юпитера
  • Радиус: 1,00±0,03 Радиусы Юпитера
  • Возраст: 15 ± 6 миллионов лет
  • Период обращения: 109,8 ± 0,4 дня
  • Большая полуось орбиты: 0,51±0,01 au
  • Метод обнаружения: радиальная скорость

HD 114082 b вращается вокруг своей солнцевидной материнской звезды в течение 110 дней на расстоянии примерно 0,5 астрономических единиц (расстояние от Земли до Солнца — это одна астрономическая единица).

HD 114082 b является одной из трех молодых планет-гигантов до 30 миллионов лет с известными массами и размерами. И все они несовместимы с наиболее распространенными моделями горячего старта.

«Хотя для подтверждения этой тенденции нужно больше таких планет, мы считаем, что теоретики должны начать переоценку своих расчетов, — говорит Захожай. — Это увлекательно, как результаты наших наблюдений возвращаются к теории формирования планет. Они помогают улучшить наши знания о том, как растут эти гигантские планеты, и подсказывают нам, где есть пробелы в нашем понимании».

Помните NASA разбила целый космолит об астероиде в прямом эфире? Пришли фото как это было
Помните, NASA разбила целый космолит об астероиде в прямом эфире? Пришли фото, как это было
По теме
Помните, NASA разбила целый космолит об астероиде в прямом эфире? Пришли фото, как это было
Божество звездолет обломок планеты: что человечество знает о Луне и как собирается туда возвращаться
Божество, звездолет, обломок планеты: что человечество знает о Луне и как собирается туда возвращаться
По теме
Божество, звездолет, обломок планеты: что человечество знает о Луне и как собирается туда возвращаться
Ура мы действительно умеем отклонять астероиды: NASA подтвердило смену орбиты после удара DART
Ура, мы действительно умеем отклонять астероиды: NASA подтвердило смену орбиты после удара DART
По теме
Ура, мы действительно умеем отклонять астероиды: NASA подтвердило смену орбиты после удара DART
Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
По теме
Читайте главные IT-новости страны в нашем Telegram
dev.ua запускає джобборд з акційною пропозицією для IT-роботодавців

Надсилайте вакансії

Мы запускаем рассылку об украинском IT-комьюнити. Оставьте email, чтобы понимать больше. Премьера — скоро!
Спасибо! На указанный адрес отправлено письмо для подтверждения подписки.
Читайте также
Нужно что-нибудь надежное и стабильное в хаотическом мире? Обратите внимание на гравитацию: она была одинакова всегда
Нужно что-нибудь надежное и стабильное в хаотическом мире? Обратите внимание на гравитацию: она была одинакова всегда
Нужно что-нибудь надежное и стабильное в хаотическом мире? Обратите внимание на гравитацию: она была одинакова всегда
Исследователи темной энергии доказали, что одна из основных сил — гравитация — оставалась константой всегда. Это значит, что Эйнштейн был прав, а нам придется разбираться, что именно стоит за нынешним расширением Вселенной. Universe Today публикует обширную историю об этом открытии. dev.ua дает основное.
1 комментарий
Держитесь подальше от колбасок, если вы мужчина, советует исследование на 200 000 участников
Держитесь подальше от колбасок, если вы мужчина, советует исследование на 200 000 участников
Держитесь подальше от колбасок, если вы мужчина, советует исследование на 200 000 участников
1 комментарий
Репост новостей заставляет нас считать себя умнее, но это не так. С лидерами мнений тоже работает, показывает новое исследование
Репост новостей заставляет нас считать себя умнее, но это не так. С лидерами мнений тоже работает, показывает новое исследование
Репост новостей заставляет нас считать себя умнее, но это не так. С лидерами мнений тоже работает, показывает новое исследование
Обмен новостными статьями с друзьями и подписчиками в социальных сетях побуждает людей полагать, что они знают о темах этих статей больше, чем они знают на самом деле. И это работает с активными пользователями Facebook, что ставит под вопрос осведомленность ваших любимых лидеров мнений. Об этом свидетельствует исследование ученых из Техасского университета в Остине. Кстати, обязательно покажите статью своим друзьям и репостните в соцсетях.
Выключите синий свет: ученые говорят, что он может ускорить старение
Выключите синий свет: ученые говорят, что он может ускорить старение
Выключите синий свет: ученые говорят, что он может ускорить старение

Хотите сообщить важную новость? Пишите в Telegram-бот

Главные события и полезные ссылки в нашем Telegram-канале

Обсуждение

Комментарий скрыт за нарушение правил комментирования.