меню содержание news239 news240 news241
Вселенная забита двойниками Земли
|
Землеподобные планеты могут порождаться так называемыми горячими юпитерами. По крайней мере,
так получается в теории. Правда, хотя модель получила практическое подтверждение, пока к ней нель-
зя относиться, как к догме. Тем более, что до действительного понимания планетообразующих процес-
сов астрофизикам ещё далеко.
Более трети звездных систем, к которым принадлежат выявленные к настоящему времени за предела-
ми Солнечной системы газовые гиганты, могут содержать в себе и планеты земного типа. Поверх-
ность таких планет ( их называют пригодными для жизни экзопланетами ) должна быть, по-видимому,
покрыта большими океанами воды, способными обеспечить зарождение и поддержание каких-либо
форм жизни.
Согласно данным нового исследования, опубликованного в Science, землеподобные планеты – самое
обыкновенное явление, только искать их надо в тех звездных системах, в которые входят так называе-
мые горячие юпитеры.
Первые результаты своих изысканий ученые предъявили на встрече астробиологов NASA в Вашинг-
тоне в апреле 2006 года.
Горячие юпитеры двигаются совсем рядом со своей звездой, иногда даже ближе, чем Меркурий к
Солнцу. По словам астрофизика Шона Раймонда из университета Колорадо в Боулдере, соавтора ис-
следования, первоначальное образование горячих юпитеров предположительно происходило вдалеке
от своей звезды, но затем они постепенно мигрировали в ее сторону.
На этом этапе формирования звездной системы протопланетное облако, имеющее форму диска, насе-
ляли небольшие астероиды, обломки скалистых пород и глыбы льда. Круша окружающий космос своей
гравитацией, горячие юпитеры двигались к своим солнцам и попутно способствовали возникновению
землеподобных планет, которые буквально слипались из этого космического мусора. Ледяные тела ста-
ли источниками океанов.
Ранее считалось, что при миграции горячие юпитеры неизбежно поглотят или рассеют все каменис-
тые планетезимали по пути. Новые данные заставляют предположить, что " газовые гиганты стали
главными игроками в планетарном бильярде ", - как образно говорит Раймонд.
Раймонд и его коллеги Ави Манделл, сотрудник Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте и
Пенсильванского государственного университета, и Стейн Сигурдссон также из Центра Годдарда вы-
полнили компьютерное моделирование перемещений газовых юпитеров в период формирования пла-
нет их звездных систем. Моделирование опровергло существующие представления о начальном пери-
оде формирования звездных систем с горячими юпитерами.
Для начала исследователи взяли тысячу виртуальных объектов размером с Луну, "сделанных" из скал и
льда, и в течение восьми месяцев имитировали их развитие в течение 200 млн лет.
Ученые пришли к заключению, что примерно в каждой третьей из известных планетарных систем мог-
ли образоваться планеты земного типа в пригодной для обитания зоне за горячим юпитером ( вероят-
но, имеется в виду вблизи эффективной земной орбиты ).
В пригодной для жизни зоне не слишком жарко, чтобы вода не испарилась с поверхности планеты, и
не слишком холодно, чтобы она не замерзла, а осталась в жидком состоянии.
Эффективная земная орбита - орбита, на которой планета, во всем подобная Земле, имела бы климат,
аналогичный земному.
На рисунке Шоном Раймондом представлены в сравнении Солнечная система с Землей (сверху) и ги-
потетическая звездная система с горячим юпитером и землеподобной планетой, покрытой океанами,
за ним (внизу). Кроме того, как показало моделирование, вблизи горячих юпитеров кроме планет зем-
ного типа формируются и скалистые образования – так называемые горячие земли.
Теоретическую выкладку подтверждает наблюдение астрономов университета Беркли во главе с Джеф-
фри Мэрси (Marcy).
В 2005 году они обнаружили в соседней звездной системе "горячую землю", радиус которой вдвое
больше нашей Земли и которая двигалась на расстоянии лишь 3,2 млн км от звезды-хозяйки.
Размер горячей земли может в пять раз превышать величину нашей планеты. Согласно компьютерной
модели, формироваться они могут на удивление быстро, всего за каких-то 100 тыс. лет (для сравнения:
планете земного типа требуется на это не менее 200 млн лет).
Поначалу на горячих землях в 100 раз больше воды, чем на Земле сегодня, и низкий уровень содержа-
ния железа, что имеет значение для развития и насыщения кислородом атмосферы. Однако, в отличие
от землеподобных планет, они вряд ли послужили бы источником жизни: близость к своей звезде пос-
тепенно иссушает планету.
Около 40% из всех найденных на сегодня экзопланет (таковых около 200) представляют собой горячие
юпитеры. Поэтому и землеподобных планет должно быть много.
Правда, доля юпитеров, видимо, вскоре будет уменьшаться по мере открытия все более и более мелких
планет, заметил Раймонд.
Ряд экспертов призывает с осторожностью относиться к его теоретизированиям.
" В конце концов, единственная планетарная система, которую мы фактически можем увидеть, – наша
собственная ", – напоминает Ник Вулф, астроном из университета Аризоны в Тусоне. Современное
понимание процессов, участвующих в образовании звездных систем, все еще остается в зародышевом
состоянии, подчеркнул он.
ссылка:
gazeta.ru/science/2006/09/09_a_793227.shtml
membrana.ru/lenta/?6409
news.nationalgeographic.com/news/2006/09/060907-hot-jupiters.html
Найдена галактика с максимальным красным смещением спектра
|
Американские и японские астрономы сообщили об открытии нескольких галактик, которые сформиро-
вались еще до того, как наше Мироздание получило шанс отпраздновать свой 750-миллионнолетний
юбилей ( конечно, если бы было кому его отмечать ). Основной вывод обоих исследовательских кол-
лективов можно сформулировать буквально в нескольких словах: с одной стороны, такие галактики не-
сомненно существовали, с другой - в зонах наблюдений их оказалось заметно меньше, чем можно бы-
ло предположить. Эти результаты мы сейчас и обсудим.
Галактика IOK-1 (красное пятнышко в центре желтых квадратов), самая далекая на сегодняшний
день — 12,88 млрд световых лет от нас. Изображение с сайта subarutelescope.org
Начнем с кое-каких технических деталей. В распоряжении астрономов имеется вполне точный метод
измерения возраста сильно удаленных объектов, испускающих электромагнитное излучение. Расшире-
ние Вселенной приводит к увеличению длин (и, соответственно, уменьшению частот) любых электро-
магнитных волн - от радиоимпульсов до гамма-лучей. Причина этого явления давным-давно известна
- старый добрый эффект Доплера. Определяя расположение каких-нибудь хорошо известных линий
(например, излучения ионизированного водорода) в спектре далекой галактики или, скажем, квазара и
сравнивая его с эталонными спектрами, можно с помощью довольно простых формул установить ради-
альную скорость этого объекта относительно Земли. Эта скорость практически точно совпадает со ско-
ростью увеличения дистанции между ним и нашей Галактикой, обусловленного расширением Вселен-
ной. Не сомневаюсь, что читатели знают название этого эффекта - космологическое красное смещение.
А как насчет возраста? Тут астрономам помогает знаменитый закон Хаббла, который устанавливает
связь между взаимным расстоянием галактик (будем для определенности говорить именно о них) и ско-
ростью их разбегания. Выглядит он очень просто: скорость равна дистанции между галактиками, умно-
женной на некую величину, которая называется параметром Хаббла. Этот параметр не постоянен ( по-
этому старое называние "постоянная Хаббла" неточно), однако характер его изменения за время сущест-
вования нашей Вселенной неплохо известен.
10 самых далеких галактик, для которых измеренное красное смещение подтверждено результа-
тами спектрографии ( по состоянию на 14.09.2006 ). Таблица с сайта subarutelescope.org
С помощью закона Хаббла и данных спектрального анализа ученые вычисляют дистанцию между Зем-
лей и далекими источниками электромагнитного излучения. Сравнивая эти результаты с общеприня-
той теоретической моделью расширения Космоса, можно определить, когда именно были испущены
дошедшие до Земли фотоны. За начало отсчета принято брать момент Большого взрыва, который 13,7
миллиардов лет назад дал начало тому Миру, в котором мы имеем счастье ( или несчастье, это уж как
угодно читателю) обитать. Стоит отметить, что, согласно новейшим моделям Мегавселенной, число
таких миров по порядку величины выражается недоступным воображению числом 10500, однако это
уже совсем другая история.
В белой рамочке — галактика с красным смещением 7,4, обнаруженная в обзоре неба HUDF.
Такая она через 700 млн лет после Большого взрыва. Галактика отчетливо видна в инфракрас-
ном диапазоне (справа), но не видна в оптическом (слева). Буквы V, i, z, J, H соответствуют
разным примененным фильтрам. Изображение с сайта firstgalaxies.ucolick.org
Вернемся к космологическому красному смещению. Его принято выражать через параметр z, который
имеет очень простой смысл. Длина волны, увеличенной благодаря красному смещению, отличается
от эталонной длины ( или, что то же самое, от длины волны пришедшего на Землю излучения в мо-
мент его испускания) в 1 + z раз. Таким образом, если z = 2, то красное смещение увеличивает исход-
ную длину волны в 3 раза, а при z = 5 эта длина возрастает в 6 раз. Еще четверть века назад астрономы
практически не наблюдали объекты с z > 1, но в наши дни зарегистрированные значения этого пара-
метра превысили 6,5. Более того, уже были сообщения о наблюдении объектов с z около 10 ( что соот-
ветствует их возникновению через 500 миллионов лет после Большого взрыва ), но эти оценки были
получены только фотометрическим способом и не подкреплены куда более надежными измерениями
спектров.
Изображения четырех галактик, претендующих на красное смещение 7-8 ( мы их видим
через 750 млн лет после Большого взрыва), полученные на длинах волн 591 нм, 776 нм,
944 нм, 1119 нм и 1604 нм. Все они хорошо видны на длинах волн больше 1000 нм
( ближе к красной части спектра ) и совсем не видны на длинах меньше 800 нм ( ближе
к синей части спектра). Этот "провал" характерен для галактик с активным звездооб-
разованием с большим красным смещением и объясняется тем, что свет поглощается
большим количеством нейтрального водорода, свойственным той эпохе.
Астрономы используют этот "провал" для обнаружения галактик с большим крас-
ным смещением. Изображения из хаббловского обзора HUDF и спитцеровского GOODS.
С сайта firstgalaxies.ucolick.org
Теперь перейдем к новым публикациям, которые 14 сентября появились в журнале Nature. Сотрудни-
ки Японской национальной обсерватории сообщили о том, что им впервые удалось наблюдать галак-
тику, у которой величина красного смещения практически равна 7 (точнее, z = 6,96). Она была выбра-
на из 41 533 галактик, попавших в обзор Subaru Deep Field, и получила название IOK-1. Световые кван-
ты, которые зарегистрировала камера-спектрограф слабых объектов FOCAS ( Faint Object Camera And
Spectrograph) 8,2-метрового телескопа "Субару" (Subaru), расположенного на вершине потухшего гавай-
ского вулкана Мауна-Кеа, были испущены ионами водорода, когда возраст нашей Вселенной состав-
лял 750 миллионов лет. Масанори Айе (Masanori Iye) и его коллеги пришли к выводу, что юная галак-
тика в то время быстро росла, рождая новые звезды со скоростью десять солнечных масс в год.
28 ярких галактик с красным смещением 6 (через 900 млн лет после Большого взрыва)
из обзора HUDF. Изображение с сайта firstgalaxies.ucolick.org
Если бы плотность галактик с z = 7 была примерно такой же, что и при z = 6 ( то есть через 900 мил-
лионов лет после Большого взрыва), в просканированном японскими астрономами участке небосвода
должна была бы обнаружиться не одна галактика, а несколько, от трех до шести. Они полагают, что
эти галактики, скорее всего, там и имеются ( точнее, имелись через 750 лет после Большого взрыва ),
только остаются невидимыми из-за поглощения света нейтральным водородом.
А вот американский астрономический коллектив выдвинул другую интерпретацию. Ричард Боуэнс
(Rychard Bouwens) и Гарт Иллингворт (Garth Illingworth) из Калифорнийского университета в г. Санта-
-Круз проанализировали данные о наблюдении сверхдалеких галактик, собранные аппаратурой Кос-
мического телескопа имени Хаббла - обзорной камерой ACS (Advanced Camera for Surveys) и приемни-
ком излучения, работающим в ближнем инфракрасном диапазоне, и также мульти- спектрометром
NICMOS ( The Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) - за период с 3 сентября 2003 года по
16 января 2004 года (так называемый обзор Hubble Ultra Deep Field, HUDF). Их компьютерная програм-
ма выявила одну галактику, возникшую не позднее чем через 700 миллионов лет после Большого взры-
ва (z в диапазоне 7–8). Правда, оценка ее возраста не столь точна, как результаты японцев, поскольку
не подкреплена спектроскопическими промерами, но в целом, скорее всего, справедлива.
Участок неба, охваченный обзором Hubble Ultra Deep Field (HUDF).
Изображение с сайта en.wikipedia.org
Американские ученые, как и их японские коллеги, ожидали обнаружить куда больше галактик. Однако
наблюдаемый дефицит они объясняют иначе. По их мнению, через 700 миллионов лет после Большо-
го взрыва многие галактики еще существовали в виде сравнительно малочисленных звездных скопле-
ний, которые испускали слишком мало света даже для «Хаббла». А в течение последующих двухсот
миллионов лет эти галактики успели поднабрать новых звезд, сделались куда ярче и потому стали за-
метнее для земной аппаратуры. Боуэнс и Иллингворт считают, что дело именно в этом, а не в водо-
родной экранировке света, как полагают японцы. Впрочем, не исключено, что на самом деле тут рабо-
тают оба фактора. В общем, будущее покажет.
ссылки:
elementy.ru/news/430330
nature.com/nature/journal/v443/n7108/abs/nature05104.html
nature.com/nature/journal/v443/n7108/abs/nature05156.html
