Планета и ее спутник, проходящие по диску звезды,
глазами художника.

 

_ Американский ученый предложил новую методику определения массы звезды, у которой есть планета со спутником. Методика основана на использовании законов Кеплера, описывающих движение планет. Статья исследователя опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а коротко суть работы изложена в пресс-релизе Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра.

Астроном предложил вычислять массу звезд, по диску которых проходят их планеты со спутниками (такое прохождение называют транзитом). Планета и спутник, если он достаточно крупный, закрывают от наблюдателя часть света звезды. Анализируя, насколько сильно планета блокирует излучение, ученые могут вычислить ее характеристики ( например, размер ), однако для максимально точного их определения исследователям необходимо точно знать размер звезды. Обычно астрономы определяют его, ориентируясь на предсказания различных моделей.

Автор новой работы предложил способ определять характеристики звезды по результатам непосредственных наблюдений за прохождением планеты по диску звезды. Собрав и проанализировав эти данные, астрономы узнают орбитальные периоды планеты и ее спутника, высоты их орбит относительно размеров звезды, а также их размеры относительно размеров светила.

Подставляя эти данные в уравнение третьего закона Кеплера, ученые могут узнать плотность звезды и планеты. Так как плотность тела - это его масса, умноженная на объем, зная отношение плотностей и отношение размеров звезды и планеты, астрономы могут вычислить отношение их масс. Соотнеся это значение со скоростью, с которой звезда совершает колебания под воздействием гравитации планеты, можно вычислить массу звезды.

Пока метод не применялся на практике, так как астрономы еще не обнаружили ни одной звезды, по диску которой проходили бы и планета и спутник (всего ученые нашли около 90 звезд, по диску которых проходят планеты). Астрономы рассчитывают, что искать спутники у экзопланет сможет телескоп "Кеплер", запущенный в 2008 году. Недавно другой коллектив астрономов сумел определить массы двух внесолнечных планет, используя только переданные "Кеплером" данные.

телескоп "Кеплер"

"Кеплер" впервые взвесил две экзопланеты

Астрономы, работающие с данными телескопа "Кеплер", впервые сумели оценить массы планет, опираясь только на переданную телескопом информацию. Статья исследователей появилась в журнале Science.
Коротко о работе пишет New Scientist.

"Кеплер", запущенный в космос в мае 2009 года, ищет внесолнечные планеты, или экзопланеты, при помощи транзитного метода. Телескоп постоянно "смотрит" на один и тот же участок неба и следит за яркостью звезд (всего "Кеплер" наблюдает около 4,5 миллиона светил). Если вокруг звезды обращаются планеты, то, проходя по диску светила, они будут закрывать часть ее излучения. Оценивая параметры снижения яркости звезды, ученые могут установить такие характеристики экзопланет, как их размер и период обращения. Подробнее о работе "Кеплера" можно прочитать тут - lenta.ru/articles/2009/03/09/kepler.

До сих пор для определения массы найденных "Кеплером" планет специалистам была необходима дополнительная информация, которую они получали от других телескопов. Ученые собирали данные о гравитационном влиянии планет на "хозяйскую" звезду - движение планеты приводит к периодическим изменениям положения светила.

 

 

Авторы нового исследования анализировали данные о планетах, обращающихся вокруг звезды Kepler-9, которая удалена от Солнечной системы на 2 тысячи световых лет. Ученые выяснили орбитальные периоды двух планет Kepler-9b и Kepler-9c - оказалось, что они составляют 19,2 и 38,9 дня соответственно ( планеты находятся друг с другом в так называемом орбитальном резонансе ).

Используя собранные "Кеплером" данные, специалисты определили, что времена, за которые планеты совершают один оборот вокруг звезды, непостоянны - сдвиги происходят из-за взаимного гравитационного влияния планет друг на друга. Ориентируясь на имеющиеся данные, астрономы вычислили, что массы Kepler-9b и Kepler-9c слегка больше массы Сатурна. Кроме того, ученые не исключают, что в система звезды Kepler-9 есть третья планета массой около 1,5 земной массы.

Недавно информация, переданная телескопом "Кеплер", стала поводом для скандала - СМИ растиражировали сообщение о том, что телескоп, вероятно, обнаружил 140 похожих на Землю планет. Позже автор этого сообщения выступил с опровержением этих слухов.

Подготовка телескопа "Кеплер" к старту

 

 

_ Астрономы из США и Великобритании установили, что область с наибольшей температурой на экзопланете 50 Андромеды b располагается совсем не там, где ей положено быть.

50 Андромеды b удалена примерно на 44 световых года от Земли и обращается по орбите вокруг звезды — аналога Солнца. Экзопланета считается типичным «горячим Юпитером» и, как и многие другие объекты такого типа, постоянно повёрнута к светилу одной стороной. Её орбитальный период составляет 4,6 дня.

Логично предположить, что наиболее «горячей» областью экзопланеты должна быть та, что находится ближе всего к звезде и смотрит прямо на неё. Учёным, однако, уже известны примеры смещения этих областей, предположительно вызванного действием ветров.

Авторы наблюдали звезду и её экзопланету в феврале 2009 года, регистрируя общий поток ИК-излучения на длине волны 24 мкм, испускаемого двумя телами, с помощью фотометра MIPS космического телескопа «Спитцер». Если поток периодически изменяется, а временные параметры изменений позволяют связать их с движением планеты по орбите, можно говорить о том, что разные области 50 Андромеды b излучают по-разному.

 

«Горячая» область (обозначена более яркими цветами) планеты 50 Андромеды b
( иллюстрация НАСА / JPL-Caltech ).

 

_ При обработке данных ученые, как и ожидалось, обнаружили отвечающее орбитальному движению экзопланеты периодические колебания. Интересно другое: «горячая» область у 50 Андромеды b оказалась сдвинута на целых 80 градусов от расчётной точки; другими словами, она находится примерно в том месте,
где встречаются «дневная» и «ночная» стороны планеты.

«Это совершенно неожиданный результат, — говорит не принимавший участия в работе сотрудник Лаборатории реактивного движения ( Jet Propulsion Laboratory ) Майкл Вернер ( Michael Werner).

— Мы, очевидно, ещё очень плохо представляем себе процессы, развивающиеся на “горячих Юпитерах”».
У астрономов есть некоторые предположения о том, что привело к смещению «горячей» области, но установить истинные причины этого невозможно — не хватает данных.

Орбитальное движение 50 Андромеды b:

 

Информация со «Спитцера». Как видно, лучше всего экспериментальным данным соответствует
кривая со смещением на 80 градусов. ( Иллюстрация НАСА / JPL-Caltech / UCLA.)

_ Полная версия отчёта будет опубликована в издании The Astrophysical Journal;
препринт статьи можно скачать с сайта - arxiv.org/pdf/1008.0393v1.
_ Подготовлено по материалам Лаборатории реактивного движения.