Ученые измерили атмосферу планеты в другой солнечной системе, удаленной на 340 световых лет

Художественная концепция внесолнечной планеты «горячий Юпитер». Предоставлено: НАСА, ЕКА и Л. Хустак (STScI).

Международная группа ученых с помощью наземного телескопа обсерватории Джемини в Чили стала первой, кто непосредственно измерил количество воды и угарного газа в атмосфере планеты в другой солнечной системе, находящейся на расстоянии примерно 340 световых лет от Земли.

Группу возглавляет доцент Майкл Лайн из Школы исследования Земли и космоса Университета штата Аризона, и результаты были опубликованы сегодня (27 октября 2021 г.) в журнале. Природа.

Есть тысячи известных планет за пределами нашей солнечной системы (называемых экзопланетами). Ученые используют как космические телескопы, так и наземные телескопы, чтобы изучить, как формируются эти экзопланеты и чем они отличаются от планет в нашей солнечной системе.

Для этого исследования Лайн и его команда сосредоточились на планете «WASP-77Ab», типе

экзопланета
Экзопланета (или внесолнечная планета) – это планета, которая находится за пределами Солнечной системы и вращается вокруг звезды, отличной от Солнца. Первое предполагаемое научное обнаружение экзопланеты произошло в 1988 году, а первое подтверждение обнаружения пришло в 1992 году.

“> экзопланета называется «горячим

Юпитер
Юпитер – самая большая планета Солнечной системы и пятая планета от Солнца. Это газовый гигант с массой больше, чем все остальные планеты вместе взятые. Его название происходит от римского бога Юпитера.

“> Юпитер«Потому что они похожи на Юпитер нашей солнечной системы, но с температурой выше 2000 градусов.

Фаренгейт
Шкала Фаренгейта – это шкала температур, названная в честь немецкого физика Даниэля Габриэля Фаренгейта и основанная на шкале, которую он предложил в 1724 году. По шкале температур по Фаренгейту температура замерзания воды составляет 32 ° F, а вода закипает при 212 ° F. Разделение 180 ° F, как определено на уровне моря и стандартном атмосферном давлении.

“> Фаренгейт.

Затем они сосредоточились на измерении состава его атмосферы, чтобы определить, какие элементы присутствуют, по сравнению со звездой, вокруг которой она вращается.

«Из-за своих размеров и температур горячие юпитеры – отличные лаборатории для измерения атмосферных газов и проверки наших теорий образования планет», – сказал Лайн.

Хотя мы еще не можем отправлять космические корабли на планеты за пределами нашей солнечной системы, ученые могут изучать свет экзопланет с помощью телескопов. Телескопы, которые они используют для наблюдения за этим светом, могут находиться либо в космосе, как

Космический телескоп Хаббла
Космический телескоп Хаббла (часто называемый Хабблом или HST) является одной из великих обсерваторий НАСА и был запущен на низкую околоземную орбиту в 1990 году. Это один из крупнейших и наиболее универсальных используемых космических телескопов с 2,4-метровым зеркалом и четыре основных прибора, которые наблюдают в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областях электромагнитного спектра. Он был назван в честь астронома Эдвина Хаббла.

“> Космический телескоп Хаббла, или с земли, как телескопы обсерватории Близнецы.

See also  Avril Lavigne - Breakaway (Official Lyric Video) - YouTube

Лайн и его команда активно участвовали в измерении атмосферного состава экзопланет с помощью телескопа Хаббла, но получить эти измерения было непросто. Мало того, что существует жесткая конкуренция за время телескопа, инструменты Хаббла измеряют только воду (или кислород), и команде также необходимо было собрать измерения оксида углерода (или углерода).

Именно здесь команда обратилась к телескопу Gemini South.

«Нам нужно было попробовать что-то другое, чтобы ответить на наши вопросы», – сказал Лайн. «И наш анализ возможностей Gemini South показал, что мы можем получить сверхточные атмосферные измерения».

Gemini South – это телескоп диаметром 8,1 метра, расположенный на горе в чилийских Андах под названием Серро Пачон, где очень сухой воздух и незначительная облачность делают его основным местом расположения телескопа. Он находится в ведении NOIRLab Национального научного фонда (Национальная исследовательская лаборатория оптико-инфракрасной астрономии).

Используя телескоп Gemini South и инструмент под названием Immersion GRating INfrared Spectrometer (IGRINS), команда наблюдала тепловое свечение экзопланеты, когда она вращалась вокруг своей звезды-хозяина. С помощью этого прибора они собрали информацию о наличии и относительном количестве различных газов в его атмосфере.

Подобно метеорологическим и климатическим спутникам, которые используются для измерения количества водяного пара и углекислого газа в атмосфере Земли, ученые могут использовать спектрометры и телескопы, такие как IGRINS на юге Близнецов, для измерения количества различных газов на других планетах.

«Пытаться выяснить состав атмосферы планеты – все равно что раскрыть преступление по отпечаткам пальцев», – сказал Лайн. «Смазанный отпечаток пальца на самом деле не слишком сужает его, но очень красивый чистый отпечаток пальца дает уникальный идентификатор того, кто совершил преступление».

Космический телескоп Хаббла предоставил команде, возможно, один или два нечетких отпечатка пальца, а IGRINS на юге Близнецов предоставил команде полный набор совершенно четких отпечатков пальцев.

See also  The Weeknd сообщает о выпуске нового альбома в загадочных сообщениях в Instagram

Благодаря точным измерениям как воды, так и оксида углерода в атмосфере WASP-77Ab, команда смогла оценить относительные количества кислорода и углерода в атмосфере экзопланеты.

Доплеровский сдвиг в атмосфере экзопланеты

Измеряя доплеровский сдвиг, показанный в правом столбце этого рисунка, ученые могут восстановить орбитальную скорость планеты во времени по направлению к Земле или от нее. Сила сигнала планеты, показанная в среднем столбце, вдоль ожидаемой видимой скорости (темно-синяя пунктирная кривая) планеты, вращающейся вокруг звезды, содержит информацию о количестве различных газов в атмосфере. Предоставлено: П. Смит / М. Линия / С. Селкирк / ASU

«Эти суммы соответствовали нашим ожиданиям и примерно такие же, как у ведущей звезды», – сказал Лайн.

Получение сверхточного содержания газа в атмосферах экзопланет является не только важным техническим достижением, особенно с помощью наземного телескопа, но и может помочь ученым искать жизнь на других планетах.

«Эта работа представляет собой первопроходческую демонстрацию того, как мы будем в конечном итоге измерять биосигнатурные газы, такие как кислород и метан, в потенциально обитаемых мирах в не столь отдаленном будущем», – сказал Лайн.

Что Лайн и команда планируют сделать дальше, так это повторить этот анализ для многих других планет и создать «образец» атмосферных измерений еще как минимум на 15 планетах.

«Мы сейчас находимся в точке, где мы можем получить сравнимую точность содержания газа с этими планетами в нашей солнечной системе. Измерение содержания углерода и кислорода (и других элементов) в атмосфере более крупной выборки экзопланет обеспечивает столь необходимый контекст для понимания происхождения и эволюции наших собственных газовых гигантов, таких как Юпитер и другие.

Сатурн
Сатурн – шестая планета от Солнца и вторая по величине масса в Солнечной системе. Он имеет гораздо меньшую плотность, чем Земля, но имеет гораздо больший объем. Имя Сатурна происходит от римского бога богатства и сельского хозяйства.

“> Сатурн, – сказал Лайн.

Они также с нетерпением ждут того, что смогут предложить телескопы будущего.

See also  Sony расширяет поддержку скриншотов и видео для PS5 в приложении PS

«Если мы сможем сделать это с помощью сегодняшних технологий, подумайте о том, что мы сможем делать с перспективными телескопами, такими как Giant Magellan Telescope», – сказал Лайн. «Это реальная возможность, что мы сможем использовать этот же метод к концу этого десятилетия, чтобы вынюхивать потенциальные признаки жизни, которые также содержат углерод и кислород, на скалистых земных планетах за пределами нашей солнечной системы».

Ссылка: «Солнечный К / О и субсолнечная металличность в атмосфере горячего Юпитера» Майкла Р. Лайна, Маттео Броги, Джейкоба Л. Бина, Сиддхарта Ганди, Джозефа Залески, Вивьен Парментье, Питера Смита, Грегори Н. Мейса, Меган Мэнсфилд, Элиза М.-Р. Кемптон, Джонатан Дж. Фортни, Евгения Школьник, Дженнифер Пейшенс, Эмили Раушер, Жан-Мишель Дезерт и Йуст П. Уорденер, 27 октября 2021 г., Природа.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03912-6

Помимо Лайна, в исследовательскую группу входят Джозеф Залески, Евгения Школьник, Дженнифер Пейшенс и Питер Смит из Школы исследования Земли и космоса АГУ; Маттео Броги и Сиддхарт Ганди из

Уорикский университет
Основанный в 1965 году в рамках государственной инициативы по расширению высшего образования, Уорикский университет является государственным исследовательским университетом с 29 академическими отделами и более чем 50 исследовательскими центрами и институтами. Он расположен на окраине Ковентри между Уэст-Мидлендсом и Уорикширом, Англия.

“> Уорикский университет (СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО); Джейкоб Бин и Меган Мэнсфилд из

Чикагский университет
Основанный в 1890 году Чикагский университет (Калифорнийский университет в Чикаго или Чикаго) является частным исследовательским университетом в Чикаго, штат Иллинойс. Расположенная на территории кампуса площадью 217 акров в районе Гайд-парка в Чикаго, недалеко от озера Мичиган, школа занимает первые десять позиций в различных национальных и международных рейтингах. Калифорнийский университет в Чикаго также хорошо известен своими профессиональными школами: Медицинская школа Притцкера, Школа бизнеса Бута, Юридическая школа, Школа управления социальными услугами, Школа исследований государственной политики Харриса, Школа богословия и Школа непрерывных либеральных и профессиональных исследований Грэма, а также Притцкеровская школа молекулярной инженерии.

“> Чикагский университет; Вивьен Парментье и Юст Надзиратель

Оксфордский университет
Оксфордский университет – это коллегиальный исследовательский университет в Оксфорде, Англия, который состоит из 39 составляющих колледжей и ряда академических отделов, которые разделены на четыре подразделения. Он был основан примерно в 1096 году, что делает его старейшим университетом в англоязычном мире и вторым по возрасту в мире непрерывно действующим университетом после Болонского университета.

“> Оксфордский университет (СОЕДИНЕННОЕ КОРОЛЕВСТВО); Грегори Мейс из Техасского университета в Остине; Элиза Кемптон из Мэрилендского университета; Джонатан Фортни из Калифорнийского университета в Санта-Круз; Эмили Раушер из Мичиганского университета; и Жан-Мишель Дезерт из Амстердамского университета.

Leave a comment

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.