Инструмент GRAVITY совершил прорыв в наблюдениях экзопланет

На Очень Большом Телескопе-Интерферометре ESO (VLTI) с приемником GRAVITY выполнены первые прямые наблюдения экзопланеты методом оптической интерферометрии. На экзопланете обнаружена сложная атмосфера с железо-силикатными облаками; там бушует буря планетарного масштаба. Новая техника наблюдений предоставляет уникальные возможности для исследования характеристик многих известных экзопланет.

Этот результат сегодня был обнародован в письме, направленном в журнал Astronomy and Astrophysics коллаборацией GRAVITY [1]. В письме представлены результаты наблюдений экзопланеты HR8799e методом оптической интерферометрии. Экзопланета у молодой звезды главной последовательности HR8799, находящейся на расстоянии около 129 световых лет от Земли в созвездии Пегаса, была открыта в 2010 г.

Получение этого результата, открывшего новые характеристики HR8799e, потребовало применения инструмента, обладающего высочайшим разрешением и чувствительностью. Приемник GRAVITY может использоваться со всеми четырьмя Основными телескопами комплекса ESO VLT одновременно в режиме интерферометрии [2], в котором VLT эквивалентен единому телескопу гораздо большего размера: сверхтелескопу VLTI. В этом режиме удалось собрать и тщательно разделить свет, приходящий от атмосферы планеты HR8799e и от её материнской звезды [3].

HR8799e — планета типа ‘сверх-Юпитер’. Ничего подобного ей в нашей Солнечной системе нет: она одновременно гораздо массивнее и гораздо моложе любой планеты, обращающейся вокруг Солнца. Этому «младенцу» среди экзопланет всего 30 миллионов лет, и это позволяет получить из её наблюдений уникальную информацию об образовании планет и планетных систем. Условия на её поверхности весьма негостеприимные: нерастраченная энергия её образования и мощный парниковый эффект нагрели HR8799e до температуры около 1000 °C.

Оптическая интерферометрия впервые использована для определения детальных характеристик экзопланеты. Новая техника наблюдений позволила получить великолепный подробный спектр беспрецедентного качества — вдесятеро более детальный, чем удавалось прежде. Измерения позволили установить состав атмосферы HR8799e, и он оказался неожиданным.

«Наш анализ показал, что атмосфера HR8799e содержит гораздо больше окиси углерода, чем метана — это непонятно с точки зрения химии равновесных процессов», — говорит Сильвестр Лакур (Sylvestre Lacour) руководитель исследовательской группы, сотрудник CNRS, Парижской обсерватории (PSL) и Института внеземной физики Макса Планка. «Нам кажется, что этот неожиданный результат лучше всего объясняется вертикальными ветрами, дующими в верхних слоях атмосферы, которые не позволяют угарному газу вступать в реакцию с водородом и образовывать метан».

Группа обнаружила в атмосфере планеты также облака железа и силикатную пыль. В сочетании с избытком окиси углерода это показывает, что атмосфера HR8799e охвачена гигантской бурей.

«Наши наблюдения свидетельствуют о существовании газового шара, освещенного изнутри, причем лучи света пробиваются сквозь охваченные бурей участки темной облачности», — уточняет Лакур. «Конвекция действует на облака, состоящие из железо-силикатных частиц, эти облака разрушаются и их содержимое выпадает внутрь планеты. Все это создает картину динамической атмосферы гигантской экзопланеты в процессе рождения, в которой идут сложные физические и химические процессы».

Полученный результат продолжает впечатляющую цепь открытий, сделанных с приемником GRAVITY, в которую вошли такие прорывы, как выполненные в прошлом году наблюдения газовых вихрей, движущихся со скоростью в 30% скорости света в непосредственной окрестности горизонта событий сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Значение выполненных исследований и в том, что они добавляют новый способ наблюдений экзопланет к и без того богатому арсеналу методов, доступных телескопам и приемником ESO, прокладывая путь к многим еще более впечатляющим открытиям [4].

Примечания
[1] Приемник GRAVITY был разработан коллаборацией в составе Института внеземной физики Макса Планка (Германия), LESIA (Парижская обсерватория)—PSL / CNRS / университет Сорбонна / университет Дидро в Париже, IPAG (Альпийский университет Гренобля / CNRS (Франция), Института астрономии Макса Планка (Германия), Кёльнского университета (Германия), Центра астрофизики и гравитации CENTRA (Португалия) и ESO.

[2] Интерферометрия — техника, позволяющая астрономам создавать сверхтелескопы, комбинируя друг с другом несколько телескопов меньшего размера. VLTI ESO — интерферометрический телескоп, образованный сочетанием двух или более «юнитов» (Основных телескопов, UT) Очень Большого Телескопа или всех четырех меньших Вспомогательных телескопов. Каждый из Основных UT имеет внушительное главное зеркало размером 8.2 метра, а их сочетание дает виртуальный телескоп с разрешающей способностью, в 25 раз превосходящей разрешение отдельного UT.

[3] Экзопланеты можно наблюдать многими разнообразными методами. Некоторые из них косвенные, например, метод лучевых скоростей, используемый в ESO «охотником за экзопланетами», инструментом HARPS: он измеряет гравитационное воздействие планеты на движение материнской звезды. Прямые методы, такие, как пионерская техника, примененная в этой работе, предполагают непосредственные наблюдения планеты.

[4] Среди недавних открытий в области исследования экзопланет, сделанных с телескопами ESO — выполненная в прошлом году регистрация сверхземли у звезды Барнарда, ближайшей к Солнцу одиночной звезды, и открытие с телескопом ALMA новообразованных планет у только что родившейся звезды. В последнем случае применялась другая новаторская техника обнаружения планет.

www.eso.org/pub…

Твоим друзьям это понравится!