Артистична интерпретация на планетарната система HR8799 в ранен етап от нейната еволюция.

Изображение: Институт Дънлап; Медиафарм

Разбери повече за БГ Наука:

***

С помощта на спектрограф за заснемане на изображения с висока разделителна способност, изследователи наблюдаваха атмосферата на планета подобна на Юпитер отвъд нашата Слънчева система с невиждана досега прецизност на детайлите. Разкрити бяха химически следи от специфични молекули и беше наблюдавана облачната атмосфера съдържаща въглероден оксид и водни пари.

Екип от астрономи, включително Куин Конопаки от института Дънлап за Астрономия и астрофизика към университета в Торонто, направиха най-детайлното изследване към момента на атмосферата на подобна на Юпитер планета извън границите на нашата Слънчева система.

Според Конопаки „Ние сме способни да наблюдаваме тази планета в невиждана досега детайлност, благодарение на напредналия инструментариум който използваме в телескопа Кек II (Keck II),  нашите впечатляващи техники за наблюдение и обработка на данните, и заради начина по който е устроена планетарната система.

Конопаки е водещ автор на публикацията описваща подробно откритията на екипа. Статията е публикувана на 14ти март в изданието „Сайънс Експрес” и на 22 Март в журналът „Наука”.

Екипът, използващ високо-резолюционни спектрографи наречени ОЗИРИС (OSIRIS) разкри химически следи от специфични молекули и облачна атмосфера със съдържание на въглероден оксид и водна пара. „С това ниво на детайлност,” казва Травис Барман, астроном от обсерваторията Лоуел и съавтор на публикацията, „ние можем да съпоставим количеството въглерод с количеството кислород, налично в атмосферата на планетата, и тази химическа смес да ни покаже как са се формирали цели планетарни системи.”

Имаше доста голяма несигурност по отношение на процесите по формирането на планетите, и в тази област съществуват два водещи теоретични модела наречени – Ядрено натрупване и Гравитационна нестабилност. Планетарните свойства, като композицията на атмосферата на една планета имат, съдържат и следи за това дали системата се е сформирала според единия или другия модел.

 „Това е най-точният спектър, с който някога е наблюдавана планета извън Слънчевата система,” според съавтора Брус Макинтош от националната лаборатория Лоурънс Ливърмор. „ Това показва силата на това да имаме директно изображение на планетарна система. Това което ни позволи наистина да изследваме процеса на формиране на планетата е изключителната резолюция при тези нови наблюдения.”

Спектърът разкрива, че съотношението на кислород към въглерод е в синхрон със сценария за формиране на планетата чрез натрупване около ядрото, същия модел, за който се смята че обяснява формирането на нашата Слънчева система.

Изображение на системата HR8799 направено от телескопа Кек II чрез адаптивна оптическа система и близък  уред за изображения използващи инфрачервена светлина – NIRC2. Изображение: NRC Канада. С. Мароус и обсерваторията Кек.

Планетата, обозначена с името HR 8799, е една от четирите газови гиганта, за които е известно, че орбитират около звезда на 130 светлинни години от Земята. Авторите и сътрудниците откриха съществуването на HR 8799 и неговите три спътника още през 2008 и 2010. Всички планети там са по-големи от тези в нашата Слънчева система, с маса от три до седем пъти тази на Юпитер. Техните орбити са с радиуси подобни на тези в нашата система. HR 8799 орбитира на 40 пъти по-голямо разстояние от звездата си, отколкото Земята от Слънцето. В нашата Слънчева система това би поставило една подобна планета много отвъд Нептун.

Според модела на формиране предполагащ натрупване около ядрото, звездата HR 8799 първоначално е била заобиколна от нищо освен огромен диск от газ и прах. След като газът се охладил се формирал лед. Този процес отнел от диска всички кислородните атоми. Ледът и прахът се конгломерират в планетарни ядра, които след като станат достатъчно големи, започват да привличат заобикалящите газове, формирайки огромни атмосфери. Газът е лишен от кислород и това се отразява в днешната атмосфера на планетата като засилено съотношение на въглерод спрямо кислород.

Новото изображение на системата на HR8799 заснето чрез телескопа Кек II, който използва адаптивна оптична система NIRC2 и приближаващ инфрачервен уред за изображения. Правоъгълника индикира визуалния обсег на инструмента Озирис.

Моделът описващ натрупването около ядрото също предсказва, че големите планети-газови гиганти се формират на големи разстояния от централната звезда, а по-малките скални планети – по-наблизо, както е в нашата система. Тези скалисти планети, които не са нито твърде далеч, нито твърде близо от звездата, са главните кандидати, на които може да има условия за живот.

„Резултатите предполагат че системата HR 8799 представлява по-голяма версия на Слънчевата система,“ казва Конопаки. „И така, в допълнение на това че газовите гиганти са отдалечени от тяхната централна звезда, няма да бъде изненада ако намерим подобни на Земята планети в по-вътрешната част.

Наблюденията на HR 8799 бяха направени с 10-метровия телескоп Кек II в Хаваи, който е един от двата най-големи оптични телескопи в света. Адаптивната оптична система на телескопа прави корекции на смущенията, причинени от земната атмосфера. По този начин гледката от този телескоп е по-ясна от тази от космическия телескоп Хъбъл.

Астрономите наричат това „пространствена резолюция“. Да видиш екзопланета в близост до звезди е като да се опитваш да видиш светулка в близост до прожектор. Адаптивната оптика и високата пространствена резолюция на телескопа Кек, комбинирани с напреднали техники за обработване на данните, позволяват на астрономите да виждат едновременно и звездния „прожектор“ и планетарната „светулка“.

 „Ние можем директно да направим изображения на планетите около HR 8799, защото всички те са големи, млади и доста отдалечени от тяхната централна звезда. Това превръща системата в отлична лаборатория за изучаване на екзопланетарните атмосфери“, каза съавтора Крисчън Мароус от Националния съвет за изследване, Канада. „От нейното откриване до сега, тази система просто не спира да ни изненадва.“

Конопаки и нейният екип ще продължават да изучават гигантските планети, за да получат повече детайли относно тяхната природа и тяхната атмосфера. Ще бъдат направени бъдещи наблюдения с наскоро подобрения инструмент Озирис, който утилизира технологията на нова дифракционна решетка – ключовият компонент на спектрографа, която разделя светлината спрямо дължината на вълните, точно като призма. Новата решетка беше развита в института Дънлап и инсталирана в спектрографа през декември 2012.

 „Тези бъдещи наблюдения ще ни дадат много повече информация за планетите в тази система,“ казва сътрудничката в Дънлап, Конопаки. „И колкото повече научаваме за тази планетарна система, толкова повече разкриваме и за нашата собствена.“

http://www.youtube.com/watch?v=yDNAk0bwLrU

Тази визуализация, направена използвайки „Дигиталната Вселена“ на планетариума Хайден – най-пълната и точна научно триизмерна карта на познатата вселена – показва къде звездата HR 8799 е разположена в сравнение с нашата Слънчева система. Наскоро екип от учени водени от американския природонаучен музей, използваха набор от високотехнологични инструменти и софтуер, наречени „Проект 1640“ ( www.amhn.org/project1640 ), за да съберат първите химични следи, или спектри, на четирите червени екзопланети, обикалящи около тази звезда. Тази визуализация също показва други звезди, за които се знае че събират планетарни системи ( звезди със сини кръгове около тях ).Системата на HR 8799, която е на 128 светлинни години от Земята, е една от само няколкото звезди които са били заснети, и единствената от всичките планети за която е получена спектрална картина. През следващите 3 години екипът ще разучи още много от тези звезди по същия начин, по който са изследвали HR 8799.

Публикация: Куин. М. Конопаки. „Откриване на въглероден оксид и линии на абсорбация на водата в екзопланетарна атмосфера“ „Наука“ (2013) DOI: 10.1126/science.1232003

PDF Copy of the Paper from Axvir.org

Източник: Института Дънлап, Университет Торонто

Изображение : Институт Дънлап; Медиафарм; НРЦ Канада, С. Мароус и Обсерватория Кек

 http://scitechdaily.com/