CHES: «двойников Земли» предложили искать с помощью астрометрии из космоса

pixabay.com
pixabay.com
Максим Борисов. Фото И. Соловья
Максим Борисов. Фото И. Соловья

В настоящее время подтверждено существование 5030 внесолнечных планет в 3772 системах, еще 8974 кандидата ожидают подтверждения. Ожидается, что с введением в строй инструментов следующего поколения, таких как космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб», количество и разнообразие подтвержденных экзопланет будут расти в геометрической прогрессии. Кроме всего прочего, астрономы ожидают, что среди новых кандидатов резко возрастет процент планет земной группы и суперземель, их число также будут исчислять тысячами. Тем не менее речь теперь заходит и о принципиально новых методах поиска экзопланет или, вернее, об использовании методов, которые ранее не считались достаточно эффективными, хотя порой и применялись, достигая относительного успеха.

Так, группа ученых из Китайской академии наук и нескольких китайских обсерваторий и университетов предложила свою концепцию космического телескопа, предназначенного для поиска планет, похожих на Землю, в обитаемых зонах солнцеподобных звезд в пределах ближайших 10 парсек (33 световых лет) и основанного на использовании астрометрического метода. Проект этой космической обсерватории получил наименование Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES) — «Обзор ближайших обитаемых экзопланет». Статья о нем размещена на сайте электронных препринтов arXiv.org 1.

Метод относительной астрометрии позволяет выявлять невидимые экзопланеты по небольшим поперечным сдвигам гравитационно взаимодействующих с ними родительских звезд. Измерения положений и динамических параметров небесных тел обеспечиваются путем сравнения их с фоновыми эталонными звездами. Во избежание каких-либо помех CHES предполагается вывести в точку Лагранжа L2 системы Солнце — Земля, где в настоящее время находятся и «Джеймс Уэбб», и Gaia, и другие аппараты, обращающиеся там каждый по своей псевдостабильной гало-орбите.

Проводить наблюдения за целевыми звездами CHES будет на протяжении как минимум пяти лет. В качестве целей выбираются звезды соседних с солнечным спектральных классов F, G и K — это желто-белые карлики, которые несколько горячее и массивнее Солнца; желтые карлики, похожие на наше светило — звезду типа G2V Главной последовательности; и, наконец, оранжевые карлики, которые немного тусклее, холоднее и менее массивны, чем Солнце. В случае каждой отслеживаемой звезды будут измеряться небольшие возмущения, вызванные обращающимися возле нее экзопланетами, что в перспективе позволит оценить как их массы, так и периоды обращения.

Основное преимущество астрометрического метода в сравнении с гораздо более популярным сейчас методом транзитов, отслеживающим периодические провалы светимостей звезд, перед которыми проходят их планеты, заключается в том, что астрометрия в принципе позволяет обнаруживать планеты в тех звездных системах, которые земные наблюдатели видят не строго с ребра, а «с макушки» или же под теми или иными произвольными углами. Транзитный же способ поневоле ограничен лишь половиной процента от всех планетных систем. И в некотором смысле астрометрический метод даже более универсален, чем второй по популярности из нынешних способ открытия экзопланет, выявляющий их присутствие путем измерения лучевых скоростей звезд за счет доплеровских смещений характерных спектральных линий попеременно в красную и фиолетовую области спектра.

Для планет земной массы, обращающихся на расстоянии порядка 1 а. е. от своих звезд, похожих на Солнце, астрометрические колебания с дистанции 33 световых лет составят 0,3 микросекунды дуги. Таким образом, относительная астрометрия обсерватории CHES, использующей высококачественное зеркало диаметром 1,2 м с полем зрения 0,44 × 0,44°, по их мнению, сможет точно измерить угловое расстояние в доли микросекунды дуги между целевой звездой и 6–8 эталонными звездами. Основываясь на этих показаниях, можно будет однозначно понять, имеются ли у такой звезды планеты земной группы. К тому же CHES сможет провести и прямые измерения истинных масс и наклонений орбит землеподобных планет и суперземель, которые сейчас условно признаны «потенциально обитаемыми», более точно определив их статус (транзитный метод позволяет узнать лишь диаметр планеты, а метод измерения лучевых скоростей звезд дает возможность оценить лишь минимальную массу планеты). Астрометрические измерения будут производиться в диапазоне 500–900 нм, что включает видимый свет и ближний инфракрасный участок.

По мнению авторов проекта 2, все эти возможности помогут астрономам значительно расширить текущую «перепись» экзопланет, в которой пока непропорционально много газовых гигантов, подобных Юпитеру или Сатурну, мини-нептунов и суперземель. Это должно также «расширить наши представления о разнообразии природы планет, обращающихся вокруг солнцеподобных звезд, и пролить свет на формирование и эволюцию Солнечной системы». Совместные изучения планет с использованием разных методов также, конечно, не исключаются. Скажем, Чрезвычайно большой телескоп (ELT) и Тридцатиметровый телескоп (TMT) могут проверять кандидатов на обитаемые планеты, обнаруженные этим методом, и «более точно характеризовать их планетарные массы и параметры орбиты». CHES предполагается также использовать и в других астрономических и космологических исследованиях — он может участвовать в поисках темной материи, изучении черных дыр и т. д.

Докт. физ.-мат. наук Борис Штерн, решивший прокомментировать реализуемость этого проекта, возможности нового телескопа воспринял с немалым скепсисом. По размеру основного зеркала предлагаемый телескоп можно сравнить с европейской обсерваторией Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics), запущенной в конце 2013 года в ту же точку Лагранжа L2 и снабженной двумя оптическими телескопами с размером основных зеркал 1,46 × 0,51 м. Там достигается точность где-то в районе 7 микросекунд для ярких звезд, а китайские астрономы обещают 1 при зеркале того же размера. «Иначе этого будет мало, — объясняет Борис Штерн. — Земля наводит на Солнце на 10 парсеках смещение 0,3 микросекунды. Китайские астрономы как-то хотят это измерять. Мое убеждение: они не смогут дотянуть до спектрометрического метода. Пока астрометрия не дала почти ничего в плане экзопланет. Тем не менее новый астрометрический телескоп лучше Gaia, и это в любом случае достижение. Денег им пока не дали. Возможно, экзопланеты — это пиар-ход перед рассмотрением их заявки в числе прочих».

Группа, предложившая проект CHES, уверяет, что им удалось совершить технологический прорыв с помощью так называемой лазерной метрологии (laser metrology) и достичь таким образом на порядок более высокой точности, чем та, которую сейчас обеспечивают ведущие мировые астрометрические миссии.

Их предложение в июне будет рассмотрено группой китайских экспертов, которые должны принять решение о переходе этой заявки на следующий этап — с предварительного проектирования к началу реализации. При принятии положительного решения Цзи Цзянхуэй из обсерватории Цзыцзиньшань (Пурпурной горы) Китайской академии наук и его коллеги обещают вывести свой телескоп в космос через пять лет. Конкурирующие китайские предложения 3, связанные с исследованиями экзопланет, включают проект «Земля 2.0», предусматривающий использование на его борту сразу семи телескопов (шесть будут искать планеты транзитным методом, седьмой — методом гравитационного микролинзирования), которые должны на порядок превзойти возможности космической обсерватории NASA «Кеплер» и могут быть запущены в 2026–2027 годах; систему Miyin, предполагающую запуск нескольких астрофизических обсерваторий с детекторами различных типов; и, наконец, весьма амбициозный проект космического телескопа HABITATES 4 (HABItable Terrestrial planetary Atmosphere Surveyor) с 4- или 6-метровой апертурой, который сможет обнаруживать молекулы воды, кислорода и озона в атмосферах экзопланет и должен начать свою работу после 2035 года.

Максим Борисов


1 CHES: a space-borne astrometric mission for the detection of habitable planets of the nearby solar-type stars

2 The Closeby Habitable Exoplanet Survey (CHES) Could Detect Exoplanets Within a few Dozen Light-Years of Earth Using Astrometry

3 Chinese space scientists aim for telescope to find next Earth up to 32 light years away

4 A space mission dedicated for the characterization of habitable rocky planets

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

См. также:

Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (3 оценок, среднее: 4,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: