Oolite
Имя
Пароль
 Запомнить
Форум по OOLITE, современной реализации космического симулятора ELITE



Новая тема  Ответить    ↑↑↑Наверх
  Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
Наверное, большинству поклонников Оолиты не чужда и любовь к реальному космосу. Давайте публиковать интересные новости и делиться найденными красивыми и/или информативными фотографиями звёздного неба.

Альбирео, бета Лебедя, удивительно красивая двойная звезда (реальная, а не оптическая):

Изображение

Фотография сделана в Skinakas Observatory, что на Крите, в сентябре 2011 года. Кому интересно, это же фото в хорошем разрешении: http://www.capella-observatory.com/imag ... reoBig.jpg


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
tomcat, отличная затея, но есть опасность, что эту тему постигнет та же судьба общего безразличия.
Ну да ладно, если ничего не делать, то ничего и не будет.
Для начала расскажу о пяти самых ярких лично для меня новостях за крайние три года. Рассказывать буду не спеша, а вы пока можете гадать, что у меня еще осталось в списке.

Начну с самой свежей.

I1/Оумуамуа - первый гость из межзвездного пространства

Этот объект буквально за неделю с момента открытия 19 октября 2017 успел отметиться в астрономических каталогах под тремя разными индексами. Объект, открытый с помощью автоматического телескопа обзора неба Pan-STARRS (установлен на вулкане Халеакала, остров Мауи), в момент обнаружения находился на расстоянии 0.2 астрономических единицы от Земли, но за счет небольших размеров был очень тусклым - в конце октября его блеск упал ниже 23 звездной величины. Изначально астрономы решили, что имеют дело с маленькой кометой, пришедшей с далеких окраин Солнечной системы, и включили открытый объект в кометные каталоги под индексом C/2017 U1. Неделю спустя, однако, объект удалось сфотографировать с помощью телескопа VLT в Чили. Никаких признаков комы на снимках обнаружено не было, поэтому объект был переклассифицирован как астероид под временным индексом A/2017 U1 (окончательный индекс небесное тело по правилам Международного Астрономического Союза получает после фиксации его орбиты, позволяющей производить регулярные наблюдения). 26 октября 2017 года изображения астероида были опознаны на снимках Каталинского обзора неба от 14 и 17 октября. Имея данные по координатам объекта в пределах двухнедельной дуги, астрономы смогли быстро рассчитать его траекторию, и вот тут их ожидало самое интересное. Астероид вошел в Солнечную систему из межзвездного пространства со скоростью 26.35 км/с и прошел перигелий 9 сентября 2017 года со скоростью 87.7 км/с. 14 октября астероид сблизился с Землей на минимальное расстояние 0.16 а. е.
Кометы с гиперболическими орбитами астрономы наблюдали и ранее, но обычно скорость на бесконечности не превышала 3 км/с. Такую добавку к скорости объект может приобрести за счет эффекта "гравитационной пращи" при близком пролете мимо массивного Юпитера. Предыдущий рекорд принадлежал комете C/2008 J4 Макнота, которая по расчетам имела скорость 4.88 км/с на удалении 200 а. е. от Солнца. Но наблюдательная дуга для этой кометы короткая, всего 22 наблюдения за 15 дней, что дает высокую погрешность в расчетах.
Рекордно высокая скорость на бесконечности нового объекта исключает какую-либо возможность его принадлежности популяции малых тел Солнечной системы. Это гость из других миров, выброшенный за пределы другой солнечной системы при ее формировании или в результате катастрофического события. Поэтому первый достоверно определенный гость из межзвездного пространства занесен в специальное заведенную по этому случаю новую рубрику межзвездных объектов как I1/Оумуамуа. Имя, кстати, гавайское и означает примерно "первый посланник из прошлого". Межзвездный астероид пришел по направлению от Веги, но физически с Вегой никак не связан, так как за время его полета в межзвездном пространстве звезды в окрестностях Солнца успели сильно изменить свое взаиморасположение за счет собственного движения и Вега была совсем в другом месте. Есть предположения, что астероид примерно 45 миллионов лет назад был выброшен из системы, принадлежащей ассоциации молодых горячих звезд в туманности Киля (NGC 3372, известна под тривиальным названием Carina Nebula). В пределах этого региона активного звездообразования вообще происходит крайне много интересного - взять хотя бы освещающий туманность гипергигант Эта Киля с совершенно фантастической светимостью 5 миллионов солнечных.
Что удалось узнать о самом астероиде? Крайне мало, учитывая его размеры. Всю приведенную ниже информацию удалось извлечь исключительно из анализа блеска объекта и его спектра. Астероид, судя по кривой блеска, вращается вокруг оси с периодом восемь часов и имеет необычно вытянутую форму. Предположительно он похож на веретено или сигару с размером приблизительно 180 х 30 х 30 метров. Поверхность астероида красноватая - это вполне обычно для малых тел Солнечной системы. Красноватый цвет астероидам, ядрам комет и объектам пояса Койпера придает покрывающая их поверхность корка пыли с примесью асфальтоподобной органики. А вот отсутствие водяного льда в составе астероида крайне необычно и предположительно говорит о том, что гость из чужой солнечной системы сформировался не на ее далеких окраинах, а под снеговой линией, в зоне, аналогичной астероидному поясу нашей Солнечной системы. Или был хорошо прожарен при взрыве близкой массивной звезды перед тем, как отправиться в путь.
Что можно сказать о распространенности "бродячих" комет, астероидов и даже планет? Современные численные модели формирования облака Оорта, окружающего нашу Солнечную систему, предсказывают, что при его формировании в межзвездную среду было выброшено в 3...100 больше комет, чем в нем осталось. Так что, как ни удивительно, в основная популяция малых тел Галактики обитает в межзвездном пространстве, а не в ближних окрестностях солнечных систем, как полагали астрономы еще полстолетия назад. Речь идет о популяции с плотностью по верхним оценкам примерно триллион (10^12) комет на кубический парсек. Космос, однако, огромен. Он настолько невообразимо огромен, что среднее расстояние между межзвездными кометами даже при такой высокой плотности составляет примерно три световых часа. Триллион комет - это кажется невообразимо огромной величиной, но при плотности звездного населения в окрестностях Солнца одна звезда на десяток кубических парсек на каждую звезду приходится совокупная масса потерянного строительного мусора примерно так сопоставимая с массой Юпитера.
Ну и напоследок две фантазийные реконструкции, как может выглядеть астероид I1/Оумуамуа.
Первая картинка - реконструкция, выполненная иллюстратором для пресс-релиза ESO.
http://www.eso.org/public/images/eso1737a/ - ссылка на страницу, где можно взять картинки высокого разрешения. Авторские права на изображение принадлежат ESO/M. Kornmesser.
Вторая картинка - альтернативная реконструкция, не противоречащая имеющимся наблюдательным данным. Выполнена специалистами Stranger's World на досуге и статуса официального документа не имеет :mrgreen:


Вложения:
eso1737a-1920х1200.jpg

gen_ship.png

  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
stranger:
Начну с самой свежей.

Это событие без преувеличения историческое: первый наблюдаемый межзвёздный объект в Солнечной системе!
stranger:
Для начала расскажу о пяти самых ярких лично для меня новостях за крайние три года. Рассказывать буду не спеша, а вы пока можете гадать, что у меня еще осталось в списке.

Есть одна идея насчёт новости, посмотрим, угадаю или нет :)


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Рождение новой области астрономии

Научные революции, сопоставимые с изобретением первого телескопа, первого спектроскопа, первой астрономической фотографии, первого радиотелескопа, первых межпланетных АМС, происходят нечасто. Казалось бы, с выводом детекторов в космос, которое позволило перекрыть наблюдательный диапазон от радиоволн до гамма-квантов, чего-то принципиально нового ожидать уже не приходится - речь может идти лишь о наращивании разрешающей способности инструментов и чувствительности детекторов, позволяющей регистрировать все более слабые сигналы и видеть больше деталей, о более совершенных алгоритмах фильтрации шума, о развитии сети обзора неба, способной автоматически регистрировать любые изменения картинки звездного поля, как в предыдущем примере. Ан нет, 14 сентября 2015 года мы вошли в эпоху открытия новой области астрономии. В этот день лазерные интерферометры гравитационно-волновой обсерватории LIGO в разнесенных на три тысячи километров Ливингстоне и Хэнфорде, США, впервые в истории астрономических наблюдений зафиксировали сигнал - гравитационную волну от слияния двух черных дыр с массами 36 и 29 солнечных. Событие произошло на расстоянии 1.3 миллиарда световых лет. В результате слияния черных дыр образовалась черная дыра с массой 62 солнечных. Недостающие в сумме три солнечных массы превратились в гравитационную волну - деформацию пространственно-временного континуума. Три солнечных массы - это огромная величина, если перевести ее в единицы энергии. В момент слияния пиковая мощность гравитационной волны достигла 3.6*10^49 ватт. Это в 50 раз больше, чем излучают все звезды в наблюдаемой части Вселенной. И тем не менее потребовалась аппаратура рекордной чувствительности и изощренные методы обработки сигнала, чтобы зарегистрировать это эпичное событие.

Вообще говоря, существование гравитационных волн прямо следует из общей теории относительности, которую Альберт Эйнштейн разработал еще в 1915-1916 годах. Но все это столетие гравитационные волны были теоретической абстракцией. Деформации пространства-времени, связанные с полем гравитации, настолько мизерные, что амплитуда гравитационной волны даже от тесных двойных звездных систем на много порядков ниже уровня квантовых шумов детектора. Конечно, гравитационные волны - лишь одно из предсказаний ОТО. Те, кто в курсе темы, могут подтвердить, что вклад эффектов ОТО в прецессию перигелия Меркурия (известный еще в эпоху классической астрометрии наблюдательный факт), а также отклонение луча света вблизи солнечного диска от прямой (эффект был измерен при измерении положения звезд поля на снимках, сделанных во время солнечных затмений) - это упрямые наблюдаемые астрономические факты, подтверждающие, что старина Эйнштейн таки был прав, а альтернативщики с их торсионными теориями могут идти лесом. С изобретением атомных часов оказалось возможным напрямую измерить разность хода времени на уровне моря и на высоте полета пассажирского самолета - и опять ОТО выдержала экзамен. Но вот гравитационные волны пытались экспериментально обнаружить еще с шестидесятых, начиная с Джозефа Вебера - и безуспешно. Опять же, астрономические наблюдения давали косвенные доказательства существования гравитационных волн. В 1974 году Рассел Халс и Джозеф Тейлор обнаружили эффект уменьшения орбитального периода в тесной системе из двух нейтронных звезд PSR B1913+16 - результаты наблюдений очень хорошо соответствовали теоретической модели на основе ОТО, в которой энергия орбитального движения компонентов уносится излучением гравитационных волн. По расчетам, эволюция системы должна завершиться слиянием компонентов через 300 миллионов лет.

Слияния релятивистских объектов - как бы не единственные события, способные породить гравитационную волну достаточной амплитуды, чтобы можно было ее надеяться обнаружить. И в огромной Вселенной такие события должны происходить регулярно. Поскольку по оценкам нейтронных звезд в наблюдаемой Вселенной на порядки больше, чем черных дыр, то и события слияния нейтронных звезд должны происходить чаще примерно на два порядка. Но поскольку при слиянии черных дыр намного больший процент массы переходит в энергию, то сильные сигналы от черных дыр должны приниматься с намного больших дистанций, так что вероятность регистрации этих двух классов событий становится сопоставимой.

Для создания рабочих детекторов потребовались технологии лазерной интерферометрии нового поколения. И вот они наконец работают, и за два года уже зафиксировано пять событий. Это еще не статистика, но начало систематического сбора информации совершенно нового плана. В августе 2017 года к работе подключился европейский инструмент VIRGO, расположенный в окрестностях Пизы, Италия, что позволило пеленговать направление сигнала методом триангуляции. С участием европейского детектора всего за трое суток - 14 и 17 августа 2017 года - зафикcированы четвертый и пятый сигналы, причем в пятом сигнале впервые наблюдали слияние двух нейтронных звезд и событие удалось независимо отнаблюдать более традиционными методами. Во первых, спустя 1.7 секунды после прихода гравитационной волны гамма-детекторы на спутниках Fermi и INTEGRAL зафиксировали гамма-всплеск. Во вторых и в главных, благодаря налаженной системе быстрой детекции сигнала удалось своевременно оповестить группы наблюдателей по всему миру и в результате через десять часов источник был обнаружен в оптическом диапазоне независимо шестью командами (первыми добились успеха наблюдатели в Чили). Слияние двух нейтронных звезд с суммарной массой 2.7...3.3 солнечных произошло в галактике NGC 4993 в созвездии Гидры, которая находится на расстоянии 40 мегапарсек (130 миллионов световых лет). Предположительно в результате слияния образовалась черная дыра, при этом в энергию гравитационной волны перешло 0.025 солнечной массы. Через 13 часов телескопы обсерватории Gemini обнаружили источник в ближнем инфракрасном диапазоне, а орбитальные телескопы Hubble и Swift - в ближнем ультрафиолетовом. Рентгеновское излучение выброшенного при слиянии нейтронных звезд вещества было обнаружено лишь через девять суток орбитальной обсерваторией Chandra - вероятно, лишь к этому моменту выброс стал достаточно прозрачным для рентгеновских лучей.

Итак, что мы имеем на данный момент в активе.
ОТО выдержала испытание.
Гравитационные волны существуют. Их скорость с высокой точностью совпадает со скоростью света, а физические характеристики хорошо согласуются с ОТО.
Получен еще один сильный довод в пользу реальности существования черных дыр.
Наблюдение последствий слияния нейтронных звезд в различных диапазонах позволило проверить современные астрофизические теории. Теории работают.

Из сказанного выше вовсе не следует, что ОТО безупречна. ОТО не дружит с квантовой механикой. Она отлично ведет себя в своей зоне компетенции, когда речь идет о глобальной симуляции событий со шкалой масштаба порядка километров в окрестностях черных дыр звездных масс. Но ОТО совершенно ничего не может сказать о событиях на планковской шкале масштаба. Что происходит в сердцевине черной дыры, в окрестностях ее сингулярности? Что происходило в момент рождения нашей Вселенной?
Но знаете, ньютоновская механика тоже небезупречна. Что не мешает использовать ее в ее зоне компетенции для потрясающей точности современной космической навигации. Вдумайтесь: рассчитать траекторию пролета АМС Кассини над южным полюсом Энцелада на высоте всего 45 километров, находясь при этом в миллиарде километров от аппарата (около часа задержки сигнала!) - это хорошая демонстрация того факта, что Ньютона рановато отправлять на свалку истории.

Что в планах?
Европейский детектор VIRGO пока работает не в полную силу. Для реализации потенциала инструмента еще предстоит его кропотливая настройка и отладка.
Планируется строительство детектора в Индии.
NASA и ESA уже довольно долго обсуждают затею сети детекторов космического базирования, но тут все тупо упирается в финансирование. Такая сеть со сверхдлинными плечами в принципе может зафиксировать слияние сверхмассивных черных дыр в сердцевинах сталкивающихся галактик. Наземные детекторы уловить такой сигнал не в состоянии. Черная дыра с массой 30 солнечных имеет гравитационный радиус 90 километров. Характерный масштаб при слиянии двух таких черных дыр - порядка сотни километров, что дает длину гравитационной волны сопоставимого размера и частоту около трех килогерц. Сверхмассивная черная дыра в центре галактики при массе миллион солнечных имеет радиус три миллиона километров. Сигнал от слияния двух таких черных дыр будет иметь сопоставимую длину волны и детекторы на Земле просто не смогут распознать такую сверхдлинную волну, в которой от гребня до гребня десять световых секунд.
Наконец, есть совершенно фантастическая идея использовать как пробное тело Землю в целом, используя прецизионные наблюдения нескольких пульсаров. В момент прохождения гравитационной волны Земля чуть сместится относительно удаленных пульсаров и теоретически это смещение можно обнаружить.
Но в любом случае можно сказать: астрономы получили новый инструмент для изучения глубинной структуры Вселенной на недоступных ранее расстояниях. Фантазии теоретиков уже простираются на обнаружение космических струн и стенок, разделяющих области Вселенной с разными физическими константами.

На картинке - скриншот симуляции слияния черных дыр.
Линк на ролик с симуляцией - рекомендую к просмотру! Статичный скриншот ощущение динамики не передает.
https://en.wikipedia.org/wiki/File:BBH_ ... 50914.webm


Вложения:
asvof-2016-05-01-visualization-merging-black-holes-and-gravitational-waves-posted-presentfuture.jpg

  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Третье примечательное событие по здравому размышлению заслуживает более обстоятельного рассказа, чем я планировал изначально. Под номером третьим у меня будет рассказ в трех частях на общую тему: экзопланеты. Так что и рассказов в моем субъективном хит-параде получается уже семь.
Начну с преамбулы.

В двадцатом столетии поиск невидимых спутников у ближайших к Солнцу звезд оставался как бы не последней веткой наблюдательной астрономии, сохранившей прежнюю неторопливую основательность. Питер ван де Камп, к примеру, с 1937 по 1973 год тщательно измерял аномалии собственного движения Летящей Барнарда (этот красный карлик с аномально высокой скоростью собственного движения - вторая по удаленности от Солнца звезда после кратной Альфы Кентавра). Изначально астроном объявил о наличии у звезды спутника с массой 1.6 массы Юпитера, но в 1969 году предъявил уже доказательства наличия у звезды двух спутников с массами 1.1 и 0.8 масс Юпитера. Доказательства оказались бракованными: планеты ван де Кампа - результат систематических ошибок измерений. Планеты пытались найти и у других ближайших к Солнцу звезд, но тоже безуспешно. Во всех случаях речь шла о невидимых спутниках размером с Юпитер: обнаружить что-то более мелкое тогдашний уровень наблюдательной техники не позволял. Поэтому при обсуждении животрепещущей темы "одиноки ли мы во Вселенной" в ход шли непрямые доказательства. Кратные звездные системы - весьма распространенный наблюдаемый феномен. Логично было принять, что в формировании кратных звездных систем и планетных систем у одиночных звезд участвуют похожие механизмы. И если протянуть наблюдаемую статистику распределения масс компонентов в кратных системах за пределы наблюдательных возможностей, то наличие планетных систем у звезд, которые мы наблюдаем как одиночные, выглядело вполне распространенным. Иосиф Шкловский в своей книге "Вселенная, жизнь, разум" (посмертное шестое издание 1987 года), дает примерно такой расклад: из 123 трех ближайших к Солнцу звезд спектрального класса G 67% входит в состав кратных систем, 15% имеют невидимые слабые спутники, которые сейчас называют бурыми карликами (тоже, кстати, крайне интересная тема!) и примерно 20% имеют планетные системы. Но поскольку основную долю населения Галактики составляют красные и оранжевые карлики, звезд cпектрального класса G в ближних окрестностях Солнца немного. Если взять радиус-окрестность 5 парсек (16.8 светового года), то из 64 ближних соседей Солнца в этих пределах всего две звезды спектрального класса G - Альфа Кентавра и Тау Кита. Так что и среднее расстояние между Солнечной системой и ее ближайшим аналогом Шкловский оценил величиной порядка 50 световых лет.

Лед тронулся в 1992 году, когда анализ нерегулярностей радиосигнала от незадолго открытого до этого радиопульсара PSR B1257+12 выявил наличие у него трех планет с массами 0.02, 4.3 и 3.9 масс Земли. Дальше - больше. 6 октября 1995 вышла публикация об открытии планеты у 51 Пегаса - звезды спектрального класса G5V. Звезда, кстати, находится на расстоянии 51 светового года от Солнца, как раз по оценке Шкловского. Планета - газовый гигант с массой 0.472 масс Юпитера, но она находится очень близко к своему солнцу, на расстоянии всего 0.0527 астрономической единицы, и совершает оборот вокруг своего солнца за 4.23 дня. По современной классификации экзопланет это прототип класса планет "горячий юпитер", разогретый до температуры 1265 кельвин (около тысячи градусов Цельсия).

Ну а дальше техника подтянулась на новый уровень и ручеек открытий превратился в бурный поток. Если на 23 января 2014 года список подтвержденных открытий включал 1073 объекта, то на 15 ноября 2017 года их количество выросло до 3782 планет у 2836 звезд, и еще большее количество потенциальных объектов пока на стадии проверки. Сейчас астрономы уверенно говорят о том, что в среднем на звезду во Млечном пути приходится по планете, то есть около 100...400 миллиардов экзопланет в нашей галактике, из которых как минимум 17 миллиардов сравнимы по массе с Землей. Потребитель новостей, конечно, таким потоком информации пресыщен. Ну, миллиарды планетных систем, чё тут такого? Нормальная вселенная "Звездных войн", ничего особенного.
На самом деле статистика открытых экзопланет дает повод для размышлений.

С одной стороны, наблюдательный перекос понемногу выправляется. Если раньше список пополняли в основном объекты размером с Юпитер или в крайнем случае с Нептун, то сейчас картинка в целом приближается к распределению, которое мы наблюдаем в Солнечной системе, хотя все еще очень далека от нее. Маленькие планеты намного труднее обнаруживать несмотря на неоспоримый прогресс в технике наблюдений.
С другой стороны, Солнечная система все же выглядит скорее как исключение, чем как типичный пример. Все планеты Солнечной системы обрашаются по почти круговым орбитам - даже заметно эллиптичные орбиты Меркурия и Марса не идут в сравнение с экстремально вытянутыми орбитами экзопланет. Сильно эллиптические орбиты среди наблюдаемых экзопланет - скорее распространенное правило, чем исключение.
В Солнечной системе все планеты-гиганты находятся за снеговой линией - границей, за которой лед в открытом космосе может существовать неограниченно долго по астрономическим масштабам, не испаряясь под лучами солнца. Были веские основания полагать, что и экстрасолнечные системы устроены примерно так же: планеты земной группы поближе к звезде, планеты-гиганты - подальше. Однако большая популяция горячих юпитеров и нептунов - упрямый наблюдаемый факт, который на статистические аномалии никак не спишешь. Открытие таких планет астрономов изрядно озадачило: по всем современным теориям возникнуть так близко от солнца планета-гигант никак не может. Значит, они как-то перебираются в ближние окрестности солнца уже после формирования.

Если поначалу астрономы радовались как дети каждой экстремально непригодной для жизни планете, то сейчас, вполне ожидаемо, приоритетные цели поиска - похожие на Землю планеты в зоне обитания светила, в диапазоне расстояний, на котором вода на планете может оставаться в жидком виде, не выкипая и не замерзая. Таких планет пока что найдено немного, и их потенциальная обитаемость под большим вопросом. Обнаружение планеты размером с Землю у звезды-аналога Солнца на расстоянии порядка астрономической единицы - задача до сих пор за пределами наблюдательных возможностей, но астрономы смотрят в будущее с оптимизмом. Космическим телескопам нового поколения такая задача уже будет по силам, а при особо удачных конфигурациях планетных орбит можно даже вычленить из спектра звезды слабые спектральные линии поглощения в атмосфере планеты и получить информацию об ее химическом составе.

В следующих сообщениях я расскажу о трех примечательных открытиях в этом плане, а пока даю линк на сайт, где можно почерпнуть актуальную информацию об открытых экзопланетах, и цепляю картинки.

Проект The Habitable Exoplanets Catalog:
http://phl.upr.edu/projects/habitable-e ... ts-catalog

Планеты пульсара PSR B1257+12
NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC)

Горячий Юпитер 51 Pegasi b
ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org)


Вложения:
PSR_B1257+12_system.png

51_Pegasi_b.png

  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
Спасибо, крайне интересная тема, с которой и угадал как раз :) В моей любимой MOO3 периодически встречаются газовые гиганты вблизи звезды, а игру делали в начале 2000-х, опираясь на реальные астрономические данные того времени. А в современном "планетарии" Space Engine (прекрасная программа, кстати) можно встретить поблизости от звёзд и ледяные гиганты, на которых лёд находится в расплавленном состоянии. Ждём продолжения!


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Планета ближайшей к Солнцу звезды

Популяция звезд в ближних окрестностях Солнца – вполне адекватная выборка, дающая представление о Галактике в целом. Большая часть звездного населения Галактики – это тусклые красные карлики. Звезды по своему интересные, но если вам интересны не сами звезды, а экзопланеты с подходящими для жизни условиями, вам стоит посмотреть в первую очередь на что-нибудь более похожее на Солнце. А таких звезд в ближних окрестностях Солнца немного. Даже если расширить границу ближних окрестностей Солнца до пятидесяти световых лет, то из двух тысяч звезд, попавших в эту радиус-окрестность, всего шестьдесят четыре звезды – желтые звезды спектрального класса G.

Альфа Кентавра – одно из немногих таких исключений, и к тому же на расстоянии всего 4.36 светового года – ну разве не прелесть? А если бы еще у ближайшей соседки Солнца, так на него похожей, обнаружились еще и похожие на Землю планеты, да еще и, мечтать так мечтать, в зоне обитания, где вода на планете может при наличии плотной атмосферы существовать в жидком виде – было бы вообще замечательно. Неудивительно, что Альфа Кентавра всегда считалась целью номер один, стоило завести речь о планах межзвездных экспедиций.

Очень много "если", и все эти "если" убиваются простым наблюдательным фактом, который несложно проверить, даже глянув в трехдюймовую дудочку (если, конечно, вам доведется побывать достаточно далеко на юге, где эта звежда восходит над горизонтом). Альфа Кентавра – двойная система.
Компоненты двойной системы – звезды главной последовательности, похожие на Солнце, совершают оборот вокруг общего центра масс за восемьдесят лет. Компонент A – желтая звезда спектрального класса G2V, как наше Солнце, но его светимость в полтора раза выше. Компонент B – оранжевый карлик спектрального класса K1V, его светимость половина солнечной. Орбиты звезд пары сильно эксцентричны, расстояние между ними изменяется от 11.4 до 35 астрономических единиц. Такая конфигурация исключает существование стабильных планетных орбит в зоне обитания. Само формирование массивного газопылевого протопланетного диска в системе двойной звезды весьма проблематично - он будет рассеян гравитационными пертурбациями до того, как зародыши планет успеют набрать достаточную массу.

Планету в системе Альфы Кентавра тем не менее вроде как нашли, тщательно измерив сдвиги лучевых скоростей звезд пары. Об открытии объявила группа европейских астрономов в октябре 2012 года. По их оценкам, невидимый спутник Альфы Кентавра B имел массу чуть больше земной, но находился экстремально близко к своему солнцу - на расстоянии всего 0.04 астрономических единицы и имел орбитальный период 3.236 суток. Не слишком приветливый мир: расчетная температура в подсолнечной точке планеты при таком раскладе должна достигать 1200 градусов Цельсия и поверхность дневного полушария планеты должна быть покрыта бассейнами расплавленной лавы.

Планета-фантом числилась в каталогах экзопланет под индексом Alpha Centauri Bb в течение трех лет. В октябре 2015 года группа британских астрономов тему закрыла, проделав обстоятельный анализ европейских данных. Ложный сигнал оказался артефактом, связанным с ошибкой в математической обработке данных. Британцы продемонстрировали дефект анализа, взяв алгоритм анализа один к одному и скормив ему рандомно сгенерированный шум.
Тема не закрыта окончательно. По современным оценкам, газовых гигантов с массой порядка массы Нептуна и выше в системе Альфы Кентавра нет, но наличие планет земной группы, и возможно даже в зоне обитания одного из компонентов пары, исключить нельзя. Но как известно, сильные утверждения требуют сильных доказательств.

История науки - тот еще драматический сюжет со всеми канонами жанра. Не прошло и года с поминок по Альфе Кентавра Bb, как сюрприз подкинула Проксима.

Альфа Кентавра, строго говоря, тройная система. Третий компонент системы – красный карлик спектрального класса M6V с массой примерно в восемь раз меньше солнечной и светимостью всего 0.15% солнечной. Проксима находится на удалении примерно пятнадцать тысяч астрономических единиц от двойной системы Альфа Кентавра AB и чуть ближе нее к Солнцу. Совсем ненамного, всего на одну десятую светового года, но тем не менее Проксима Кентавра – самая близкая к Солнцу звезда. Собственно имя Проксима и означает Ближайшая. Но небрежно ткнуть в Проксиму пальцем при прогулке с девушкой и сказать "это вон та" вряд ли получится. Проксима – звездочка одиннадцатой величины и увидеть ее в трехдюймовую дудочку можно разве что на пределе, если вы живете под темным ясным небом далеко на юге, имеете тренированное темновое зрение и точно знаете, куда смотреть.

24 августа 2016 года астрономы из Европейской Южной Обсерватории объявили об открытии у Проксимы экзопланеты, причем в обитаемой зоне звезды! Открытие было сделано с помощью того же метода анализа периодических вариаций лучевой скорости звезды. Но на этот раз вопросов к качеству анализа нет: наблюдения перед публикацией тщательно выверялись в течении двух лет на двух инструментах - 3.6 метровом телескопе в обсерватории Ла Силла и восьмиметровом VLT (Очень Большой Телескоп) в обсерватории Паранал. Планета находится на расстоянии 0.0485 астрономической единицы от звезды и вращается вокруг нее с периодом 11.185 суток. Метод лучевых скоростей дает лишь нижний предел массы планеты 1.27 земных масс, точная величина массы планеты зависит от наклонения ее орбиты, но в общем с вероятностью 90 процентов масса планеты не превышает 3 масс Земли. То есть это или аналог Земли, немного более массивный, или суперземля.

Проксима Кентавра b находится в расчетной зоне обитания звезды, ближе к ее внешней границе. Расчеты дают равновесную температуру планеты 234 K (-39°С), но это температура без учета парникового эффекта. Равновесная температура Земли без учета парникового эффекта, к примеру, равна 255 K (-18°C), но благодаря наличию плотной атмосферы с водяными парами и углекислым газом средняя температура Земли равна 287 K (+14°С). Более массивная Проксима Кентавра b теоретически может иметь более плотную атмосферу и за счет парникового эффекта на планете могли бы существовать незамерзающие водоемы. Не подледные океаны водно-аммиачного рассола, как на ледяных лунах наших планет-гигантов, и не насыщенная перхлоратами мерзлота, как на Марсе, а настоящие водоемы с открытым зеркалом, похожие на земные моря.

С возможной обитаемостью Проксимы Кентавра b, однако, все не так просто.

Красные карлики живут очень долго в сравнении с Солнцем – запасов термоядерного топлива им хватает на сотни миллиардов и даже на триллионы лет. Это хорошая новость, если вас напрягает необходимость через пять миллиардов лет, когда Солнце начнет превращаться в красный гигант, сниматься с насиженного места и искать другую звезду. Но это как бы не единственный плюс обитания в системе красного карлика. Дальше – сплошные неудобства.

Начнем с того, что из-за низкой светимости красных карликов зоны обитания вокруг них очень тесные. Проксима Кентавра b за счет близости к своему солнцу скорее всего находится в состоянии приливного захвата, то есть она постоянно ориентирована на солнце одним полушарием. Для планет в системах красных карликов это обычная ситуация. Вечный день на дневном полушарии и вечная ночь на ночном.

Вообще говоря, приливный захват – не единственно возможная ситуация. Планета на эксцентричной орбите может находиться в состоянии орбитального резонанса 3:2, как наш Меркурий: три оборота вокруг оси на два оборота вокруг солнца. Вечного дня и вечной ночи на такой планете не будет, но это не отменяет проблему номер два. Красные карлики – звезды со сварливым характером. Эти звезды дают частые вспышки с интенсивым излучением в ультрафиолетовом и рентгеновском диапазоне. Проксима Кентавра известна как одна из самых активных вспыхивающих звезд в своем классе. Поток ионизирующей радиации, связанной с солнечной активностью, на уровне орбиты Проксимы Кентавра b в десятки раз выше, чем у Солнца на уровне орбиты Земли, что чревато полной потерей воды и атмосферы планеты.

Ситуацию усугубляет то обстоятельство, что магнитное поле планет обязано своему существованию эффекту планетного динамо. Земля быстро вращается и имеет расплавленное металлическое ядро, охваченное конвективными токами. Динамо работает, магнитное поле есть. У Венеры - почти двойника Земли по массе - есть расплавленное токопроводящее ядро, но планета вращается очень медленно. Динамо не работает, магнитного поля нет. Маленький Марс вращается достаточно быстро, ненамного медленнее Земли, но он быстрее потерял внутреннее тепло и его когда-то жидкое ядро затвердело. Конвективных токов в ядре нет, динамо не работает. Проксима Кентавра b в этом плане должна быть похожа на Венеру.

Оценки жизнепригодности Проксимы Кентавра b накрывают диапазон от сдержанного оптимизма до глубокого скепсиса. И скепсис в целом преобладает.
Если хотите знать, на что может быть похожа Проксима Кентавра b - вот вам моя фантазия, и не судите строго. Хотя какого черта, судите как хотите, все равно прямых данных в ту или иную сторону пока нет.

Когда-то на планете и в самом деле была плотная атмосфера. Возможно, в низинах на дневном полушарии даже существовали постоянные водоемы. Но по мере того, как атмосфера планеты утекала в космос, градиент температур между дневным и ночным полушариями рос. Яростные ветра, непрерывно дующие из ночного полушария через линию терминатора, отшлифовали скалы, пропилили между ними глубокие каньоны и занесли равнины толстым слоем песка. А потом остатки атмосферы вымерзли в ночном полушарии и планета превратилась в мертвый мир, беспощадно прожаренный потоком солнечного ветра с дневной стороны и насквозь промороженный с ночной.

На чем основаны более оптимистические оценки?

Планетное динамо - не единственный источник магнитного поля. Взаимодействие солнечного ветра с верхними слоями атмосферы планеты может наводить токи в ионосфере, и связанное с ними наведенное магнитное поле может оказаться достаточно сильным, чтобы снизить темпы потери атмосферы.

Плотная атмосфера и протяженные водоемы могут передавать достаточно тепла в ночное полушарие, чтобы уберечь его от промерзания. Здесь, правда, равновесие неустойчиво - как только в ночном полушарии начал формироваться ледниковый шит, он вымораживает влагу из атмосферы и со временем вся вода планеты собирается в ледяной ловушке.

Жизнь - пластичная штука. Даже в мире с приливным захватом она может приновориться к существованию в кольцеобразной зоне вечного утра, где солнце стоит невысоко над горизонтом. Если орбита планеты заметно эллиптична, то в таком мире солнце в кольцеобразной зоне между дневным и ночным полушарием за счет эффекта либрации будет периодически восходить и заходить, что даст местным аналогам земных организмов периоды активности и отдыха. А если Проксима Кентавра b находится в орбитальном резонансе 3:2, как Меркурий, то будут и настоящие сутки. Необычно длинные, по 22 земных дня, но возможно, жизнь и к этому приноровится.

Я рекомендую поискать в Паутине фильм Аурелия и Голубая Луна (Aurelia and Blue Moon). Это довольно фантазийная с точки зрения биолога, но любопытная реконструкция гипотетических экзопланетных экосистем и первая часть фильма как раз показывает гипотетическую экосистему планеты красного карлика.
И как обычно, две замечательные работы уже знакомого иллюстратора из ESO M. Kornmesser: гипотетический вид Проксимы Кентавра b из космоса и ландшафт планеты. Примечательная пара ярких звезд на обоих иллюстрациях - Альфа Кентавра A и B, как они видны из пространства Проксимы.


Вложения:
Proxima_Centauri_b_from_space.png

Proxima_Centauri_b_landscape.png

  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
Интересно, что до сих пор экзопланеты - это, видимо, лишь гипотезы, ведь "визуального контакта", то есть их непосредственного наблюдения в телескоп ещё не было зафиксировано.


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---

Зарегистрирован: 06.10.11
Сообщений: 565
Откуда: Москва
tomcat:
это, видимо, лишь гипотезы

основанные на сплошных допущениях

stranger:
магнитное поле планет обязано своему существованию эффекту планетного динамо.

В 1984-м препод по физике говорил, что наука пока не может однозначно объяснить наличие магнитного поля у Земли.


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
tomcat:
Интересно, что до сих пор экзопланеты - это, видимо, лишь гипотезы, ведь "визуального контакта", то есть их непосредственного наблюдения в телескоп ещё не было зафиксировано.

Вот ссылка на русскоязычную страницу Вики: список экзопланет, открытых методом прямого наблюдения.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0 ... 0%B8%D1%8F
По состоянию на данный момент - 30 экзопланет в 27 системах. Львиную долю популяции действительно составляют экзопланеты, открытые методом измерения лучевых скоростей и методом транзита, 30 экзопланет - это меньше процента от общего количества открытых 3782 экзопланет. Метод прямых наблюдений дает специфичную выборку: пока что удается обнаруживать только очень крупные объекты, несколько масс Юпитера, и на больших расстояниях от звезды - десятки и сотни астрономических единиц. То есть по физическим характеристикам такие системы уже приближаются к нижней границе случая двойной системы из обычной звезды и бурого карлика.
Возможность обнаружить крупные экзопланеты методом прямых наблюдений сильно возрастает при наблюдении в инфракрасном диапазоне, так как в этом случае фиксируется не слабый отраженный свет освещающей звезды, а собственное инфракрасное излучение планеты-гиганта. Отношение сигнал/шум намного выше. Телескоп Уэбба, как ожидается, может дать хороший урожай.
ALEX_M:
В 1984-м препод по физике говорил, что наука пока не может однозначно объяснить наличие магнитного поля у Земли.

Однозначного объяснения и сейчас нет. Вполне нормальная в науке ситуация. В науке используют не догмы, а модели. Модель планетного динамо что-то объясняет, что-то нет. Появится лучшая и докажет свою эффективность - перейдут на нее. Или допилят модель планетного динамо до потребного вида.

В этом плане ситуация с черными дырами показательна. Вот уж казалось бы запредельная заумь и прямых доказательств как не было, так нет. Но непрямых уже столько накопилось, что черные дыры в современной астрономической картине мира активно используются как рабочая конструкция.

P.S.

Я думаю, после запланированных еще двух рассказов о примечательных экзопланетах отвлекусь на рассказ о методах их обнаружения. А потом уже двинемся дальше.


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Экзосолнечные системы

Наблюдательная статистика по состоянию на 15 ноября 2017 года такова:

2209 звезд - по 1 планете
419 звезд - по 2 планеты
136 звезд - по 3 планеты
46 звезд - по 4 планеты
16 звезд - по 5 планет
7 звезд - по 6 планет
3 звезды - по 7 планет

Статистика очевидно отображает наблюдательный перекос. Непрямыми методами, такими как метод измерения сдвига лучевых скоростей или транзитный метод, легче всего обнаружить массивную планету размером с Юпитер, которая находится как можно ближе к звезде. Методом прямых наблюдений - опять же большую планету вроде Юпитера, но на большом расстоянии от звезды, порядка десятков астрономических единиц. И скажем больше, если бы все экзосолнечные системы были похожи на нашу Солнечную систему, мы бы до сих пор рассуждали о бесчисленном множестве обитаемых миров в духе Джордано Бруно, не имея никаких наблюдательных фактов. Потому что технически мы имеем возможность обнаружить нечто подобное нашей Солнечной системе даже у ближайшей звезды лишь при исключительно удачном сочетании обстоятельств. Неудивительно, что немногие открытые экстрасолнечные системы непохожи на нашу. И я как раз хочу рассказать о совершенно уникальной системе (впрочем, как знать - возможно, именно такие системы ближе к норме для Вселенной в целом).

TRAPPIST-1

Ультрахолодный красный карлик спектрального класса M8V в созвездии Водолея учинил немалый переполох в СМИ, и было отчего. Само по себе открытие звезды в 1999 году не произвело особого ажиотажа. Вполне типичный представитель звездного населения в окрестностях Солнца. Звезда расположена на расстоянии 39.5 световых лет от Земли, но ее болометрическая светимость (полный поток энергии во всех диапазонах) всего 525 миллионных солнечной. Ультрахолодный - это в сравнении с Солнцем, температура фотосферы красного карлика составляет 2550 кельвин (температура фотосферы Солнца 5775 кельвин), поэтому светимость TRAPPIST-1 в видимом диапазоне всего три миллионных солнечной и обнаружили ее при обзоре неба в ближнем инфракрасном диапазоне 2MASS. В 2015 году европейские астрономы обнаружили у звезды три планеты. А 22 февраля 2017 года научная команда из NASA сообщила, что в дополнение к трем ранее открытым планетам космический телескоп Спитцер обнаружил еще четыре. Все семь планет открыты методом транзита - прецизионного измерения падения светимости звезды в момент прохождения планеты на фоне ее диска. По удачному стечению обстоятельств мы видим систему практически с ребра. Планеты периодически проходят по диску звезды, что позволило довольно точно оценить их размеры. Все эти планеты земного типа, с массами от 0.4 до 1.4 земной. Система TRAPPIST-1 совсем крошечная, все орбиты умещаются в пределах от 0.011 до 0.063 астрономической единицы. Космонавт, попавший на одну из этих планет, ощущал бы себя в парке аттракционов – непривычно все же видеть соседнюю планету не в виде яркой звезды, а в виде серпа или диска размером вдвое крупнее нашей Луны без всякой оптики. Тем не менее как минимум три планеты в этой крошечной системе попадают в расчетную зону обитания. Ближайшие к звезде две планеты, скорее всего, обезвоженные сухие миры. На что могут быть похожи остальные - фантазировать можно долго и вкусно, в приложении - картинка для стимуляции фантазии.

Система TRAPPIST-1, кстати, помимо всего прочего - красивый пример работы небесной механики. Шесть внутренних планет системы связаны цепочкой гравитационного резонанса - их орбитальные периоды связаны кратным соотношением 24:15:9:6:4:3. Или если идти от самой внутренней планеты ко внешней, то получается 8/5, 5/3, 3/2, 3/2 и 4/3. Гравитационное взаимодействие между планетами приводит к отклонению моментов транзита от расчетных значений, благодаря чему удалось довольно точно рассчитать их массы, а в сочетании с размерами получить плотности.

Ученые возлагают на систему TRAPPIST-1 особые надежды в связи с предстоящим запуском космического телескопа Уэбба. Есть надежда, что с помощью этого телескопа удастся зарегистрировать спектральные линии поглощения в атмосферах планет в моменты их транзита. А это открывает перед исследователями как минимум возможность получить уникальные данные о составе атмосфер экзопланет и приступить к иследованию их климата. А как максимум - совершенно фантастическую возможность всерьез приступить к поиску химических индикаторов возможного существования жизни на этих планетах.

Есть, конечно, вероятность, что TRAPPIST-1 обернется для энтузиастов идеи "мы не одиноки во Вселенной" очередным разочарованием. Вполне возможно, что все эти планеты стерилизованы и обезвожены вспышками красного карлика. Но есть и хорошие новости. 31 августа 2017 года телескоп Хаббл зафиксировал в спектре звезды признаки ультрафиолетового излучения, связанного с фотолизом водяных паров - а значит, утечка воды из атмосфер внешних планет системы еще продолжается.

Для научной команды проекта TRAPPIST это только начало. В двух смыслах. TRAPPIST - это роботизированный малый телескоп для наблюдения планет методом транзита (TRAnsiting Planets and PlanetesImales Small Telescope). Мы как-то привыкли к тому, что прорывные открытия в наше время совершаются на инструментах с апертурой под десяток метров и с адаптивной оптикой. TRAPPIST - инструмент необычно маленький по современным меркам, с апертурой всего 60 сантиметров, но установлен в месте с очень хорошим астроклиматом - в обсерватории Ла Силла в Чили. Начал работу в 2010 году и помимо открытия экзопланет в системе TRAPPIST-1 успел отметиться наблюдениями транснептунов Эриды и Макемаке, которые позволили уточнить их размеры. Телескоп-близнец установлен в Атласских горах в Марокко, начал работать в 2016 году. Оба телескопа удаленно управляются из Льежа, Бельгия, совместной командой Льежского университета и Женевской обсерватории. Так вот, сейчас содружество астрономов из Бельгии, Великобритании и Саудовской Аравии готовит проект следующего поколения SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). Батарея из четырех телескопов с апертурой по 1 метру будет установлена в обсерватории Паранал в Чили. С запуском проекта команда намерена приступить к систематическому обзору популяции ультрахолодных красных карликов в окрестностях Солнца. За пять лет планируется провести наблюдения примерно тысячи ультрахолодных красных и бурых карликов. Обнаруженные перспективные цели будут подхватываться более крупными инструментами для детального изучения, как уже произошло с системой TRAPPIST-1.

Возможно, мы стоим на пороге смены парадигмы поиска обитаемых миров. Существующие наблюдательные программы нацелены на поиск похожих на Землю планет у звезд, похожих на Солнце. Проблема в том, что обнаружить двойник Земли в системе, похожей на Солнечную, на нынешнем уровне технических возможностей нельзя. Прорыв в этом направлении вряд ли произойдет раньше, чем через пару десятилетий - примерно столько в наше время занимает полный цикл реализации проекта космического телескопа. История разработки космического телескопа имени Джеймса Уэбба тянется, вы не поверите, аж с 1996 года. За это время стоимость проекта успела вырасти со стартовых 0.5 зеленых гигакредов до 8.8 гигакредов, а дата запуска уехала вправо с 2007 на 2019 год. Предвижу понимающие ухмылки "а чё, нормально бабки пилят", но ИМХО больше похоже на обычную бестолковую работу некомпетентной бюрократии. Примерно с 2011 года проект вступил в зрелую фазу - критически важные технологические проблемы решены и стоимость проекта, похоже, зафиксировалась. Телескоп уже полностью собран и проходит наземные тесты.

Простите, отвлекся.
Так вот, ставка на красные карлики разумна по нескольким причинам.

Красные карлики - самые распространенные звезды в Галактике. Можно предполагать, что большинство планет, близких к Земле по размерам, принадлежат именно красным карликам. То есть мы исследуем типичную ситуацию, а не исключительные случаи похожих на Солнце звезд.

Зоны обитания красных карликов тесные. Близость планеты к звезде - серьезный минус для ее возможных обитателей, но огромный плюс для наблюдателя со стороны. Мы наблюдаем систему TRAPPIST-1 под очень удачным углом, находясь почти в ее плоскости - отклонение всего около четверти градуса. Все семь планет системы, включая самую далекую, проходят по диску звезды. Ни одну из планет Солнечной системы при аналогичной конфигурации наблюдатель со стороны на фоне диска Солнца никогда не увидит.

Радиус красного карлика TRAPPIST-1 равен 0.114 солнечного, то есть видимая площадь диска в 77 раз меньше. Прохождение планеты по диску маленькой звезды дает заметное падение ее яркости, которое можно зафиксировать небольшим телескопом, не вынося его в космос. Упрощается также задача поиска спектральных линий, связанных с атмосферой планеты.

Для уверенного подтверждения открытия планеты методом транзита нужны три последовательных наблюдения транзита. Если орбитальный период планеты равен шести суткам, то серия наблюдений занимает 12 дней, а не два года. Исследование динамики системы тоже упрощается - качественный материал набирается за несколько месяцев, а не за десятилетия регулярных наблюдений.

Ну и the last but not the least. Программа систематического обзора популяции красных карликов не требует непосильных финансовых расходов. Все необходимые технологии имеются, начинать наблюдения можно уже сейчас. Не надо ждать десятилетия, когда технологии созреют и средства найдутся. Даже если основная цель программы - поиск потенциально обитаемых планет - достигнута не будет, мы получим много ценной информации о ближних окрестностях Солнца, и для этого не придется жертвовать более приоритетными программами.

Авторы открытия смотрят в будущее с оптимизмом. Даже недостатки жизни по соседству с красным карликом могут обернуться достоинством. Мощный поток ионизирующего излучения? Источник энергии для первичного абиогенного синтеза органических молекул. Приливные взаимодействия между планетами в тесной системе? Источник энергии для тектонических процессов, поддерживающих геохимический углеродный цикл. И уж мечтать так мечтать. Представьте себе хотя бы, как могла бы измениться история астрономии и космонавтики, если бы в нашей Солнечной системе в пространстве между орбитами Венеры и Марса помимо Земли существовали бы еще четыре планеты размером с Землю.

Представительства системы TRAPPIST-1 в Организации Объединенных Наций и в Международном Астрономическом Союзе пока нет, но система имеет собственный сайт в Паутине:
http://www.trappist.one/

Инфографика:
Сравнительные размеры солнца и некоторых планет Солнечной системы и TRAPPIST-1 - ESO/O. Furtak
Визуальный паспорт планет системы TRAPPIST-1 в сравнении с планетами земной группы - NASA/JPL-Caltech


Вложения:
TRAPPIST-1_planets_vs_Solar_System_bodies.png

TRAPPIST-1_Statistics_Table.png

  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
Андрей, как всегда, прекрасный обзор, большое спасибо! А вопрос "Одиноки ли мы во Вселенной?", думаю, заслуживает отдельного большого разговора.


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Юрий, это Вам спасибо за интереснейшую тему!


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
Dangerous
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 09.10.11
Сообщений: 233
Откуда: Qitroomax, Qutiri
На сайте NASA появилась информация о том, что открыта система с таким же количеством планет, как и в нашей солнечной (то есть восемь). Жизни там скорее всего нет, но событие, думаю, довольно значимое, хотя мало кто сомневался, что рано или поздно такие системы будут обнаружены. Вот и новость: https://www.nasa.gov/press-release/arti ... stant-star И на русском: http://www.rosbalt.ru/like/2017/12/15/1 ... aign=like4


  Re: Астрономия: информация о небесных телах и их фотографии
Не в сети
---Elite---
Аватар пользователя

Зарегистрирован: 15.05.11
Сообщений: 1448
Суперземли

Как известно из учебников, восемь полноправных планет Солнечной системы относятся к двум четко обособленным категориям. Четыре планеты земной группы со скалистой поверхностью и четыре газовых гиганта, у которых твердой поверхности как таковой вообще нет. Если копнуть чуть поглубже, можно заметить любопытную игру случая - или проявление скрытой закономерности, почем знать? Две самых больших планеты земной группы - Земля и Венера - близнецы по размерам и массе. Радиус Венеры 0.95 земного, а масса 0.815 земной. Такую же пару близнецов представляют два малых газовых гиганта - Уран и Нептун: радиусы 4.0 и 3.9 земного, массы 14 и 17 земной. Ей богу, если бы ничего кроме Солнечной системы мы не знали, такое положение дел могло бы навести на подозрение о вмешательстве некого космического фактора, который определяет верхний порог размеров и массы для планет земной группы и нижний - для газовых гигантов, оставляя между этими двумя категориями обширную ничейную территорию. Папа, а почему в Солнечной системе нет второй Земли, но в полтора раза больше по размеру? А хрен его знает, сынок. Ученые вроде доказали, что такой Земли не может быть.

Восемь планет единственной изученной солнечной системы - этого, конечно, для статистики маловато. А когда такая статистика начала набираться, оказалось, что массивные планеты земной группы - вполне обычное дело. В статистике, конечно, есть сильный наблюдательный перекос - экзопланету с массой 5 масс Земли обнаружить намного проще, чем двойник Земли. Но все же сам факт того, что массивных планет земной группы уже обнаружено сотни, говорит о том, что это распространенный класс астрономических объектов.

Надо сказать, что строгой дефиниции термина "суперземля" нет и не может быть, как нет точной границы между большим юпитером и бурым карликом или бурым карликом и звездой. Относительно верхнего предела 10 масс Земли в общем разногласий нет - выше этого предела растущая протопланета становится способной удержать атмосферу из водорода и гелия своей гравитацией, всасывает эти газы из окружающей протопланетный диск газовой туманности и превращается в газовый гигант. А вот минимальную массу суперземли определяют по разному: в пять масс Земли, в две массы Земли, а порой даже суперземлей считают любую планету земной группы, более массивную, чем Земля.

Положение осложняется тем, что метод транзита дает оценку размера экзопланеты, метод лучевых скоростей - оценку ее минимальной массы. Случаи вроде TRAPPIST-1, когда удается получить информацию и о размерах и о массе экзопланет - скорее исключение. Обычно приходится восстанавливать недостающие данные, опираясь на известные. А это не так просто, как наивно кажется, потому что плотность планеты зависит от ее состава. Даже если не заостряться на фазовых переходах обычного вещества в недрах планет вроде плотных модификаций льда, то вот вам пример навскидку: плотность обычного льда 0.9, скальных пород примерно 2.5, железа 7.9. Это самые распространенные строительные материалы, и планета теоретически может состоять из них в любых пропорциях. К примеру, суперземля Gliese 876 d, минимальную массу которой оценивают в 6.83 земных, могла бы иметь радиус от 9200 км при условии, что большая часть массы планеты приходится на железное ядро, до 12500 км при условии преобладания льдов (что в случае Gliese 876 d крайне вряд ли, так как она получает поток энергии от своего светила в 30 раз выше солнечного).

На что похожи суперземли, мы можем только гадать, раз уж в Солнечной системе этот класс планет не представлен (есть, кстати, подозрения, что суперземля в ранней Солнечной системе была, но оказалась из нее выброшена гравитационными возмущениями от массивного Юпитера). Не исключено, что в группу "суперземли" попали планеты настолько разные, что их по мере набора статистики придется разносить по разным категориям. И в самом деле, пока что не слишком обильная статистика по суперземлям, для которых есть независимые оценки массы и радиуса, дает такую картину: примерно до 1.5 радиуса Земли средняя плотность планеты растет, а выше этого порога резко падает, указывая на на то, что большой процент массы планеты приходится на плотную атмосферу. Есть также провал в распределении экзопланет по радиусам: экзопланет в интервале от 1.5 до 2 радиусов Земли известно крайне мало, что наводит на мысль, что большая суперземля в ходе формирования набирает протяженную атмосферу из газовой туманности и выходит из этого диапазона.

Вполне возможно, что популяция суперземель может быть представлена четырьмя вариантами:
а) В целом похожая на Землю или Венеру в геологическом плане, но более массивная планета земной группы со сравнительно тонкой атмосферой (в популярной литературе атмосферу и океаны Земли часто сравнивают по отношению к размеру планеты в целом с кожурой яблока).
б) Планета-океан, сплошь покрытая слоем воды или льда (или жидким океаном под ледяной корой) в десятки и сотни километров глубиной.
в) Планета с силикатной сердцевиной и протяженной плотной атмосферой с преобладанием водорода и гелия. В гипотетическом примере планеты с массой 5 земных атмосфера с массой 1/200 массы планеты создаст на уровне поверхности давление порядка 20 тысяч атмосфер, так что для внешнего наблюдателя такая плотная непрозрачная атмосфера делает планету похожей на газовый гигант. Для таких объектов уже заготовлен впрок термин "газовый карлик" (Gas dwarf).
г) И наконец, мини-нептун (Mini-Neptune) - похожий по составу на наши ледяные гиганты Уран и Нептун, но имеющий меньшую массу, с ледяной сердцевиной и плотной протяженной атмосферой из водорода и гелия.
Отчетливой границы между этими группами может и не быть. Вполне можно представить себе, к примеру, планету-океан, разогретую до состояния суперкритической жидкости - выраженной границы раздела между поверхностью планеты и ее атмосферой тоже не будет.
Даже если ограничить рамки фантазии только первым вариантом большой тяжелой Земли, там на самом деле есть масса моментов, заслуживающих отдельного обстоятельного разбора. Надеюсь, когда-нибудь я к этой теме вернусь, а пока, как обычно, яркие представители.

Затевая этот обзор вкусных астрономических новостей в целом, я понимал, конечно, что заготовленный впрок план-конспект придется корректировать. Так оно и вышло.

Kepler-90 - новый обладатель рекорда по количеству открытых планет

Кеплер-90 - желтая звезда спектрального класса G0V, похожая на Солнце, но более массивная и горячая и более молодая. Масса и радиус звезды 1.2 солнечных, температура 6080 K. Возраст звезды оценивают в 2 миллиарда лет. Она находится на расстоянии 2545 световых лет от Солнца в созвездии Дракона.

До недавних пор система делила рекорд с TRAPPIST-1, о которой я уже рассказывал, по количеству открытых экзопланет - по 7 штук. 14 декабря 2017 года NASA и Google объявили об открытии в системе восьмой планеты и теперь Кеплер-90 делит рекорд уже с нашей досконально изученной за четыреста лет со времен Галилея Солнечной системой.

Каким боком тут Google, спросите? А таким, что среди проектов Google есть работы в области технологий машинного обучения. Самая понятная юзверю область приложения этих технологий - распознавание картинок с котиками. Котики няшные и юзверь хочет иметь инструмент их поиска в Паутине. Но в принципе AI, который обучен находить картинки с котиками, можно обучить анализировать и другие изображения. В том числе астрономические. Что и было сделано. Гугловский AI натренировали на учебных примерах из БД телескопа Кеплер, после чего скормили ему выборку из массива наблюдательных данных из очереди на обработку (а это, напоминаю, еще около трех тысяч неподтвержденных кандидатов в экзопланеты). AI с экзаменом справился и отследил серию транзитов восьмой планеты системы, Кеплер-90 i, которую люди-эксперты пропустили.

Теперь о самой системе. Планетная система желтой звезды, похожей на Солнце, а не красного карлика вроде TRAPPIST-1 - это прекрасная новость. Но увы, с хорошими новостями на этом пока всё.

В принципе система в общих чертах похожа на Солнечную за исключением того, что шесть ее внутренних планет - это суперземли. К сожалению, прямые данные о массе планет получить пока не удалось - известны только их радиусы, определенные методом транзита. Три внутренних планеты системы, включая новичка, имеют радиусы 1.31, 1.18 и 1.32 земных. Предположительно это как раз "тяжелые земли". Три следующих от солнца системы имеют радиусы 2.88, 2.67 и 2.89 радиуса Земли. Можно предположить, что это мини-Нептуны. И две внешние планеты системы - газовые гиганты с радиусами 8.13 и 11.32 земных, похожие на Юпитер.

Потенциальная обитаемость мини-нептунов, конечно, крайне сомнительна, но даже если не принимать в учет это соображение, фантазии натыкаются на такой факт: сама по себе система очень тесная по меркам нашей Солнечной системы. Орбиты всех планет системы умещаются в пределах орбиты Земли, а три внутренних суперземли, хоть как-то похожих на нашу Землю, так вообще находятся на расстояниях от 0.075 до 0.125 астрономических единиц от своего светила (глубоко внутри орбиты Меркурия!), что даже наличие атмосферы ставит под глубокий вопрос. Но даже если и атмосфера есть, то разогретая похуже венерианской. Единственная лазейка для фантазии - вот если бы у внешнего газового гиганта была большая луна, то с учетом его расположения в зоне обитания светила мог бы получиться мир вроде изображенного в "Аватаре" газового гиганта Полифема и его обитаемой луны Пандоры.

В системе Кеплер-90, как и в TRAPPIST-1, тоже наблюдаются орбитальные резонансы - периоды обращения планет системы связаны цепочкой кратных соотношений. Похоже, такая тонкая подстройка является характерной чертой динамики тесных гравитационно связанных систем.

Являются ли системы вроде Кеплер-90 более типичным случаем, чем наша Солнечная система? Выводы делать рано. Напоминаю о сильнейшей наблюдательной селекции. Системы вроде нашей Солнечной методом транзита обнаружить попросту невозможно, поскольку даже если наблюдатель будет находиться точно в плоскости орбиты Земли, ни одну из оставшихся семи планет он не обнаружит, так как из за разного наклонения их орбит ни одна из них на фоне диска Солнца проходить не будет. Но даже если прогресс наблюдательных методов и подтвердит, что системы вроде нашей Солнечной скорее являются нетипичными, я лично повода для печали не вижу. Тезис о нескончаемых клонах Земли из вселенной "Звездных войн" как-то неинтересен своей примитивностью.

В следующий раз таки расскажу еще об одной примечательной системе, от которой пришлось отвлечься из-за этой гугловской программы для поиска картинок с котиками.

А пока напоследок инфографика. Сравнительные размеры системы Кеплер-90 и Солнечной системы, а также сравнительные размеры планет.


Вложения:
Kepler-90_MultiExoplanet_System.png

Kepler-90-ExoPlanetSystem-Sizes.png

Новая тема  Ответить  
Показать сообщения за:  Сортировать по:  









Список форумов / На другие темы

cron