Ученые нашли новый способ взвешивания отдаленных планет
Новый способ определения массы отдаленных планет может помочь в определении их пригодности для жизни. За последние два десятилетия астрономы подтвердили существование более 900 планет вне Солнечной Системы. Теперь ученые хотят не просто обнаруживать эти экзопланеты, но анализировать их в деталях, чтобы ответить на вопрос, насколько пригодны для жизни они могут быть.
Зная массу планеты, ученые могут лучше понять, каков состав ее атмосферы и является ли ее поверхность скалистой или газовой. Так же масса планеты может подсказать, как планета охлаждается, тектонику ее плит, как она генерирует магнитные поля и уходит ли газ из атмосферы.
Однако, методы, при помощи которых можно узнать вес экзопланеты, ограничены. Главной техникой, которую сейчас используют ученые, является измерение радиальной скорости. Проблема состоит в том, что метод радиальной скорости неэффективен для измерения массы множества планет, которые не оказывают видимого влияния на их звезды; в это число входят планеты с низкой массой, планеты, которые вращаются по орбите на большом расстоянии от своих звезд, и те планеты, которые вращаются вокруг звезд с высокой активностью, когда возмущения на поверхности звезды скрывают притяжение планеты.
Теперь астрономы разработали метод, который позволяет определить массу звезды, просто глядя на ее атмосферу.
Атмосфера экзопланеты становится более разреженной по мере набора высоты, так же, как земная. Это происходит потому, что сила гравитации планеты становится слабее с увеличением расстояния. Так как сила притяжения планеты зависит от ее массы, ученые могут вычислить массу экзопланеты, изучая то, как ее атмосфера становится более разреженной с набором высоты. Этот метод подразумевает наблюдение за светом звезды через атмосферы этих планет, когда они проходят перед своими звездами, для того, чтобы определить, насколько падает атмосферное давление на высоте (ограничение этого метода – в том, что его можно применять только к тем планетам, у которых есть атмосферы).
Чтобы проверить этот метод, известный под названием MassSpec (масс-спектрометрии), ученые опробовали его на планете HD 189733b, расположенной на расстоянии 63 световых лет от Земли и открытой в 2005 году. Значение массы, которое они определили в результате применения этого метода, практически совпало с тем значением, которое было получено в результате применения техники радиальной скорости: около 1,15 массы Юпитера.
В настоящее время метод MassSpec работает только с газовыми гигантами – планетами, размер которых сравним с размером Юпитера или Сатурна, он может определить массу газовых гигантов, активность звезд которых слишком велика для того, чтобы к ним можно было применить метод радиальной скорости.
Когда (и если) будут запущены космические телескопы, такие, как космический телескоп NASA James Webb Space Telescope (Телескоп Джеймса Вебба) и EChO (Exoplanet Characterisation Observatory/Обсерватория Характеристики Планет) Европейского Коссмического Агентства, метод масс-спектрометрии можно будет использовать для определения массы планет, подобных Земле, скалистых планет, которые до 10 раз больше Земли и газовых планет – мини-Нептунов, масса которых так же до 10 раз больше земной.
"Теперь у нас есть метод, который может определять массу планет, которые находятся достаточно далеко от своих звезд, чтобы быть пригодными для жизни. Мы показали, что его можно будет применить к планетам, сходным по размеру с Землей, в течение ближайших десяти лет ", - заявил руководитель исследования Джулиен де Витт (Julien de Wit).
Де Витт и его коллега Сара Сигер (Sara Seager) опубликовали свою работу в издании Science от 20 декабря.