za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Экзопланетная конференция в Давосе (часть 2)



В пятницу завершилась конференция Exoplanet I, проходившая всю эту неделю в Швейцарии. Завершающая часть конференции оказалась не менее интересной, чем её первая часть.




Одна часть конференции концентрируется на спектроскопии экзопланет. Среди них наиболее интересными показались доклады про одну из ближайших транзитных планет 55 Рака e.





Про физическую природу данной планеты существует две гипотезы: гипотеза планеты с мощной атмосферой из летучих элементов и гипотеза планеты с тонкой атмосферой и мощным вулканизмом. Чтобы подтвердить первую гипотезу были проведены поиски водорода в различных частях спектра. Результаты этих поисков оказались противоречивыми:



 Измеренная телескопом Спитцер инфракрасная фазовая кривая планеты показала слабый перенос тепла с дневного на ночную сторону планеты, что согласуется со второй гипотезой:



Недавно спектроскопия обнаружила у планеты быстро изменяющуюся экзосферу из кальция:



Активно проводятся наблюдения данной планеты на Хаббле с помощью камеры WFC3 под руководством Дианы Драгомир. К настоящему времени был проведен анализ наблюдений двух транзитов (из четырех проведенных). Предварительный спектр показывает согласие с моделью из водяного пара, и противоречие с моделью, содержащей углекислый газ:



 В ходе той же программы телескоп Спитцер провел по 4 наблюдения транзитов планеты на 3.6 и 4.5 микрон. В августе предстоят наблюдения ещё двух транзитов на 4.5 микрон.

И наконец, Оливер Демори продемонстрировал слайд, в котором говорится, что по новой оценке радиус планеты значительно меньше, в то время как масса и средняя плотность планеты наоборот значительно выше:



 Сообщается, что новая оценка радиуса планеты была получена из новых наблюдений телескопа MOST. Если данные оценки верны, то планета может представлять собой одну из самых массивных каменных планет. Также на конференции было сказано, что большое различие в наблюдавшейся глубине затмений планеты в 2012-2013 годах подтверждено в ходе независимого анализа.

     Второй противоречивой планетой на конференции назван горячий юпитер WASP-12b. Nikku Madhusudhan считает, что отношение углерода к кислороду у этой планеты превышает 0.85, а Laura Kreidberg наоборот считает, что это отношение меньше 0.7. Они даже заключили пари на 100 долларов по этому вопросу.




Оценка Nikku Madhusudhan базировалась на наблюдениях телескопа Спитцер на 4.5 микрон. Оценка Laura Kreidberg основана на новых наблюдениях Хаббла с помощью камеры WFC3 6 транзитов планеты. Эти наблюдения не смогли обнаружить в спектре ни линии воды, ни линии углерода с кислородом. Также отмечается высокая точность спектроскопии телескопа Хаббл:



В целом данный горячий юпитер является одним из наиболее хорошо изученных среди экзопланет:



Также были показаны результаты ещё по нескольким горячим юпитерам:









 В одном из докладов говорится, что спектрограф MOS смог бы обнаружить у планеты XO-2b первую безоблачную атмосферу, в которой наблюдаются линии поглощения натрия и калия. В целом популяция горячих юпитеров остаётся наиболее хорошо изученным классом экзопланет:







Известные альбедо горячих юпитеров позволяют оценить их химический состав:





В тоже время телескоп Хаббл всё чаще пытается проводить спектроскопию небольших планет.



 В 22 цикле была проведена большая (124 цикла) программа по спектроскопии пяти таких планет:



 Главная цель этой программы поиск тяжелых элементов в оптических и инфракрасных спектрах с точностью в 15 ppm, что в 2 раза лучше, чем в прошлых обзорах. Прошлые спектры показывали, что для большинства небольших планет наблюдаются плоские спектры:


 Сообщается, что новые наблюдения Хаббла (три наблюдавшихся транзита с помощью камеры WFC3 и три наблюдавшихся транзита с помощью спектрографа STIS) смогли обнаружить слабую линию поглощения воды (погрешность при этом составляет около 110% фотонного шума (30 ppm)). Отмечается, что это первое подобное обнаружение для субнептунов.

      Другой доклад сообщает о первых попытках измерения скорости вращения массивных планет и маломассивных коричневых карликов:










Ещё один доклад рассказывает об исследовании Лесли Рогерс по оценке содержания железа для уже известных экзопланет. Наиболее простой такая оценка получается для очень короткопериодичной планеты KOI-1843.03, близость которой к полости Роша позволяет получить очень строгий предел на её среднюю плотность:







Более того, авторы доклада смогли оценить содержание железа в недавно открытой транзитной планете HD219134c:



 Интересным вопросом является момент на тему жидкими или твердым является железное ядро у суперземель:



Несколько докладов посвящены динамике планет. К настоящему времени известно несколько классов экзопланет:



Обнаружение первого класса (горячих юпитеров) вызвало появление теории миграции планет под действием других планет или звезд:







Телескоп Кеплер открыл огромное количество многопланетных систем, состоящих из небольших планет. Данные открытия вызвали множество теоретических исследований на тему особенностей миграции и образования таких планет:



















С помощью фотометрии звезд можно изучить несколько эффектов, вызванных планетами:





В тоже время завершается анализ фотометрии основной миссии телескопа Кеплер:



Данная миссия позволила изучить статистику планеты в тесных двойных системах звезд:



Другая часть докладов была посвящена фотографическим обзорам экзопланет. Данная область стремительно развивается по причине быстрого прогресса в адаптивной оптике:



 Несколько обзоров к этому времени смогли сфотографировать около десятка экзопланет:



В тоже время в докладе Lagrange прозвучало, что наблюдение многих сотен целей позволило обнаружить около 60 коричневых карликов (5-60 масс Юпитера на удалении в 3-6000 а.е.), из них 30 обладают массой меньше 15 масс Юпитера.

    Значительное число планет сфотографировано у звезд с уже известными околозвездными дисками:
















Доклад Bryan рассказывает о поиске дополнительных планет в 7 молодых системах с уже известными удаленными планетами. Было найдено 8 кандидатов в дополнительные планеты, 7 из них оказались фоновыми двойными. Последний кандидат нуждается в третьей эпохе снимков.




 Второй обзор Bryan концентрируется на спектроскопии молодых планет с целью определения отношения углерода и кислорода. Данные наблюдения были проведены для двух планет системы HR8799 (b и c) и коричневого карлика ROXs 42B. В первом случае спектр низкого разрешения не смог обнаружить ничего интересного, зато во втором случае были найдены линии воды, СО, отсутствие метана и отношение C/O близкое к солнечному.  Данное отношение подтверждает сценарий образования коричневого карлика через гравитационный коллапс. Доклад Kraus сообщает о наблюдениях Хабблом в синих лучах планетных систем моложе 15 миллионов лет. Оказалось, что половина из них находится в стадии активной аккреции.

    Несколько очень холодных коричневых карликов обнаружено у старых и близких звезд:




Доклад Kalas сообщает о том, что публикация открытия новой планеты (HD 131399b) увеличивает список планетных систем в тройных системах звезд. До этого были сфотографированы две планеты в тройных системах звезд (51 Эридана b и Фомальгаут b). Кроме того было отмечено, что две из этих планет (51 Эридана b и HD 131399b) являются единственными, чьи массы в пределах погрешности находятся ниже 13 масс Юпитера (2-12 масс Юпитера) (в последние годы появилось много сомнений в планетной природе Фомальгаут b).

     Большинство планетных поисков ведётся в фильтре H, хотя поиски в более длинных волнах могут обнаружить более тусклые планеты. На конференции Hinkley был представлен подобный поиск (в фильтре L) на телескопах Keck и VLT. Для целей этого обзора были выбраны звезды, показывающие инфракрасный избыток на снимках телескопа WISE на 22 микрон. По количеству наблюдаемых звезд этот обзор находится на третьем месте:




Из таблицы видно, что крупнейшие текущие обзоры осуществляются на новейших камерах SPHERE и GPI:



На камере GPI в настоящее время осуществляется обзор GPIES:



Данная камера производит наблюдения на 5 полосах:



К настоящему времени камера GPI наблюдала около 300 звезд. Обработка снимков выполняется в течении дня на суперкомпьютере. Только такая обработка позволяет увидеть слабые планеты вроде 51 Эридана b. С увеличением количества целей наблюдений одновременно увеличивается и качество обработки.





К этому времени камера сфотографировала множество околозвездных дисков:





Также обнаружено несколько маломассивных объектов (планет и коричневых карликов). На конференции было представлено открытие одного из них: GOI-28 на удалении в 20 а.е. от HR 2562 с оцениваемой массой в 15-45 масс Юпитера. Обозначение GOI означает GPI object of interes.







Текущие результаты обзора показывают, что планеты на большом удалении (дальше 10 а.е.) встречаются в 8 раз реже, чем на удалении в 1 а.е. (оценка из RV-обзоров).

     Обзор на камере SPHERE называется SHINE (выделено 200 ночей для наблюдения 400-600 звезд). К настоящему времени выполнено 35% обзора, наблюдалось 323 звезды (206 снимков хорошего качества), у которых обнаружено 470 планетных кандидатов:




Больше 99% из этих кандидатов, скорее всего, являются фоновыми источниками. В тоже время один из данных кандидатов был недавно подтвержден: планета в тройной системе звезд. Из слайдов об этом открытии следует, что яркость планеты в 100 тысяч раз слабее звезды на удалении в одну угловую секунду, кроме того отображена вероятная орбита всех трех звезд в системе на основе наблюдений с 1906 по 2016 годы:





 В дополнение камера SPHERE смогла сфотографировать множество околозвездных дисков:





 Также камера SPHERE сфотографировала несколько уже известных планетных систем. Полученный спектр для планеты 51 Эридана b показал сильное различие со спектром камеры GPI, особенно на 1.2-1.3 микрон (камера может получать 39 снимков с помощью спектрографа IFS на 0.95 - 1.74 микрон).











Одновременно наблюдается быстрый прогресс и для субмиллиметровых телескопов. На конференции было представлено несколько снимков околозвездных дисков телескопа ALMA в разных полосах поглощения:




Эти наблюдения позволяют дополнить картину содержания различных химических элементов в нашей Вселенной:








Современные коронографы обладают контрастом 1 к 10 тысячам, будущие спекл-технологии увеличат этот контраст до 1 к миллиону. Основные надежды в этом плане возлагаются на 20-40 метровые наземные телескопы и будущие космические телескопы. NASA в настоящее время прорабатывает два варианта космической миссии с целью фотографирования близких экзопланет:













Также на конференции было подробно рассказано о возможностях будущего телескопа JWST в плане спектроскопии тразитных экзопланет.



Данный космический телескоп будет нести множество различных инструментов:













Многие приборы из них не могут наблюдать слишком яркие звезды:





 Ожидается, что на первые наблюдения в 1 цикле будет выделено 500 часов наблюдательного времени (без временного лага между получением и публикацией данных). Планируется, что в ходе этих наблюдений будут наблюдаться и экзопланеты:





 Для некоторых целей уже произведены оценки возможностей подобной спектроскопии:







Так сообщается, что перенацеливание телескопа будет очень медленным (порядка 30 минут). В первую очередь будут наблюдаться экзопланеты, попавшие в CVS-зону (зона непрерывных наблюдений вблизи эклиптического полюса). Кроме того сообщается, что угол между полем зрения телескопа и направлением на Солнце не может быть меньше 5 градусов или больше 45 градусов от перпендикуляра к направлению на Солнце. Такое ограничение вызвано необходимостью сохранять низкие температуры приемников телескопа, закрытых солнечным экраном. Также сообщается, что запас топлива на телескопе позволит ему работать около 10 лет. Теоретически этот срок может быть даже больше, в случае меньшего расхода топлива после запуска.

     На конференции было подробно рассказано и о будущем телескопе WFIRST. Данный телескоп планируется оборудовать внешним коронографом (его будут использовать в течение одного года шестилетней миссии на расстоянии в тысячу километров от телескопа):






Тем не менее, основной его задачей называется микролинзовый поиск экзопланет в направлении центра нашей галактики. Ожидается, что в ходе этого поиска он найдет 300 планет массой с Землю, 40 блуждающих планет массой с Землю, и около 100 тысяч транзитных планет. Также ожидается открытие экзолун.





Данные наблюдения дополнят статистику телескопа Кеплер, а также уточнят уже известную статистику, полученную в микролинзовых обзорах (0.17 +/- 0.08 планет-гигантов на каждый красный карлик).







 Кроме того есть информация о возможности обслуживания телескопа в точке L2.

      В конце конференции было рассказано о предварительных результатах микролинзовой кампании телескопа Кеплер на девятом поле. Совмещение данных с наземными телескопами позволило обнаружить 180 событий микролинзирования (из них 13 кандидатов в блуждающие планеты). Сам телескоп Кеплер обнаружил 4 обычные планеты (обращающиеся вокруг звезд), 7 блуждающих планет, 8 звездных двойных, и 13 долгопериодичных событий.










Следующая подобная конференция (Exoplanet II) будет проведена в Кембридже в июле 2018 года.


Tags: близкие звезды, конференция, микролинзирование, телескоп Кеплер, фотографический метод, экзопланеты
Subscribe
promo za_neptunie july 10, 2014 20:36 8
Buy for 30 tokens
Число постов в блоге перевалило за сотню, поэтому я решил систематизировать их по различным тематиками. Это поможет мне и моим читателям быстрее находить в блоге интересную информацию. Последнее обновление от 4 августа 2014 года Венера Новая книга о Венере Венера-Экспресс готовится к…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 8 comments