za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Опубликованы результаты поисков оортоидов через затмения рентгеновских источников

    В 1950 году Ян Оорт выдвинул гипотезу, что источником долгопериодических комет является огромное облако ледяных тел, которое находится на расстояние от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч астрономических единиц от Солнца. По современным теоретическим представлениям в этом облаке может быть около триллиона ледяных объектов размером в километр и более. Для сравнения число околоземных объектов подобного размера составляет около тысячи, а в астероидном поясе их примерное число равно миллиону (большинство из них уже обнаружены и занесены в каталог Центра малых планет).

   Из-за очень большого расстояния до облака Оорта, оортоиды крайне сложно сфотографировать. Так объект 30 звездной величины на земном небе будет обладать размером в 10 км на удалении в 50 а.е. или размером в тысячу км на удалении в 500 а.е. Тем не менее, существует метод, который позволяет обнаруживать даже небольшие оортоиды. Речь идет о случайных затмениях оортоидами далеких звезд или других точечных объектов. Данный метод является фактически единственным для изучения популяции оортоидов:




 Из этой схемы (взятой в публикации 2005 года) следует, что метод затмений позволяет случайно регистрировать оортоиды с размерами в несколько сотен километров на удалении до 10 тысяч а.е. Однако, как выясняется в сегодняшней публикации в Архив.орг, это далеко не предел.



 Дело в том, что возможность регистрации затмений оортоидами сильно зависит от используемой длины волны. Большинство подобных проектов проводят поиски затмений оортоидами и койпериодами в оптическом диапазоне. К примеру, это тайваньские проекты наземных телескопов TAOS и TAOS II, а также анализ фотометрии звездных датчиков или астросейсмологических наблюдений космических телескопов Хаббл и Корот. К настоящему времени лишь в фотометрии космических телескопов удалось обнаружить 17 вероятных затмений койпериодами размером в несколько сотен метров или километров (два в фотометрии звездных датчиков ориентации телескопа Хаббл, остальные в астросейсмологических наблюдениях телескопа Корот). Для этого пришлось проанализировать 168 тысяч звездо-часов наблюдений (почти 20 звездо-лет наблюдений). В результате была получена оценка, что койпероиды с размером больше 400 метров встречаются в поясе Койпера вблизи эклиптики с примерной плотностью в 10 миллионов единиц на квадратный градус неба:



   Зеленая линия на схеме выше – это распределение койпериодов из оптических наблюдений с обнаруженными затмениями койпероидами (с размерами в несколько сотен метров), а фиолетовая линия – это распределение койпероидов из глубоких фотографических обзоров (размером больше 10-100 км). Тем самым в поясе Койпера существует больше миллиарда километровых тел.

     Удаленные объекты за орбитой Нептуна обладают очень большими периодами обращения вокруг Солнца (многие сотни и тысячи лет). По этой причине их орбитальная скорость лишь несколько метров в секунду. В связи с этим длительность затмений койпероидами и оортоидами почти целиком зависит от орбитальной скорости Земли (30 км в секунду). Поэтому подобные затмения обладают очень короткой длительностью (доли секунды). Кроме того, чем на меньшей длине волны наблюдаются затмения, тем более мелкие и далекие тела можно обнаружить с помощью метода затмений (по причине дифракции электромагнитного излучения).

     В результате уже с 2007 года начались поиски подобных затмений в данных рентгеновских телескопов. По причине того, что затмения являются очень короткими, то для поисков подходят только самые яркие рентгеновские источники, которые наблюдаются с очень высокой частотой. В связи с этим идеально подходили данные спутника RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer) для ярчайшего рентгеновского источника на небе после СолнцаСкорпион Х-1. Этот спутник был запущен в 1995 году и в течение 16 лет (до 2012 года) проводил наблюдения. Анализ его наблюдений по Скориону Х-1 обнаружил несколько кандидатов (ссылки на научные публикации здесь, здесь, здесь, здесь и здесь) затмений койпероидами размером всего в несколько десятков метров:




   В сегодняшней статье в Архив.орг авторы попытались пойти дальше: обнаружить в рентгеновских данных более крупные и далекие оортоиды. Для этого они проанализировали данные спутника RXTE по двум ярчайшим рентгеновским источникам на небе после Солнца: Скорпион Х-1 и GX 5-1 за все его 16 лет работы. Суммарная длительность этих наблюдений составила 1.6 миллионов секунд (19 суток непрерывных наблюдений).




  Авторы искали в наблюдениях затмения с длительностью в несколько десятков миллисекунд. Они нашли семь возможных кандидатов в такие события, но все они показались им недостоверными.



   Из известных параметров рентгеновских источников (расстояния в 2.8 и 9 килопарсек и ширины источника излучения (аккреционного диска черной дыры) в 50-50000 км) авторы считают, что в данных можно было бы обнаружить затмения оортоидами размером в 300 метров на удалении в 4000 а.е. (внутреннее облако Оорта) и размером в 900 метров на удалении в 36000 а.е. (внешнее облако Оорта). Отсутствие обнаружений говорит о том, что во внутреннем облаке Оорта число 300-метровых оортоидов меньше 1.4 триллионов на квадратный градуса неба, а во внешнем облаке Оорта число 900-метровых оортоидов меньше 360 триллионов на квадратный градус неба.

    Тем самым полученые пределы говорят, что общее количество 300-метровых внутренних оортоидов меньше 540 000 триллионов, а  число 900-метровых внешних оортоидов меньше 15 000 000 триллионов. Полученные пределы в тысячу и миллион раз превышают теоретические оценки численности подобных объектов для внутреннего и внешнего облака Оорта соответственно. Поэтому авторы возлагают надежды, что будущие рентгеновские миссии наконец смогут впервые обнаружить оортоиды, и тем самым определить их примерное количество в зависимости от размера. В частности приводятся три пригодные для этого рентгеновские обсерватории:




  Первая из них уже отправилась в космос в сентябре 2015 года, остальные две планируется запустить в 2028 году и в 2025 году) (если будет положительное решение по европейскому конкурсу M4). Чувствительность наблюдений этих обсерваторий будет в несколько раз превышать чувствительность спутника RXTE.

    Отмечается, что из-за меньшей длины волны в рентгеновскогом диапазоне, у оптических обсерваторий гораздо меньше шансов обнаружить затмения оортоидами. Возможности обнаружения оптических обсерваторий ограничены для пояса Койпера, внутреннего и внешнего облака Оорта объектами размером в 1, 10 и 30 км соответственно. Особо подчеркивается необходимость создания специализированного космического телескопа. Подобная миссия в 2011 году была предложена для оптического диапазона в рамках конкурса Дискавери. Проект назвали Whipple. В ходе него планировалось запустить во вторую точку Лагранжа 77-см телескоп.






  В течение 5-летней мисссии ожидалось, что этот космический телескоп обнаружит более 100 тысяч затмений койпериодами и оортоидами размером в 1-10 км на удалении в 30-30 000 а.е. Для этого телескоп с полем зрения в 36 квадратных градусов должен наблюдать минимум 36 тысяч звезд с частотой в 36 герц (режим для обнаружения оортоидов) и минимум 11200 звезд с частотой в 20 герц (режим для обнаружения койпероидов). Затмения предлагалось искать, как в области эклиптики (в пределах 4 градусов от неё), так и вдали от нее (20-40 градусов от эклиптики). Это позволило бы изучить область перехода между поясом Койпера (который находится в плоскости эклиптики) и облаком Оорта (которое должно обладать одинаковой плотностью по всему небу). Планируется, что яркость целевых звезд будет ограничена 15.7 звездных велчин, что делает возможным в ходе миссии и открытия транзитных экзопланет.





  Примеры теоретического обнаружения затмений этим телескопом:





  Планировалось, что телескоп сможет обнаружить десятки тысяч койпероидов и сотни оортоидов:







  Пока данный проект не утвержден для реализации. В тоже время в 2009 году высказались прогнозы, что в рамках основной миссии телескоп Кеплер сможет зарегистрировать с помощью звездных датчиков и астросейсмологических наблюдений несколько десятков затмений оортоидами с размером в несколько десятков километров. Также там же подчеркивалась низкая вероятность обнаружения затмений койпероидами по причине того, что основная миссия телескопа проводила наблюдения вдали от эклиптики. Хотя с другой стороны можно отметить, что сейчас в рамках продленной миссии К2 телескоп Кеплер наоборот наблюдает только эклиптические области. В связи с этим резко вырастает его потенциал в обнаружении в его данных затмений койпероидами.

    Наземные обсерватории также увеличивают интерес к этой области. Тут можно упомянть 1.8 метровый телескоп DAO, 6.5-метровый телескоп MMT, 1.8-метровый телескоп Pan-STARRS, 8-метровый телескоп VLT, 1.9-метровый телескоп в обсерватории OHP, 5-метровый Паломарский телескоп. В некоторых случаях даже создаются специализированные камеры (MIOSOTYS и CHIMERA) или специализированная сеть из трех 1.3-метровых телескопов (проект TAOS II). Всё это говорит о том, что в ближайшие годы изучение популяции оортоидов перейдет из теоретической в практическую область. Нечто подобное случилось в области экзопланет, когда транзитный метод всего за десятилетие стал лидирующим в обнаружении экзопланет, и привел к открытию многих тысяч планет за пределами Солнечной Системы.





   В дополнение сегодня благодаря Goodricke увидел интересную новость по поводу поисков девятой планеты. Моё предположение о выделении Майклу Брауну наблюдательного времени на крупнейшем обзорном телескопе Субару не подтвердилось. Запрос Майкла Брауна о выделении 20 ночей в течение ближайших 12 месяцев продолжает рассматриваться руководством японского телескопа. Поиски планируется проводить вблизи созвездия Кита. Примерно в этом же районе планету пытаются обнаружить с помощью архивных данных космологического обзора DES. Кроме того недавно стало известно, что Европейская южная обсерватория (ESO) проводит поиски девятой планеты в созвездии Центавра.

    В тоже время некоторые теоретики относятся скептически к гипотезе девятой планеты. Они считают, что объекты рассеяного диска (SDO) за длительное время могли самостоятельно “самоорганизоваться“ в кластер без влияния девятой планеты. По их расчетам, если масса популяции далеких ТНО достигает массы Земли, то это должно было случиться всего за 600 миллионов лет. В результате за поясом Койпера должен существовать второй более массивный пояс небольших ледяных тел, который может быть сильно наклонен к плоскости эклиптики (иначе его бы уже обнаружили).
Tags: ТНО, девятая планета, койпероиды, космический телескоп, облако Оорта, оортоиды, пояс Койпера, рентгеновское излучение, статистика, телескоп Кеплер, транзитный метод
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