za_neptunie (za_neptunie) wrote,
za_neptunie
za_neptunie

Category:

В поисках редчайших астрономических объектов



     Анимация снимков, на которых была открыта межзвездная комета (тусклая движущаяся точка в середине анимации). Снимки взяты с Астро Канала. Комета была открыта на последней (27-ой) сфотографированной площадке неба, наблюдавшейся 30 августа. Источник.




   В середине сентября весь мир облетела новость о сенсационном открытии российского астронома в Крыму. Открытие стало, без сомнения, одним из крупнейших в истории российской науки (с ним могут поспорить только первые снимки обратной стороны Луны, первые снимки поверхности Венеры, открытие Антарктиды и создание периодической таблицы химических элементов).


   Речь идет об открытие первой межзвездной кометы Геннадием Борисовым на своём личном телескопе, в своё свободное время. Обнаруженный объект, с самым большим эксцентриситетом из известных, является только вторым открытым естественным объектом в Солнечной Системе, который обладает внесолнечным происхождением (за исключением эпизодически регистрируемых пылинок и болидов в земной атмосфере и межпланетном пространстве).



   Открытие получилось на грани фантастики. В 21 веке, когда телескопы-роботы совершают почти 99% открытий в астрономии (от околоземных астероидов до экзопланет), межзвездную комету удалось обнаружить практически вручную. Речь идет, как об изготовлении телескопа в кустарных условиях с помощью подручных материалов, так и методике поиска (без программного обеспечения, на анимации из нескольких снимков). Единственное чем помог век компьютеров, так это наличием современной ПЗС-матрицы и возможностью оперативного подключения (через Интернет) к базе данных об известных объектах Солнечной Системы).
 С другой стороны историческое открытие было далеко не случайностью. Так первооткрывателю 57 лет, и он много лет работает в Крымской обсерватории. Комета, открытая Геннадием Борисовым, восьмая в его карьере.  И сам "звездный" телескоп, не первый, у Геннадия (до этого он использовал для поиска комет инструменты с меньшим диаметром). Последний зеркально-линзовый телескоп обладает диаметром в 65 см и полем зрения в 2х2 угловых градусов. По утверждению первооткрывателя этот инструмент собирался почти 3 года, и начал использоваться только в конце 2018 года. Стоимость телескопа подобного диаметра, который занимает промежуточное положением между любительскими и профессиональными телескопами составляет примерно половину миллиона рублей, ещё почти столько же стоит использовавшаяся ПЗС-камера. Подобное оборудование позволяет обнаруживать объекты 20 звездной величины всего за 60 секунд экспозиции.




  Фотография первооткрывателя со своим “звездным” телескопом.



     Естественно, чтобы опередить десяток телескопов роботов 0.5-2 метрового класса, которые каждую ночь сканируют почти всё ночное небо, приходиться быть изобретательным. Дело в том, что единственной областью неба, где бессильны земные телескопы, является дневное небо, засвеченное ослепляющими лучами Солнца. Это является следствием того, что современные обзорные телескопы сконцентрированы на поверхности Земли или на низких околоземных орбитах. В результате этого наблюдения достаточно небольшой (по площади) пограничной сумеречной зоны (где для земного наблюдателя находится рассвет и закат) позволяют любителям первыми обнаруживать тусклые неизвестные объекты Солнечной Системы, которые приближаются к Земле со стороны Солнца.
   Особую трудность представляет обнаружение межзвездных объектов, движущихся по Солнечной Системе, то есть скорость движения которых превышает третью космическую скорость (больше 16 км в секунду). Пространственная плотность подобных объектов в Галактике на много порядков меньше и средней плотности объектов облака Оорта, и средней плотности обоих поясов малых планет Солнечной Системы. В связи с этим программное обеспечение телескопов-роботов и режим каденции их снимков настроены в большинстве случаев на обнаружение объектов Солнечной Системы, движущихся по эллиптическим орбитам. В связи с этим, даже если автоматика обнаружит объект, движущийся по гиперболической орбите, то она посчитает его ошибкой (следствием засветки частицами космических лучей или результатом изменения блеска нескольких переменных звезд или галактик, случайно оказавшихся в одном ряду). В результате этого человеческие глаза обладают некоторым преимуществом перед программным обеспечением в обнаружении редких объектов, движущихся по нетипичным траекториям.

  Кроме того важным моментом остаётся длительность наблюдений объекта и количество наблюдений. Дело в том, что орбиты объектов, наблюдаемых лишь несколько раз, обладают большой неопределенностью, и повторное наблюдение подобного объекта даже на крупных телескопах практических невозможно. В результате этого большим преимуществом в вероятности обнаружения обладают объекты, которые либо приближаются к Земле, либо детектируются на небольшом расстоянии от Земли. Подобные объекты обладают большой вероятностью столкновения с Землей, и в связи с этим их отслеживание является одной из приоритетных задач современной наблюдательной астрономии. В связи с этим неудивительно, что оба первых межзвездных объектов были первоначально отнесены к потенциально опасным телам. В результате этого они почти сразу стали интенсивно наблюдаться по всей планете.


    Единственное отличие, что 100-метровый объект 2017 года не показывал никакой кометной активности, в то время как многокилометровая межзвездная комета Борисова сразу показала заметную кому и хвост.



   Снимки кометы, полученные 12 сентября на 8.2-метровом телескопе "Северный Gemini" в двух разных фильтрах (g' и r').

     К настоящему времени для кометы Борисова получено больше 300 астрометрических измерений, которые подтверждают гиперболическую траекторию с уровнем доверия примерно в 15 сигм. Кроме того нынешние измерения уже позволяют определить позицию на небе, откуда прилетела межзвездная гостья с точностью в 20 угловых минут. Это созвездие Кассиопеи, которые находится вблизи галактической плоскости. Данное созвездие расположено примерно в 30 угловых градусах от точки прилета первого межзвездного объекта (как известно эта точка также находилась вблизи галактической плоскости, рядом с ярчайшей звездой созвездия Лиры - Вегой). То, что точки прилета обоих межзвездных объектов расположены по соседству с друг другом, в районе северного полярного района и галактической плоскости легко объясняются следящими причинами:

 1) Большинство обзорных телескопов находится в северном полушарии, в результате этого вероятность обнаружения объектов, движущихся с севера к югу намного выше, чем наоборот (в будущем ситуация изменится с вводом в строй телескопа LSST).
 2) В галактической плоскости находится большинство звезд нашей галактики, и, следовательно, в ней должно быть расположено большинство орбит межзвездных объектов.
 3) Галактическая плоскость расположена почти перпендикулярно плоскости планет Солнечной Системы (эклиптики). В результате этого орбиты большинства межзвездных объектов должны проходить через Солнечную Систему почти перпендикулярно плоскости планет Солнечной Системы.



   В настоящее время комета Борисова ещё находится в сумеречной зоне неба, и её видимый блеск близок к 18-ой звёздной величине. Ситуация должна улучшиться к началу декабря, когда комета пройдет точку максимального сближения с Солнцем. В это время её блеск приблизится к 15-ой звездной величине. В это время комета будет наиболее тщательно исследоваться (спектры и фазовая кривая ядра). Однако несмотря на низкую элонгацию в настоящее время, комета уже подверглась детальному изучению. Комету успешно наблюдали, как совсем небольшие телескопы (в том числе космический 10-см телескоп NEOSat), так и 8-метровый "Джемини" и 10-метровый Большой Канарский телескоп. Из этих наблюдений размер ядра кометы оценивается примерно в 10 км, а первая цветная фотометрия и первый спектр в оптическом и ближнеинфракрасном диапазоне электромагнитного спектра вышеперечисленных крупных телескопов показали, что физическая природа кометы близка к короткопериодическим кометам (тип D). Это может означать, что комета была выброшена из своей звездной системы через близкий пролет у местной массивной планеты вблизи снеговой линии, вроде нашего Юпитера. Ожидается, что в октябре первые снимки кометы получит космический телескоп Хаббл. По всей видимости, комета будет наблюдаться ещё много лет. Для сравнения Хейла-Боппа отслеживалась вплоть до орбиты Нептуна, когда её блеск упал примерно до 26 звездной величины.





  К сожалению, позднее обнаружение первой межзвездной кометы не даёт возможности отправить к ней исследовательский зонд. В связи с этим большие надежды возлагаются на будущий обзорный телескоп LSSS, который начнет штатную эксплуатацию через 3 года. Открытие первого межзвездного объекта в 2017 году позволяет оценить, что за 10 лет LSST откроет около 10 межзвездных объектов. С открытием кометы Борисова, это прогнозируемое число значительно возрастает. Кроме того в будущем большие надежды возлагаются на проект космического телескопа NEOCam, который позволит оперативно обнаруживать объекты Солнечной Системы с низкой элонгацией. Ещё одним перспективным проектом называют космический телескоп Эвклид. Этот телескоп получит снимки примерно 140 тысяч объектов Солнечной Системы с похожим проницанием на LSST (преимущественно на северном небе). Единственным минусом этого проекта является небольшое количество наблюдений (только 16 в течение 70 минут для любой области неба, которая будет наблюдаться).



      Между тем последние недели появилось множество новостей о находках или поисках других очень редких астрономических объектов. К примеру:


     1) Появилась информация об обнаружении двух новых систем белых карликов со значительными транзитами, вероятно вызванными осколочными дисками – остатками разрушенных планет во время стадии красного гиганта. Ранее был известен только один подобный случай, который был обнаружен космическим телескопом Кеплер, в ходе продленной миссии (транзиты от разрушающейся карликовой планеты, которая размером примерно с Цереру). Это открытие было опубликовано в конце 2015 года. Первое нынешнее открытие было получено наземным обзором ZTF, который обнаружил у отдаленного и тусклого белого карлика два транзита, разделенных несколькими сотнями суток. Предполагается, что подобные затмения могут быть вызваны либо волокнами межзвездных туманностей, либо околозвездным диском. Второе нынешнее открытие сделал космический телескоп TESS. Он обнаружил у близкого белого карлика LP 261-75 (расстояние около 30 парсек) затмения глубиной около одного процента, которые повторяются каждые 25 суток.



  Транзиты, найденные обзором ZTF у белого карлика J0139

  2) Недавно в Архив.орг опубликовано первое открытие транзитного коричневого карлика проектом космического телескопа TESS. Он стал 23-им подобным объектом. Коричневые карлики являются очень редкими у обычных звезд (они найдены меньше, чем у 1% звезд). Подобная частота означает, что транзитные коричневые карлики встречаются меньше, чем один на тысячу звезд. Так проект MEarth пронаблюдал около 3 тысяч поздних красных карликов, и нашел у них лишь два подобных объекта (системы NLTT 41135 и LP 261-75). Примерно столько же красных карликов (только ранних типов) пронаблюдал космический телескоп Кеплер, и в результате этого он нашел один такой объект (система LHS 6343). В целом наземные и космические телескопы нашли на всём небе только немного больше подобных объектов. Космический телескоп “Кеплер” в ходе начальной и продленной миссии нашел  по 5 таких объектов. Ещё три подобных объекта нашел космический телескоп “Корот”. Примерно столько же таких объектов нашли наземные обзоры: SuperWASP – 2, а HATSouth, KELT и NGTS по одному коричневому карлику. Интересно отметить, что значительная доля открытий этих редких объектов приходится на звездные скопления. Это не удивительно, так как звезды там являются очень молодыми, что позволяет изучить эволюцию разных астрономических объектов. С другой стороны в подобных скоплениях высокая плотность звезд, что облегчает фотометрические поиски транзитов с помощью телескопов с ограниченными возможностями по полю зрения. Количество звезд в скоплениях значительно меньше, чем количество одиночных звезд. В связи с этим звездные скопления часто становятся целью высокоприоритетных поисков. Так из 5 систем, найденных в ходе продленной миссии телескопа Кеплер, три принадлежат к звездным скоплениям. Кроме того интересно отметить, что первая система транзитных коричневых карликов (двойная система подобных объектов) была опубликована лишь в 2006 году, на 7 лет позже открытия первой транзитной экзопланеты. Находка была сделана в скопление Ориона с помощью анализа 1590 снимков, сделанных на метровых телескопах Западного полушария начиная с декабря 1994 года.
 3) Одновременно с поисками транзитных коричневых карликов у молодых звезд идут и поиски формирующихся планет. Так на прошлой конференции Экстремальные солнечные системы-4 в Рейкьявике было сообщено об открытие сразу 4 транзитных планет у молодой звезды. Кроме того появились сообщения об открытие транзитов планеты в системе AU Микроскопа с помощью телескопа TESS (расстояние до системы меньше 10 парсек).




    4) На европейско-американской конференции EPSC-DPS-2019 в нынешнем месяце прозвучала информация о последней статистике любительских наблюдений падений метеоритов на планеты-гиганты Солнечной Системы. В августе 2019 года была зарегистрирована шестая подобная вспышка (с 2010 года) для Юпитера. Учет эффектов наблюдательной селекции говорит о том, что на Юпитере должно происходить примерно 8.5 крупных столкновений в год, а на Сатурне меньше 24 столкновений в год.





   5) На той же конференции прозвучала последняя информация о поисках наиболее удаленных объектов Солнечной Системы. Майкл Браун проинформировал о том, что у 26 известных объектов (чей перицентр превышает 30 а.е., а апоцентр больше 150 а.е.) направление аргумента перицентра орбит близко к 0 градусов со статистическим уровнем доверия в 3.5 сигм. Но с учетом эффектов наблюдательной селекции уровень статистического доверия понижается до 2.5 сигм. Для окончательной проверки неслучайного расположения экстремально далеких орбит объектов Солнечной Системы потребуются новые открытия, которые вероятно будут сделаны в ближайшие 1-2 года. Между тем, текущие данные позволяют уменьшить большую полуось гипотетической планеты с 700 до 300 а.е., эксцентриситет с 0.7 до 0.15, наклонение с 30 до 12 градусов, а массу с 15 до 6±1 масс Земли. Подобная орбита ставит очень серьезные наблюдательные ограничения на наличие девятой планеты (фактически современные обзоры не могут обнаружить такую планету лишь на плотных звездных полях Млечного Пути, а астрометрические измерения известных объектов Солнечной Системы практически полностью исключают подобный объект).
     С другой стороны группа С.Шеппард и Ч. Трухильо продолжает уточнение орбит двух самых удаленных из известных объектов Солнечной Системы (их расстояние от Солнца составляет 123 и 133 а.е. соответственно). Точности определения орбиты первого из этих объектов уже достаточно для прогнозирования звездных покрытий.

    6) Другой доклад той же конференции сообщает о результатах уже наблюдавшихся покрытий объектов за орбитой Юпитера или Нептуна. Так в одном из докладов говорится о наблюдавшихся покрытиях Хирона в 2011 и ноябре 2018 года. Как и в случае другого Кентавра - Харикло эти наблюдения предполагают существование у Хирона двух колец. В другом сообщение говорится о трех наблюдениях (три хорды) Варды, которые доказывают что форма этой карликовой планеты со спутником близка к сфере диаметром в 756 км. В этом же году наблюдалось 5 покрытий для Кваовара, включая его спутник. Ещё одно сообщение Pablo Santos-Sanz говорит о наблюдениях покрытия карликовой планеты Huya. Её покрытие наблюдалось из 51 наземной позиции, на 20 из которых удалось успешно зарегистрировать покрытие (большинство из них находится в Румынии). Эти наблюдения показывают, что форма этой карликовой планеты близка к сфере диаметром 460 км (в тоже время существует возможность сплюснутости объекта). Последний объект, представляющий собой один из крупнейших объектов за орбитой Нептуна (абсолютная звездная величина близка к 4.8), знаменит тем, что он стал редкой удачей венесуэльского астронома, как и межзвездная комета Борисова для российскийх астрономов.


  В свете продолжающихся крупных открытий в астрономии можно попытаться спрогнозировать и другие потенциальные открытия в ближайшем будущем:


1) Первые экзолуны (спутники экзопланет) и кольцевые системы экзопланет


2) Гипотетические внешние планеты Солнечной Системы в облаке Оорта с ретроградным движением и размером близким к размеру Марса или Земли. Наличие подобных миров можно спрогнозировать на основе строения спутниковой системы крупнейшей планеты Солнечной Сиcтемы - Юпитера


3) Обнаружение самых первых звезд и галактик нашей Вселенной


4) Обнаружение первых миров с простейшей и разумной жизнью, а также свидетельств наличия астроинженерных сооружений (геостационарных колец имени Артура Кларка, искусственного радиоизлучения или лазерных сигналов, свечения инопланетных городов, спектральные сигнатуры агротехнических комплексов внеземных цивилизаций)


5) Ближайшие одиночные планеты (каменно-ледяные миры и газовые гиганты ближе Проксимы Центавра)



6) Ближайшие черные дыры и нейтронные звезд к Солнечной Системы, а также ближайшие и самые холодные белые карлики.


7) Обнаружение самых опасных сближений крупных астрофических объектов с Солнечной Системе в прошлом и будущем (наподобие системы Глизе 710 и системы Штольца).



8) точных двойников Земли (с таким же составом атмосферы и похожим биоразнообразием). В этом плане ожидается большой потенциал, так как сегодня астрономы могут регистрировать даже инертные газы в спектрах транзитных экзопланет:





   9) различных предcказанных и не предсказанных явлений теоретиками наподобие реликтовых гравитационных волн и реликтового нейтринного излучения, миниатюрных черных дыр и излучения Хокинга, создания теории Всего (ключа к построению машины Времени и сверхсветового звездолета в одном комплекте).

Tags: Россия, будущие перспективы астрономии, мезвездная комета
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 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.
  • 21 comments