Когда планета проходит перед своей звездой, с Земли можно обнаружить небольшое затемнение звездного света. Авторы и права: НАСА, ЕКА, ККА, Джозеф Олмстед (STScI)
Полное солнечное затмение в Северной Америке 8 апреля 2024 года станет потрясающим и запоминающимся событием для всех на своем пути. Однако затмения ценятся не только за их визуальное воздействие, они лежат в основе передовой науки.
Затмения могут многое рассказать нам об далеких планетах за пределами нашей солнечной системы или экзопланетах. С тех пор, как в 1992 году была обнаружена первая экзопланета, астрономы открыли более 5600 миров, вращающихся вокруг звезд, помимо Солнца. Для наблюдения за ними они использовали множество мощных телескопов.
Однако, как и в случае с полным солнечным затмением, астрономам-любителям по-прежнему предстоит сыграть жизненно важную роль в рамках нескольких гражданских научных проектов, призванных помочь в наблюдениях за этими далекими мирами.
Солнечное затмение происходит, когда Луна проходит между Землей и Солнцем. Хотя Солнце в 400 раз больше Луны, оно также примерно в 400 раз дальше. Вот почему на нашем небе она кажется одинакового размера. Когда происходит затмение, луна едва закрывает солнце, оставляя по краю красивую особенность, называемую «корона» (латинское слово «корона»).
Нечто подобное происходит, когда мы смотрим на далекую звезду с планетой. Если все выстроится правильно, экзопланета пройдет между нами и своей звездой. Это называется транзит. Однако, поскольку планета намного меньше своей звезды и они намного ближе друг к другу, чем к нам, планета будет казаться меньше звезды и не будет блокировать ее, как это происходит при полном солнечном свете. затмение.
Эти звезды настолько далеки, что даже в наши лучшие телескопы они кажутся крошечной точкой света. Когда происходит транзит, эта маленькая точка света становится немного тусклее на несколько часов, а затем возвращается в нормальное состояние.
Если у экзопланеты есть атмосфера, часть звездного света будет фильтроваться через нее, прежде чем попасть в телескоп. Звездный свет можно разделить на разные цвета, что расскажет вам о том, что находится в атмосфере. Это называется спектром.
Каждый элемент имеет определенный набор цветов, которые он предпочитает поглощать и излучать. Например, старые уличные фонари имели характерный оранжевый цвет, характерный для натрия — металла, которым были наполнены эти лампы. Если мы разделим свет уличного фонаря на спектр, мы увидим сигнатуру натрия.
Точно так же химические соединения в атмосфере планеты оставляют свой отпечаток на профильтрованном через них звездном свете. Это позволяет астрономам измерять содержание атмосферы, исследуя ее спектр.
Атмосфера Земли рассеивает синий свет, благодаря чему небо кажется голубым, а то, что осталось, выглядит красным. Оставшийся красный свет отвечает за то, что солнце выглядит красным при восходе и заходе, а также за эффект «кровавой луны», когда луна становится оранжево-красной во время лунного затмения (когда Земля проходит между Солнцем и Луной). Если бы мы были на Луне во время такого события, мы могли бы использовать спектральную технику для измерения атмосферы Земли.
Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) и будущий космический телескоп Ариэль Европейского космического агентства (ЕКА) являются одними из единственных инструментов, достаточно чувствительных для обнаружения и измерения атмосферы экзопланеты.
Характеристика и сравнение этих атмосфер могут многое рассказать нам о других планетных системах. До 1990-х годов у нас был только один пример — Солнечная система. Астрономы также будут искать «биомаркеры» в атмосферах этих планет.
Биомаркеры — это потенциальные химические признаки жизни. Например, кислород составляет чуть более 20% атмосферы Земли и производится растениями. Изучая потенциальные биомаркеры в атмосферах экзопланет, астрономы могут найти доказательства существования инопланетной жизни.
Однако по поводу некоторых из этих результатов, вероятно, будут споры. В прошлом году группа астрономов объявила о предварительных намеках на химическое вещество под названием диметилсульфид в спектре экзопланеты под названием K2-18b. На Земле это химическое вещество выделяется морским планктоном. Однако многие астрономы ждут последующих наблюдений за этой планетой, прежде чем делать какие-либо выводы.
Остающейся проблемой в изучении экзопланет является неопределенность во времени затмений или транзитов. Взаимодействие с другими планетами и другие эффекты могут привести к изменению орбиты экзопланеты с течением времени. Если транзит задерживается, это может привести к тому, что космические корабли, такие как JWST или Ариэль, будут ждать, пока это произойдет, тратя очень ограниченное время наблюдения с помощью телескопа. Если транзит произойдет раньше, космический телескоп может его полностью пропустить.
Exoplanet Watch и ExoClock — это гражданские научные проекты, позволяющие представителям общественности внести свой вклад в изучение экзопланет. Участники могут использовать небольшие телескопы, которые есть у них дома, или удаленно управлять другими телескопами через Интернет, чтобы наблюдать транзиты, а затем обрабатывать результаты на своих компьютерах. Загружая эти результаты, они могут помочь JWST и Ариэлю быть пунктуальными, давая им возможность проводить наблюдения, которые могут изменить наше понимание космоса.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
