Космический телескоп НАСА «Хаббл» (слева) и космический корабль НАСА «Новый горизонт» (справа) сфотографировали планету Уран. Авторы и права: НАСА, ЕКА, STScI, Саманта Хаслер (MIT), Эми Саймон (NASA-GSFC), тематическая группа New Horizons по планетарным наукам; Обработка изображений: Джозеф ДеПаскуале (STScI), Джозеф Олмстед (STScI)
Космический телескоп НАСА «Хаббл» и космический корабль «Новые горизонты» недавно одновременно нацелились на Уран, что позволило ученым провести прямое сравнение планеты с двух совершенно разных точек зрения. Результаты послужат основой для будущих планов по изучению типов планет вокруг других звезд.
Астрономы использовали Уран в качестве прокси для аналогичных планет за пределами нашей Солнечной системы, известных как экзопланеты, сравнивая изображения высокого разрешения, полученные Хабблом, с более отдаленными изображениями, полученными с помощью «Новых горизонтов». Эта комбинированная перспектива поможет ученым узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд с помощью будущих телескопов.
«Хотя мы ожидали, что Уран будет выглядеть по-разному в каждом фильтре наблюдений, мы обнаружили, что Уран на самом деле был тусклее, чем предсказывалось в данных New Horizons, взятых с другой точки зрения», — сказала ведущий автор Саманта Хаслер из Массачусетского технологического института в Кембридже и Сотрудник научной группы New Horizons.
Прямая визуализация экзопланет является ключевым методом изучения их потенциальной обитаемости и предлагает новые ключи к разгадке происхождения и формирования нашей собственной Солнечной системы. Астрономы используют как прямую визуализацию, так и спектроскопию, чтобы собрать свет от наблюдаемой планеты и сравнить его яркость на разных длинах волн.
Однако получение изображений экзопланет — общеизвестно сложный процесс, поскольку они находятся очень далеко. Их изображения представляют собой всего лишь точечные изображения и поэтому не так детальны, как изображения миров, вращающихся вокруг нашего Солнца, крупным планом. Исследователи также могут напрямую отображать экзопланеты только в «частичных фазах», когда только часть планеты освещена их звездой, если смотреть с Земли.
Уран был идеальной целью для понимания будущих отдаленных наблюдений экзопланет другими телескопами по нескольким причинам. Во-первых, многие известные экзопланеты также являются схожими по своей природе газовыми гигантами. Кроме того, во время наблюдений «Новые горизонты» находились на дальней стороне Урана, на расстоянии 6,5 миллиардов миль, что позволяло изучать его сумеречный серп — то, что невозможно сделать с Земли. На таком расстоянии изображение планеты, полученное аппаратом «Новые горизонты», составляло всего несколько пикселей в его цветной камере, называемой многоспектральной камерой видимого изображения.
На этом изображении две трехмерные формы Урана (вверху) сравниваются с реальными видами планеты, полученными с космического телескопа НАСА «Хаббл» (внизу слева) и космического корабля НАСА «Новый горизонт» (внизу справа). Сравнение изображений высокого разрешения, полученных с «Хаббла», с меньшим изображением, полученным с «Новых горизонтов», предлагает комбинированную перспективу, которая поможет исследователям узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд с помощью будущих обсерваторий. Авторы и права: НАСА, ЕКА, STScI, Саманта Хаслер (MIT), Эми Саймон (NASA-GSFC), тематическая группа New Horizons по планетарным наукам; Обработка изображений: Джозеф ДеПаскуале (STScI), Джозеф Олмстед (STScI)
С другой стороны, «Хаббл» с его высоким разрешением и на своей низкой околоземной орбите в 1,7 миллиарда миль от Урана смог увидеть атмосферные особенности, такие как облака и штормы, на дневной стороне газообразного мира.
«Уран выглядит как небольшая точка в наблюдениях New Horizons, похожая на точки, видимые на экзопланетах, полученных прямым изображением из таких обсерваторий, как Уэбб, или наземных обсерваторий», — добавил Хаслер. «Хаббл предоставляет контекст того, что делает атмосфера, когда ее наблюдали с помощью аппарата «Новые горизонты».
Газовые планеты-гиганты в нашей Солнечной системе имеют динамичную и изменчивую атмосферу с меняющимся облачным покровом. Насколько это распространено среди экзопланет? Зная детали того, как выглядели облака на Уране от Хаббла, исследователи могут проверить, что интерпретируется на основе данных New Horizons. В случае с Ураном и «Хаббл», и «Новые горизонты» увидели, что яркость не менялась по мере вращения планеты, а это указывает на то, что характеристики облаков не менялись вместе с вращением планеты.
Однако важность обнаружения с помощью New Horizons связана с тем, как планета отражает свет на другой фазе, чем то, что может видеть Хаббл или другие обсерватории на Земле или рядом с ней. «Новые горизонты» показали, что экзопланеты могут быть более тусклыми, чем предполагалось, при частичных и высоких фазовых углах, и что атмосфера в частичной фазе отражает свет по-разному.
У НАСА есть две крупные будущие обсерватории, работающие над дальнейшими исследованиями атмосфер экзопланет и потенциальной обитаемости.
На этой иллюстрации показан вид нашей Солнечной системы, сделанный космическим кораблем НАСА «Новые горизонты» из глубины пояса Койпера. «Новые горизонты» в настоящее время находятся на расстоянии более 5 миллиардов миль от Земли. Зонд находился на расстоянии 6,5 миллиардов миль от Урана, когда недавно наблюдал за планетой. В этом исследовании исследователи использовали газовый гигант в качестве экзопланеты, сравнивая изображения высокого разрешения, полученные космическим телескопом Хаббла НАСА, с меньшим изображением, полученным с помощью «Новых горизонтов», чтобы узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд. Авторы и права: НАСА, ЕКА, Кристиан Ньевес (STScI), Ральф Кроуфорд (STScI), Грег Бэкон (STScI).
«Эти знаменательные исследования Урана программой «Новые горизонты» с точки зрения, недоступной для наблюдения никакими другими способами, пополняют сокровищницу миссии новых научных знаний и, как и многие другие наборы данных, полученные в ходе миссии, дали удивительное новое понимание миров нашей Солнечной системы. система», — добавил главный исследователь New Horizons Алан Стерн из Юго-Западного исследовательского института.
Предстоящий космический телескоп НАСА Нэнси Грейс Роман, запуск которого запланирован на 2027 год, будет использовать коронограф, чтобы блокировать свет звезды и напрямую видеть экзопланеты газовых гигантов. Обсерватория обитаемых миров НАСА, находящаяся на ранней стадии планирования, станет первым телескопом, специально разработанным для поиска атмосферных биосигнатур на скалистых планетах размером с Землю, вращающихся вокруг других звезд.
«Изучение того, как известные ориентиры, такие как Уран, выглядят на дистанционных изображениях, может помочь нам иметь более надежные ожидания при подготовке к этим будущим миссиям», — заключил Хаслер. «И это будет иметь решающее значение для нашего успеха».
Запущенный в январе 2006 года аппарат «Новые горизонты» совершил исторический облет Плутона и его спутников в июле 2015 года, прежде чем в январе 2019 года дать человечеству первый крупный план одного из этих планетарных строительных блоков и объекта пояса Койпера, Аррокота. Сейчас он выполняет свою вторую расширенную миссию, изучая далекие объекты пояса Койпера, характеризуя внешнюю гелиосферу Солнца и производя важные астрофизические наблюдения со своей непревзойденной точки обзора в отдаленных регионах Солнечной системы.
Результаты по Урану будут представлены на этой неделе на 56-м ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества в Бойсе, штат Айдахо.
