Газета Троицкий Вариант # 45 (19_01_2010) - Газета Троицкий Вариант

Planck. Изображение ESA

Надежды на изучение недоступных ранее объектов Солнечной системы (а также удаленных слабых галактик) связаны с запущенным 221 14 декабря 2009 года на околоземную орбиту инфракрасным космическим телескопом NASA WISE 222 (Wide-Field Infrared Survey Explorer), предназначенным для получения обзора всего неба в инфракрасном диапазоне.

В 2009 г. было несколько важных запусков аппаратов, работающих в интересах астрономов, изучающих дальний космос. Прежде всего это европейские «Планк» ( Planck 223 ) и «Гершель» ( Herschel 224 ), выведенные 225 ESA с помощью одного ракетоносителя 14 мая 2009 г.

«Планк» предназначен для исследования реликтового фона. Он, в частности, должен построить детальную карту поляризации космического микроволнового излучения. Как ожидают, это поможет пролить свет на самые первые мгновения жизни Вселенной.

Herschel. Изображение ESA

«Гершель» обладает самым большим зеркалом из всех космических телескопов (3,5 м). Его детекторы будут регистрировать инфракрасное и миллиметровое излучение, и ключевые задачи этой миссии — изучение процессов образования звезд и галактик. Кроме того, с этим спутником также связаны надежды на получение новых данных об объектах Солнечной системы.

Kepler. Изображение NASA

Вероятно, самый главный астрономический запуск NASA в 2009 г. — это обсерватория «Кеплер» ( Kepler 226 ). Его полутораметровое зеркало предназначено для поиска экзопланет. За 3–4 года работы аппарат должен обнаружить несколько планет, по массе и расстоянию от звезды подобных Земле. Первые результаты были представлены уже в январе 2010 г. Объявлено об открытии нескольких новых планет, но все это пока лишь более-менее привычные «горячие юпитеры».

Активно поступали новые данные с европейского искателя экзопланет CoRoT (COnvection ROtation and planetary Transits), запущенного с Байконура 27 декабря 2006 г. Свежий обзор на эту тему можно найти в препринте arXiv: 0912.4655 227 .

Модель планеты CoRoT-7b. Асимметрия связана с тем, что планета повернута к звезде одним боком (из статьи arXiv: 0912.4655)

Данные поступают (и немедленно выкладываются в открытый доступ 228 ) и от американской гамма-обсерватории «Ферми» ( Fermi 229 ), запущенной в 2008 г. От «Ферми» ждут в первую очередь новых данных по темной материи. Но пока никаких однозначных выводов нет, а с текущим состоянием можно ознакомиться в работе arXiv: 0912.3828 230 .

Предварительные данные «Ферми» по темной материи. «Ноль» соответствует отсутствию дополнительного сигнала от частиц темного вещества. Виден избыток на энергиях 2–5 ГэВ. Но авторы настаивают на предварительном характере результатов. Будем ждать (из статьи arXiv: 0912_3828)

Конечно, главное — это не сами запуски, а научные результаты. За результатами удобнее всего следить по астрофизическому разделу сайта arXiv.org 231 , там появляется порядка тысячи статей в месяц. О некоторых из них рассказывалось в Обзорах препринтов astro-ph 232 . Ниже мы кратко расскажем о наиболее интересных, на наш взгляд, статьях, появившихся в «Архиве». Эта часть обзора касается прежде всего «дальнего космоса».

Начнем с изучения экзопланет. Астрономы открывают все более и более легкие планеты, постепенно приближаясь к массам порядка земной. Рекорд 2009 г. принадлежит 233 планете в системе GJ 581 ( arXiv: 0906.2780 234 ). Нижняя граница ее массы составляет 1,9 земной. Но это лишь граница, реально планета может быть несколько тяжелее. Такие объекты называют «суперземлями».

Соотношение масс и радиусов для разных составов планет (силикаты, железо, лед). Показаны положения Урана (U), Нептуна (N) и планеты GJ 436. Красным показано измерение радиуса для CoRoT-7b. Линия обрывается на вернем пределе на массу для этой планеты (из статьи arXiv: 0908.0241)

Измерить некоторые параметры экзопланеты нелегко. Есть лишь одна ситуация, когда задача упрощается, — если мы можем наблюдать прохождения планеты по диску звезды. В 2009 г. были открыты две интересные транзитные суперземли. Первыми успеха добились ученые из группы CoRoT ( arXiv: 0908.0241 235 ). Планета CoRoT-7b — это вообще первая открытая транзитная суперземля. Ее масса составляет около 10–20 земных. Немало. Но зато это первая суперземля с измеренным радиусом. Он равен 1,7 земного. Определение радиуса при известной массе дает нам плотность. Можно сделать вывод, что планета составлена в основном из горных пород. Правда, она находится слишком близко к своей звезде, поэтому вряд ли можно говорить о наличии там привычной для нас жизни.

Массы и радиусы разных планет. Красным кружком обозначена транзитная суперземля GJ 1214b. Черные ромбы показывают планеты Солнечной системы. Кривые соответствуют разным составам планет. GJ 1214b лежит выше «водяных» планет (пунктирная и штриховая кривые). Это значит, что там заведомо есть газовая оболочка (из статьи arXiv: 0912.3229)

Другая интересная транзитная экзопланета, открытая в 2009 г. ( arXiv: 0912.3229 236 ), — это GJ 1214b. Ее масса — 6,55 земной. Существенно то, что она вращается вокруг маломассивной и близкой звезды. Все это позволяет довольно детально ее исследовать.

Наконец, последний экзопланетный результат, на который мы хотим обратить ваше внимание, связан с планетой WASP-17b ( arXiv: 0908.1553 237 ). Сейчас, когда еще нельзя вести речь о полноценных поисках «двойников» Земли или же явных следов жизни на экзопланетах, важнейшей задачей считается изучение процессов формирования и эволюции планетных систем. Для этого нужно не просто «ставить рекорды» и уменьшать максимальную массу «горячих суперземель», а, например, отыскивать какие-либо необычные объекты, не укладывающиеся в стандартные сценарии рождения планет.

И вот планета WASP-17b как раз обладает двумя интересными особенностями. Прежде всего, она имеет очень малую плотность — около 10% плотности Юпитера. Это объясняют тем, что эта планета сильно разогревается приливными силами. Вторая особенность WASP-17b связана со свойствами ее орбиты. Согласно общепринятым теориям, планеты образуются из вращающегося протопланетного облака. Разумеется, направление вращения «готовых» планет вокруг звезды должно в таком случае совпадать с направлением вращения самой звезды. Но в случае WASP-17b есть серьезные основания полагать, что она крутится в противоположную сторону!

Планеты на плоскости радиус — масса. Линии соответствуют разным плотностям (в долях плотности Юпитера). Синий, зеленый и фиолетовый значки соответствуют данным по WASP-17b. Синий является наиболее вероятным. Видно, что планета имеет рекордно низкую плотность (из статьи arXiv: 0908.1553)

Как же такое могло получиться? По всей видимости, нельзя обойтись без предположения, что WASP-17b когда-то интенсивно взаимодействовала с каким-то массивным телом. Полагают, что «горячие юпитеры» образовывались на расстояниях порядка 3 астрономических единиц (около полумиллиарда километров) от своих звезд, а потом мигрировали на близкие орбиты. Так вот, в случае WASP-17b комбинация интенсивного взаимодействия с планетой-гигантом и последующей миграции, действия механизма Козаи (Kozai) и приливной циркуляризации орбиты могла привести к тому, что мы наблюдаем.

От экзопланет перейдем теперь к звездам. Тут также один из самых интересных результатов связан с работой спутника CoRoT, который изначально и был предназначен для изучения этих объектов с помощью методов астросейсмологии. Астросейсмология позволяет получать уникальные данные о внутреннем строении звезд. Осцилляции солнечного типа, о которых идет речь в статье arXiv: 0906.3788 238 , связаны с турбулентностью во внутренних частях звезд. Ранее такие пульсации обнаруживались только у маломассивных звезд. Теперь же с помощью спутника CoRoT они впервые открыты у массивной (10 солнечных масс) звезды.

Говоря о звездах, не надо забывать о Солнце. В 2009 г. появился важный результат, который может поставить точку в спорах о том, как же солнечная корона прогревается до высокой температуры. Авторы arXiv: 0903.3546 239 получили серьезные наблюдательные аргументы в пользу того, что энергия в солнечной атмосфере переносится альвеновскими волнами 240 . Их мощности, по оценке авторов, достаточно для того, чтобы нагревать солнечную корону. Собственно, так раньше и думали, т.е. новые результаты наблюдений находятся в хорошем согласии с теоретическими расчетами.