Покрытие далекой звезды помогло определить орбиту Европы c точностью до километров
Астрономы впервые смогли пронаблюдать покрытие далекой звезды спутником Юпитера Европой и определить радиус и форму спутника, а также уточнить его орбиту с точностью до 2,5 километра. Наблюдения стали возможны благодаря данным с космического телескопа Gaia — они помогли предсказать редкое событие. Статья с результатами опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Покрытиями астрономы называют случаи, когда какое-либо крупное небесное тело проходит перед звездой, с точки зрения земного наблюдателя, вызывая кратковременное падение ее яркости. Этот метод позволяет определять размеры и формы изучаемого небесного тела с точностью до километра, уточнить его орбиту и определить его свойства, такие как альбедо поверхности, наличие атмосферы, колец, выбросов или других структур в окрестностях объекта. В 1977 году наблюдения покрытия Ураном далекой звезды привели к открытию его колец, а благодаря нескольким покрытиям звезд Плутоном, наблюдавшихся в 1988-2006 годах, астрономы смогли открыть у карликовой планеты атмосферу.
В случае системы Юпитера наблюдения покрытий звезд его крупными спутниками позволяют определить их формы и размеры с погрешностями, которые сопоставимы с данными, получаемыми автоматическими межпланетными станциями (точность менее пяти километров), что на порядок лучше, чем дают методы классической ПЗС-астрометрии. Ранее наземным обсерваториям удалось пронаблюдать покрытия звезд лишь двумя спутниками Юпитера — Ио и Ганимедом.
Сложность подобных наблюдений заключается в трудности предсказания точного взаимного положения звезд и небесных тел. Однако ситуация улучшилась после начала работы космического телескопа Gaia. Анализ первого каталога данных, опубликованного в сентябре 2016 года, позволил предсказать покрытие спутником звезды 9,5 звездной величины 31 марта 2017 года. Из девяти наблюдательных площадок в Южной Америке три смогли в назначенные сроки успешно пронаблюдать это событие.
Определенный на основе полученных данных эквивалентный радиус Европы составил 1561,2 ± 3,6 километра, а ее сплюснутость — на уровне 0,0010 ± 0,0028. Это близко к данным, полученным аппаратом «Галилео», который работал в системе Юпитера и непосредственно наблюдал тело — его измерения дали радиус 1560,8 ± 0,3 километра. Спутник имеет форму эллипса, большая полуось которого имеет размеры 1562 километра, а малая полуось — 1560,4 километра. Кроме того, удалось уточнить положение Европы на небе с точностью до 0,8 угловых миллисекунд — то есть с точностью до 2,55 километра. Благодаря этому удалось скорректировать параметры орбиты спутника, что важно для планирования работы будущих миссий к спутникам Юпитера, таких как JUICE и Europa Clipper.
Проанализировав второй каталог данных Gaia, опубликованный в апреле 2018 года, астрономы смогли предсказать даты десяти новых покрытий ярких звезд Европой (22 июня 2020 года), Ио (9 и 21 сентября 2019 года, 2 апреля 2021 года), Ганимедом (25 апреля 2021 года) и Каллисто (20 июня 2020 года, 4 мая 2021 года), которые смогут наблюдаться даже в небольшие телескопы из разных мест.
Телескоп Gaia был выведен на орбиту в декабре 2013 года. Благодаря нему астрономы смогли создать новую трехмерную карту Млечного пути, которая содержит более миллиарда звезд, определить момент поглощения Млечным Путем галактики-«сосиски» и уточнить скорость расширения Вселенной.
Александр Войтюк
Его происхождение пока неясно
Космический телескоп TESS обнаружил новый горячий нептун, который обладает аномально большой плотностью среди подобных экзопланет. Кроме того, экзопланета попадает в зону «пустыни горячих нептунов», природа которой неясна. Препринт работы опубликован на сайте arXiv.org. Явление «пустыни горячих нептунов» заключается в наблюдаемом дефиците экзопланет с радиусами от 2 до 9 радиусов Земли и массами от 10 до 250 масс Земли, которые обладают орбитальными периодами менее пяти дней. Его нельзя объяснить особенностями методик наблюдений, так как планеты, размером с Нептун и короткими орбитальными периодами, достаточно легко обнаружить при помощи транзитного метода. Предполагается, что возникновение «пустыни горячих нептунов» может быть связано с фотоиспарением газовых оболочек короткопериодных экзопланет под действием излучения звезд, неустойчивостью орбит планет при их миграции внутрь системы или процессами в протопланетном диске на этапе формирования планет. Группа астрономов во главе с Аресом Осборном (Ares Osborn) из Уорикского университета сообщила об обнаружении нового представителя горячих нептуноподобных экзопланет, который обращается вокруг звезды TOI-332. Первоначально кандидата обнаружил транзитным методом космический телескоп TESS, , затем открытие подтвердилось по фотометрическим данным наземных телескопов и спектроскопическим данным от инструмента HARPS. TOI-332 представляет собой оранжевый карлик с массой 0,88 массы Солнца и радиусом 0,87 радиуса Солнца. Звезда находится в 726,8 светового года от Солнца и характеризуется возрастом пять миллиардов лет. Вокруг карлика обращается экзопланета с радиусом 3,2 радиуса Земли и массой 57,2 массы Земли. Равновесная температура TOI-332b составляет 1871 кельвин, а орбитальный период — 0,77 дня, она попадает в «пустыню горячих нептунов». При этом планета обладает одной из самых больших плотностей среди всех обнаруженных на сегодняшний день планет размером с Нептун, которая составляет 9,6 грамма на кубический метр. Исследователи считают, что TOI-332b обладает незначительной водородно-гелиевой атмосферой, 30 процентов ее массы составляет железное ядро, 43 процента — твердая мантия, а еще 27 процентов массы приходятся на воду. Процесс фотоиспарения не способен объяснить потерю массы атмосферой экзопланеты, если предположить, что изначально она была похожа на Юпитер. Возможно, удалению газовой оболочки способствовали столкновения с другими телами или миграция с высоким эксцентриситетом или же планета изначально аккрециировала мало газа на этапе образования. Ранее астрономы обнаружили в «пустыне нептунов» первое обнаженное ядро экзопланеты.