Впервые найдена экзопланета с долгой и эксцентричной орбитой
Астрономы описали первый известный случай массивной экзопланеты, орбита которой сильно эллиптична с очень далеко расположенным от родительской звезды апоцентром. Если бы такая планета находилась в Солнечной системе, то она подходила бы почти до пояса астероидов, а потом отдалялась бы за орбиту Нептуна. При этом по массе она как минимум втрое тяжелее Юпитера, пишут ученые в препринте на arXiv.org.
За последние годы астрономы открыли свыше двух тысяч экзопланет, то есть обращающихся вокруг других звезд планет. Оказалось, что в Галактике наблюдается большое разнообразие вариантов планетных систем, многие из которых совершенно не похожи на Солнечную систему. В частности, одним из крупнейших открытий в исследовании экзопланет стала достаточно широкая распространенность горячих юпитеров — крупных тел, орбита которых расположена экстремально близко к родительскому светилу.
Изучение экзопланет интересно как с точки зрения построения фундаментальной теории образования систем, так и в плане прояснения прошлого нашего собственного окружения. В частности, сегодня считается общепринятым, что на ранних этапах происходит изменение орбит крупных планет, вплоть до очень существенных миграций по расстоянию от звезды. Подобное должно было происходить и в Солнечной системе, что должно было сказаться на метеоритном потоке у Земли и, следовательно, повлиять на геологическую историю и формирование подходящих для возникновения жизни условий.
Отдельной проблемой в области исследования экзопланет являются эффекты селекции, то есть обнаружение только тех объектов, чьи свойства благоприятны с точки зрения используемых способов поиска. Два основных подхода — метод лучевых скоростей и транзитный метод. Первый опирается на колебания проекции скорости звезды на луч зрения, порожденные движением вокруг общего с планетой центра масс. Второй использует небольшие изменения яркости, которые возникают при прохождении планеты по диску светила.
Оба этих метода неэффективны для планет с длинными орбитами, так как их периоды обращения получаются очень большими. В связи с этим ими практически не открыто планет с большой полуосью орбиты выше 5 астрономических единиц.
В статье астрономов из США, Германии и Австралии под руководством Эндрю Говарда (Andrew Howard) из Калифорнийского технологического института описано редкое открытие методом лучевых скоростей планеты с долгим периодом обращения. Она находится в системе звезды HR 5183 и поэтому получила наименование HR 5183 b. Ее масса составляет не менее 3,24 юпитерианских, эксцентриситет орбиты равен 0,84, а один полный оборот по орбите она делает примерно за 74 года (от 54 до 117 лет с учетом ошибок).
«Эта планета не похожа ни на одно тело в Солнечной системе, но более того — она не похожа ни на одну другую известную на данный момент экзопланету, — говорит ведущий автор статьи Сара Блант (Sarah Blunt). — Другие открытые планеты, расположенные далеко от звезд, обычно обладают орбитами с очень низким эксцентриситетом, то есть близки к окружности. Тот факт, что у этого объекта столь высокий эксцентриситет говорит о различиях либо в процессе формирования, либо в эволюции по сравнению с другими планетами».
Открытие удалось сделать благодаря длительным наблюдениям за многими звездами. Группа Говарда начала использовать возможности телескопов обсерватории Кека еще в 1997 году и, в частности, наблюдала звезду HR 5183. В последние годы HR 5183 b проходила периаст, то есть ближайшую к звезде точку траектории. На этом отрезке пути планета движется с самой большой скоростью, поэтому в наибольшей степени возмущает движение звезды. В результате это позволяет как определить наличие планеты, так и за относительно короткий промежуток измерить положение планеты в разных точках, благодаря чему можно определить параметры ее орбиты с высокой точностью.
Астрономы пока не могут сказать, как планета оказалась на столь странной орбите. Они искали другое массивное тело в данной системе, но не нашли ничего подходящего. Возможно, что изначально было две планеты, но их гравитационное взаимодействие перевело одну на вытянутую орбиту, а другую выбросило прочь из системы. Авторы прогнозируют, что большое отдаление планеты от звезды потенциально позволит рассмотреть ее непосредственно методом прямого наблюдения.
Недавно астрономы нашли «запрещенную» экзопланету из «пустыни Нептунов», увидели железные испарения с разрушающейся экзопланеты, заметили молодую экзопланету в стадии сжатия, а также обнаружили систему из трех экзопланет и красного карлика.
Чем астрономов привлекает это событие и как его наблюдать
Мнение редакции может не совпадать с мнением автора
27 августа Сатурн выстроится примерно в одну линию с Землей и Солнцем. В астрономии этот момент называют противостоянием или оппозицией. За счет своего расположения в космическом пространстве окольцованная планета достигнет максимальной яркости и угловых размеров для земных наблюдателей. Это лучшее время, чтобы наблюдать Сатурн в телескоп или зрительную трубу. Александр Смирнов, автор YouTube-канала Astro Channel, рассказывает, почему не стоит пропускать это событие и как начинающим астрономам к нему подготовиться. Противостояние бывает только у Сатурна? Нет, оно случается у всех внешних планет — Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Реже всего противостояние происходит у красной планеты — раз в 780 дней. Однако именно оппозиция Марса самая красочная: из невзрачной красноватой точки он превращается в заметный объект. Его яркость может меняться от 1 до −2 звездной величины — планета почти так же хорошо видна на небе, как Сириус и Юпитер. Еще раз в 15 лет случаются Великие противостояния — в это время Марс находится ближе всего к Земле. У остальных внешних планет противостояния менее выражены и происходят чаще: раз в 12-13 месяцев. Но у окольцованной планеты оно особенное. Чем интересен Сатурн? В момент противостояния кольца Сатурна становятся заметно ярче. Дело в том, что они не монолитны, а состоят из фрагментов льда и пыли: в обычном состоянии кольца отбрасывают друг на друга тени — это влияет на общую яркость. В момент противостояния тени направлены строго от наблюдателя, поэтому частицы колец друг друга не затмевают и суммарный блеск становится больше. Выражен этот эффект в течение недели-двух до и после противостояния. Затем яркость колец снова уменьшается. Наблюдая Сатурн в течение месяца после 27 августа, можно заметить плавное снижение яркости. Кстати, не каждый раз кольца Сатурна одинаково красивы. Дважды за сатурнианский год — примерно раз в 13-15 лет — они совсем исчезают. Это случается из-за того, что ось вращения Сатурна наклонена к его орбите на 27 градусов. И вблизи сатурнианских равноденствий для земных наблюдателей тонкие кольца (шириной около 1 км) видны с ребра. В этом году кольца у́же, чем в прошлом. А в марте 2025 года они практически исчезнут. К сожалению, увидеть это будет крайне сложно, поскольку Сатурн в это время окажется вблизи Солнца для земных наблюдателей — и будет слишком светло, чтобы что-то разглядеть. Какая техника понадобится? Чтобы разглядывать Сатурн в деталях, нужно вооружиться зрительной трубой или телескопом. Увидеть кольца можно при увеличении от 30 крат и выше, поэтому в большинстве случаев бинокли не подходят для таких наблюдений — у них фиксированное увеличение и, как правило, не более 20 крат. При 100-кратном увеличении на Сатурне можно различить облачные пояса, а также увидеть не только кольца, но и щель Кассини между ними. Рядом будет заметен еще и спутник планеты — Титан. Самый важный параметр для подбора телескопа — диаметр объектива. Чем он больше, тем больше света соберет, а также лучше его разрешающая способность и увеличение. При наблюдениях с помощью зрительной трубы пригодится штатив — позволит избежать сильной тряски изображения. Конечно, картинка будет не столь детализирована, как на снимках с космических аппаратов и астрокамер. Но мой опыт говорит, что Сатурн — одна из самых впечатляющих планет. Особенно если это ваше первое наблюдение. Чтобы разглядеть планету как следует, ее можно заснять. Профессиональные фотографы используют астрокамеры, увеличивают фокусное расстояние с помощью линзы Барлоу и специальным корректором минимизируют влияние атмосферной дисперсии. Причем они делают не фото, а видео — из ролика можно извлечь несколько максимально четких кадров. Лучшие из них складывают, обрабатывают, и на выходе получают детальную фотографию — наподобие тех, что можно найти на просторах интернета. Любители, у которых нет дорогостоящего оборудования, могут попробовать заснять планету на смартфон — для этого нужно подставить объектив к окуляру телескопа и сделать фотографию. Чтобы планета на картинке не была пересвечена, можно использовать профессиональный режим и самостоятельно подобрать чувствительность и экспозицию. Кроме того, можно попробовать снять видеоролик и обработать его по алгоритму профессиональных фотографов. Обрезать и центрировать объект в кадре в программе PIPP, выровнять и сложить лучшие кадры — в Autostakkert 3. А финальную обработку для увеличения четкости сделать в Registax 6. Нужно ли куда-то ехать? С наблюдением Сатурна справятся даже новички. Он довольно яркий, поэтому его без проблем можно наблюдать в городе, выезжать за пределы не обязательно. Хотя созерцать звездное небо вдали от засветки намного приятнее. Главная проблема, с которой мы можем столкнуться при наблюдении планет, — это атмосфера Земли. Часто она нестабильна: потоки теплого воздуха, испарение и туман могут размывать изображение. Универсального инструмента для борьбы с дрожанием картинки нет. Иногда помогает просто подождать. Во-первых, телескоп или зрительная труба, выставленные на улицу, спустя некоторое время примут температуру окружающего воздуха, а это большой плюс для качества изображения. Во-вторых, в течение ночи состояние атмосферы может меняться несколько раз, и поймать «спокойные» минуты вполне возможно. В-третьих, есть старое астрономическое правило — чем больше смотришь, тем больше видишь. Глазам нужна тренировка, как в спортзале: сделали подход к окуляру, понаблюдали, отдохнули. Потом с новыми силами опять смотрим. Спустя некоторое время вы поймете, что уже различаете больше деталей, чем при первом взгляде. Кроме того, для наблюдения планет может быть полезным оптический прибор — корректор атмосферной дисперсии. Благодаря ему края изображения не будут окрашиваться в сине-желтые цвета. Как найти Сатурн на небе? Если вы ориентируетесь по звездному небу, то без проблем отыщете Сатурн. В этом году он находится в созвездии Водолея. В момент противостояния (примерно в час ночи по местному времени) он займет наивысшую точку над южной стороной неба. Безусловно, можно перепутать Сатурн с Юпитером — в это же время он будет сиять высоко на востоке. Если боитесь ошибиться, воспользуйтесь компьютерными планетариями для подстраховки. Самый популярный и при этом бесплатный — Stellarium. Для смартфонов также существуют приложения StarWalk 2 и SkySafari. А для мониторинга погоды можно воспользоваться сервисом Windy. Что еще понаблюдать? Вблизи Сатурна на небе будет светить яркая луна — сейчас она стремится к полнолунию. В телескоп можно разглядывать поверхность спутника. Из ярких планет поблизости с Сатурном будет Юпитер. Помимо облачных поясов, рядом с ним можно будет увидеть четыре галилеевых спутника — Ио, Европу, Каллисто и Ганимеда. Ранним утром будет восходить недавно открытая комета C/2023 P1 (Nishimura). В середине сентября, если она переживет сближение с Солнцем, будет хорошо видна на небе. Но точных прогнозов для нее сейчас нет. Ведь кометы — одни из самых непредсказуемых объектов в Солнечной системе.
