Прилад GRAVITY, яким обладнано Дуже великий телескоп-інтерферометр (Very Large Telescope Interferometer, VLTI) Європейської південної обсерваторії (European Southern Observatory), дав змогу виконати перше пряме спостереження екзопланети методом оптичної інтерферометрії. Завдяки цьому в неї виявлено складну атмосферу з хмарами із заліза і силікатів, що опоясують всю планету. Метод надає унікальні можливості для вивчення параметрів багатьох відомих нині екзопланет.
Про це повідомила колаборація GRAVITY [1] в листі, направленому в журнал Astronomy and Astrophysics. У ньому йдеться про результати спостережень екзопланети HR8799e методом оптичної інтерферометрії. Екзопланету виявлено в 2010 р. біля молодої зорі HR8799 головної послідовності, що лежить на відстані 129 світлових років від Землі в напрямку сузір’я Пегаса.
Широкомасштабне зображення околиць молодої зорі HR8799 в сузір’ї Пегаса. Світлину створено з окремих знімків цифрового огляду неба DSS2. Фото з сайту www.eso.org.
Щоб отримати цей результат, який розкриває нові параметри HR8799e, треба було мати прилад з дуже високою роздільною здатністю і чутливістю. GRAVITY може використовувати чотири великі телескопи (ті, що утворюють Дуже великий телескоп), як один в режимі інтерферометрії [2]. Ця технологія дає змогу утворити один великий телескоп (VLTI), що збирає і з високою точністю розділяє світло від атмосфери екзопланети HR8799e та від її материнської зорі [3].
HR8799e — це екзопланета, яку відносять до типу «над Юпітер». Вона не схожа на будь-яку планету Сонячної системи, бо масивніша й набагато молодша від них. Ця, «дитячого» віку (їй усього лише 30 мільйонів років), екзопланета така молода, що відкриває для науковців шлях до розуміння формування планет і планетних систем. Екзопланета дуже непривітна — енергія, що залишилася від етапу її утворення і потужний парниковий ефект, призвели до нагрівання HR8799e до температури приблизно 1000 °C.
Схематична будова інтерферометра VLT. Світло від далеких небесних об’єктів потрапляє до двох телескопів VLT і відбивається різними дзеркалами в інтерферометричний тунель, що міститься під платформою телескопів на вершині гори Паранал. Дві лінії затримки з рухомими каретками неперервно регулюють довжину шляху так, щоб два промені накладалися й створювали смуги в інтерферометричному фокусі в лабораторії. Фото з сайту www.eso.org.
Оптичну інтерферометрію уперше використовували для розкриття особливостей екзопланети, і нова техніка дала змогу отримати докладний спектр безпрецедентної якості — у десять разів докладніший, ніж раніше. Завдяки цьому науковці змогли виявити склад атмосфери HR8799e, яка містить дещо неочікуване.
«Наш аналіз показав, що HR8799e має атмосферу, яка містить набагато більше монооксиду вуглецю (чадний газ — Ред.), ніж метану — неочікувано з огляду на хімію рівноважних процесів», — зауважив керівник групи Силвестр Лакур (SylvestreLacour), дослідник з CNRS, Паризької обсерваторії та Інституту позаземної фізики Макса Планка. «Найприйнятніше пояснення цього дивовижного результату передбачає наявність вертикальних вітрів у атмосфері, які перешкоджають монооксиду вуглецю вступати в реакцію з воднем і утворювати метан».
Науковці виявили, що атмосфера також містить хмари із заліза і силікатного пилу. За наявності надлишку окису вуглецю це вказує на те, що в атмосфері HR8799e бушує величезна, сильна буря.
«Наші спостереження вказують на існування шару газу, освітленого зсередини, та променів світла, що проникають крізь темні хмари, охоплені бурею», — додав Лакур.
«Конвекція впливає на хмари з силікатними й залізними частинками — вони руйнуються, а їх вміст випадає всередину планети. Це створює картину динамічної атмосфери, зі складними фізико-хімічними процесами, гігантської екзопланети на етапі її формування.
Новий результат доповнює низку разючих відкриттів, зроблених з допомогою GRAVITY. Це зокрема такі прориви, як минулорічне спостереження газу, що закручується на швидкості 30 % від швидкості світла біля горизонту подій надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики. Використання GRAVITYдодає новий спосіб спостережень екзопланет до вже великого арсеналу методів, доступних телескопам й інструментам Європейської південної обсерваторії. Усе це прокладає шлях до багатьох більш разючих відкриттів [4].
Примітки
[1] GRAVITY— спільна розробка Інституту позаземної фізики імені Макса Планка (Німеччина), LESIA Паризької обсерваторії — PSL/ CNRS / університет Сорбонна / університет Дідро в Парижі та IPAGАльпійського університету Гренобля / CNRS (Франція), Інституту астрономії Макса Планка (Німеччина), Кельнського університету (Німеччина), Центру астрофізики і гравітації (CentrodeAstrofisicaeGravitação, CENTRA) в Португалії та ESO.
[2] Інтерферометрія — це техніка, яка дозволяє астрономам створити надтелескоп шляхом об’єднання декількох менших телескопів. VLTI ESO — телескоп-інтерферометр, утворений шляхом об’єднання двох або більше окремих телескопів (Основні телескопи, Unit Telescopes, UTs) Дуже великого телескопа або всіх чотирьох менших допоміжних телескопів. Хоча кожен UT має велике 8,2-метрове головне дзеркало, їх поєднання дає змогу утворити еквівалентний телескоп, що має роздільну здатність у 25 разів вищу, ніж один окремий UT.
[3] Екзопланети можна спостерігати за допомогою багатьох різних методів. Деякі з них є непрямими, наприклад, метод променевих швидкостей, на якому заснована дія «мисливця за екзопланетами» приладу HARPS ESO. Він визначає гравітаційний вплив планети на її материнську зорю. Під прямими методами, тобто такими, як вперше застосований для одержання описанного тут результату, розуміють спостереження планети, а не її впливу на материнську зорю.
[4] Найостанніші відкриття екзопланет, зроблені за допомогою телескопів ESO, — виявлення торік надземлі біля зорі Барнарда, найближчої до Сонця одиночної зорі, та відкриття з допомогою телескопа ALMA молодих планет, що обертаються навколо зорі, яка нещодавно сформувалася. Для цього використовували іншу нову техніку виявлення екзопланет.
За інф. з сайту www.eso.org підготував Іван Крячко
