Кубанский государственный технологический университет

Небольшие телескопы способны на многое

16-12-2011
Прохождение планеты перед звездой (© Jeffrey Hall, Lowell Observatory; изображение с сайта www.universetoday.com)

В историю астрономии вошло еще одно значимое открытие. У далекой звезды обнаружили планету при помощи скромного телескопа, диаметр объектива которого составляет всего 10 сантиметров! Такими телескопами пользуются тысячи любителей астрономии во всем мире. Невероятное по любительским меркам открытие стало возможным благодаря современным цифровым технологиям и автоматизированной наблюдательной сети.

Внесолнечные планеты, или экзопланеты, — это планеты, обращающиеся около других звезд. Обнаружение экзопланет всегда привлекало заманчивой перспективой исследования инозвездных планетных систем. Но обнаружить такие планеты непросто, поскольку блеск планет очень мал по сравнению с блеском звезды. Да и сами планеты расположены очень близко к своему светилу, которое создает яркий фон и еще более снижает вероятность их обнаружения. Поэтому современная наука, может находить такие планеты лишь косвенными методами.

Астрометрический метод основан на точном измерении пути движения звезды и отклонений от прямолинейного движения под влиянием массивной планеты. Метод фотометрии позволяет обнаружить планету при ее прохождении на фоне звезды. Метод спектрометрического измерения радиальной скорости звезд основан на изучении спектра звезды и анализа доплеровского смещения линий спектра. Это смещение чрезвычайно мало, но его можно измерить современными средствами наблюдений. Такой метод позволил обнаружить подавляющее большинство внесолнечных планет, число которых уже превысило 200.

До недавнего времени наблюдения внесолнечных планет были прерогативой крупных обсерваторий. Но развитие электронной техники и чувствительных элементов, используемых в видеоаппаратуре (и снижение ее стоимости), открыли такие возможности даже для любителей астрономии, использующих при наблюдениях небольшие телескопы.

Чувствительность приемников излучения увеличилась настолько, что, установленные на скромном телескопе, они могут выявить весьма малые изменения блеска звезд. Но фотометрический метод обнаружения внесолнечных планет как раз и состоит в том, чтобы фиксировать незначительное падение блеска звезды во время прохождения перед ней планеты. Если планета обращается вокруг звезды в плоскости луча зрения, то она периодически несколько затмевает звезду от земного наблюдателя. Таким образом, измеряя яркость сотен и тысяч звезд, можно найти те, которые регулярно снижают свой блеск на некоторое время.

Изменение светимости звезды при прохождении перед ней планеты (изображение с сайта www.astro.caltech.edu)

Но как регулярно измерять яркость у большого количества звезд? У крупных обсерваторий, расписание работы которых запланировано на месяцы вперед, на это не хватит времени, поэтому для этой перспективной области астрономических исследований была создана сеть небольших автоматизированных телескопов. В нее входят несколько любительских инструментов с диаметром объектива от 10 сантиметров. Поначалу идея обнаружения внесолнечных планет таким небольшими инструментами казалась невыполнимой, но, несмотря на кажущуюся слабость средств наблюдений, этой сетью открыта уже третья внесолнечная планета!

Чтобы искать прохождения планет по диску звезд, небольшие телескопы в автоматическом режиме просматривают большие участки неба синхронно с другими телескопами системы. Делают они это, по возможности, каждую ночь. Один этап наблюдений продолжается два месяца, за это время телескопы успевают проверить десятки тысяч звезд. Затем полученные данные анализируются при помощи специальных компьютерных программ, которые находят малейшие изменения в яркости звезд.

Каждое изменение может оказаться следствием прохождения планеты перед звездой. Но установление такого кандидата — только начало. Большинство подозрительных звезд, как правило, оказываются двойными звездами. Вот здесь и вступает в действие человеческий фактор, и требуется немалое искусство поиска, чтобы выявить среди «ложных маяков» систему с планетой.

Последнее такое открытие удалось сделать на системе из трех 10-сантиметровых телескопов Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), вернее на двух из них — Sleuth (Маунт-Паломарская астрономическая обсерватория) и PSST (Обсерватория Лоуэлла). Новая планета находится около звезды GSC 03549-02811 на расстоянии 500 световых лет от Земли в направлении созвездия Дракона (у границы с созвездиями Лебедя и Лиры). Блеск звезды равен 11,25m, что ненамного больше проницающей силы самого телескопа, с помощью которого было сделано открытие. Любители астрономии могут наблюдать эту звезду в свои телескопы сентябрьскими вечерами почти в зените. Для облегчения поисков можно воспользоваться участками карт звездного неба, которые представлены вашему вниманию (см. рис.).

Расположение звезды GSC 03549-02811 на звездной карте. Изображение: Guide8.0

Планета, получившая обозначение TrES-2 (по имени системы телескопов), обращается вокруг центрального светила с периодом 2,5 земных суток, то есть затмения звезды происходят с интервалом около 60 часов. Во время прохождения блеск звезды снижается всего на 1,5%, но даже такое малое изменение можно зафиксировать при помощи современных чувствительных фотоприемников. Новое небесное тело относится к газовым гигантам и по размеру больше Юпитера. Пока это самая большая планета, открытая методом транзита (прохождения). Открытие новой планеты принадлежит астрономам Фрэнсису О'Доновану (Francis O'Donovan), Георгию Мандушеву (Georgi Mandushev) и Эдварду Дунхаму (Edward Dunham) из Обсерватории Лоуэлла.

GSC 03549-02811. Перекрестьем отмечено точное положение звезды. Диаметр окружности — 1 градус. Координаты звезды на эпоху 2000.0: прямое восхождение 19h07m14,0366s, склонение +49°18'.9841. Изображение: Guide8.0

Хотя планета была обнаружена на 10-сантиметровом телескопе, для подтверждения этого открытия были проведены наблюдения на одном из двух 10-метровых (!) телескопов Обсерватории им. Уильяма Кека, расположенных на горе Мауна-Кеа (Гавайи). Этот гигантский телескоп не оставил сомнений в том, что обнаружена новая планета. Теперь астрономам предстоит оценить состав планеты. Для этого нужно выделить из общего спектра излучения спектр самой планеты, а это непростая задача даже для Кека.

Кроме всего прочего, TrES-2 заслуживает к себе особого внимания, так как будет одной из первых планет, которая войдет в рамки исследований предстоящей миссии «Кеплер» (Kepler mission) NASA. Суть миссии состоит в том, что новый космический телескоп «Кеплер» в течение четырех лет будет изучать звезды, у которых обнаружены внесолнечные планеты, а также займется поиском новых планет. Ученые надеются, что «Кеплер» сможет найти землеподобные планеты, а также луны вокруг планет типа TrES-2, а сама TrES-2, вероятно, станет наилучшим объектом для исследований среди планет за пределами Солнечной системы из-за своих размеров и относительной близости.

Как это ни парадоксально, но приходится констатировать, что в наше время планеты у далеких звезд открыть бывает легче, чем небесные тела в нашей собственной Солнечной системе, а наблюдения внесолнечных планет уже доступны всем желающим!

Источник: Network of Small Telescopes Find a Big Planet // Universe Today, 08.09.2006.

См. также: TrES-2: Most Massive Nearby Transiting Exoplanet.

Александр Козловский, Астрогалактика

‹‹