Сохраняй посты, комментируй и ставь оценки
Мефона имеет интересную вытянутую форму и достаточно гладкую поверхность. Средний диаметр спутника — всего 3 км.
На основе статьи Суврат Махадеван, Гудмундур Кари Стефанссон и Меган Деламер.
Недавно группа астрономов сделала неожиданное открытие - они нашли массивную планету размером более чем в 13 раз превышающим земной, которая вращается вокруг маленькой тусклой красной звезды. Эта звезда в 9 раз меньше нашего Солнца по массе и ее свет в 100 раз менее ярок.
Представьте фермера, который ищет в курятнике куриные яйца, но вместо этого находит огромное страусиное яйцо. Вот так же астрономы почувствовали себя, когда обнаружили эту массивную планету.
По расчетам ученых, у маленькой красной звезды просто не могло быть достаточного количества вещества в протопланетном диске, чтобы сформировать столь огромную планету.
Это открытие заставляет астрономов пересмотреть существующие теории образования планет. Возможно, процесс формирования планетных систем гораздо сложнее, чем считалось ранее. Ученые надеются, что дальнейшее изучение этой необычной планеты поможет лучше понять закономерности возникновения и эволюции планет во Вселенной.
"Охотник за обитаемыми зонами"
Группа ученых из Пенсильванского университета в течение 10 последних лет разработала и построила новый прибор, способный обнаруживать свет от тусклых и холодных звезд на длинах волн, которые находятся за пределами чувствительности человеческого глаза - в ближнем инфракрасном диапазоне. В нём эти звезды испускают большую часть света.
Этот прибор получил название "Охотник за обитаемыми зонами" (Habitable Zone Planet Finder) и установлен на телескопе Хобби-Эберли в Техасе.
Диаметр зеркала этого телескопа - 9,2 м. Он может измерять небольшие изменения скорости звезды, вызванные гравитационным влиянием планеты (научные названия метода: спектрометрическое измерение лучевой (радиальной) скорости звёзд, или допплеровская спектроскопия).
Тридцать лет назад с помощью этой техники была открыта первая экзопланета - 51 Pegasi b, вращающаяся вокруг звезды, сравнимой по размером с Солнцем. С тех пор астрономы, подобно этой группе, значительно усовершенствовали данную методику и достигли высокой точности измерений, что позволяет обнаруживать планеты в обитаемых зонах звезд (зонах, в которых вода может существовать в жидком виде).
Пока эта техника неспособна находить планеты размером с Землю в обитаемых зонах звезд, подобных Солнцу. Однако у тусклых холодных звезд M-типа доплеровский сдвиг для планет такого размера будет заметнее. Меньшая масса звезды приводит к тому, что гравитационное влияние планеты на неё сильнее, а меньшая светимость - к более близкой обитаемой зоне и короткому периоду обращения планеты, что тоже облегчает её обнаружение.
Именно такие планеты у малых звезд и были главной целью создания нового инструмента. Поэтому открытие массивной планеты у тусклой M-звезды LHS 3154 стало полной неожиданностью для ученых, как находка страусиного яйца в курятнике.
LHS 315b: планета, которая не должна была существовать
Планеты образуются в дисках из газа и пыли. Эта пыль сваливается в пылевые зерна, которые затем разрастаются до размера валунов и в конечном итоге объединяются в твёрдое планетное ядро. Как только ядро сформировано, планета может посредством силы гравитации притягивать твёрдые частицы пыли, а также окружающий газ, такой как водород и гелий. Но для этого ей нужно иметь большую массу и аккумулировать на себе много материала. Такой способ формирования планет называется аккрецией ядра.
У такой маломассивной звезды, как LHS 3154, всего в 9 раз тяжелее Солнца, должен быть соответственно маломассивный протопланетный диск.
Художественная интерпретация LHS 3154
Типичный диск вокруг такой тусклой звезды попросту не должен иметь достаточно твёрдого вещества или массы, чтобы сформировать достаточно тяжёлое для создания такой планеты ядро. Компьютерные модели показали, что для этого диск должен быть как минимум в 10 раз массивнее, чем обычно.
Другая теория формирования планет, гравитационная нестабильность, при которой газ и пыль диска прямо коллапсируют (быстро сжимаются) в планету, также не может объяснить образование такой планеты без наличия очень массивного диска.
Планеты вокруг самых распространенных звезд
Тусклые и холодные звезды класса M - самые распространенные звезды в нашей Галактике. Во вселенной DC комиксов родная планета Супермена Криптон вращалась вокруг красного карлика.
Астрономы знают, в том числе благодаря открытиям с помощью "Охотника за обитаемыми зонами" и других инструментов, что гигантские планеты на близких орбитах вокруг самых массивных звезд M-типа встречаются по крайней мере в 10 раз реже, чем вокруг звезд, подобных Солнцу. И до недавнего времени не было известно ни одной такой массивной планеты на близкой орбите у наименее массивных красных карликов - пока не была открыта LHS 3154b.
Понимание того, как формируются планеты у наших самых холодных "соседей", поможет нам разобраться в общих принципах планетообразования и в особенностях возникновения скалистых миров у самых распространенных типов звезд. Данные исследования также могут прояснить, способны ли звезды класса M поддерживать жизнь на планетах.
На протяжении тысячелетий звезды казались людям лишь яркими точками на черном полотне ночного неба. Даже после изобретения телескопа астрономы не могли рассмотреть детали их поверхности: из-за колоссальных расстояний все звезды — не считая Солнца — продолжали выглядеть как крошечные источники света без хоть сколько-нибудь различимой структуры.
Лишь в последние десятилетия развитие технологий позволило получить изображения дисков некоторых звезд, и Антарес стал одним из первых объектов, чья поверхность была детально изучена.
Антарес — ярчайшая звезда в созвездии Скорпиона и один из самых известных красных сверхгигантов на небе. Его название происходит от древнегреческого "Анти-Арес", то есть "соперник Марса". Такое имя звезда получила из-за красновато-оранжевого цвета, напоминающего окраску планеты. От Земли Антарес отделяют примерно 550 световых лет.
Антарес — умирающая звезда, которая уже давно исчерпала запасы водорода в своем ядре и раздулась до гигантских размеров. По оценкам астрономов, в течение нескольких или тысяч лет это далекое светило завершит свой эволюционный путь грандиозной вспышкой сверхновой — взорвется.
Антарес примерно в 700 раз больше нашего Солнца. Если бы эта звезда оказалась в центре Солнечной системы, ее внешние оболочки простирались бы далеко за орбиту Марса, достигая пояса астероидов. Все планеты земной группы, включая Меркурий, Венеру, Землю и Марс, были бы поглощены этим сверхгигантом.
Несмотря на столь колоссальные размеры, масса Антареса всего в 12 раз больше массы Солнца. Это говорит о том, что вещество звезды крайне разрежено. Однако планеты, оказавшиеся внутри ее оболочки, все равно не уцелели бы: высокая температура и потоки раскаленной плазмы быстро разрушили бы их.
Красный цвет Антареса обусловлен относительно низкой температурой его поверхности — около 3 400 градусов Цельсия. Для сравнения, поверхность Солнца разогрета примерно до 5 500 градусов. При такой температуре звезда излучает преимущественно в красной и инфракрасной частях спектра, что и придает ей характерный оттенок. Низкая температура указывает на то, что звезда пребывает на очень поздней стадии эволюции. Связано это с тем, что, когда массивная звезда исчерпывает запасы водорода в ядре, она начинает сжигать гелий, углерод и другие более тяжелые элементы, появившиеся в ходе нуклеосинтеза. Это приводит к расширению звезды и охлаждению ее поверхности.
Именно колоссальный размер Антареса позволил астрономам впервые получить детальное изображение его диска. Для этого ученые использовали комплекс Очень Большого Телескопа (VLT) Европейской южной обсерватории в Чили. Когда его телескопы работают совместно в режиме интерферометра (VLTI), они фактически превращаются в один огромный супертелескоп с разрешением, достаточным для того, чтобы различить структуру звездного диска.
На полученном изображении видны неоднородности на поверхности Антареса — яркие и темные области, вызванные конвекцией и движением газа в звездной атмосфере. Это гигантские ячейки горячего и холодного вещества, поднимающиеся из глубин и опускающиеся обратно, подобно кипящей воде, только в несопоставимо больших масштабах.
Наблюдения за Антаресом не только демонстрируют возможности современной астрономии, но и дают ключ к пониманию последних этапов жизни массивных звезд. Красные сверхгиганты — это звезды, стоящие на пороге катастрофы. В объектах такого рода идут термоядерные реакции синтеза все более тяжелых элементов, предел которых определяется накоплением в ядре железа. Железо не может участвовать в термоядерном синтезе с выделением энергии, поэтому система теряет стабильность — хрупкий баланс между внутренним давлением и гравитационным сжатием нарушается. За доли секунды ядро коллапсирует, а затем звезда взрывается, разбрасывая свое вещество по окружающему пространству.
Когда звезда Антарес взорвется, ее вспышку можно будет наблюдать даже днем невооруженным глазом в течение нескольких недель или месяцев. Взрыв обогатит окружающее пространство тяжелыми элементами, из которых со временем сформируются звезды следующего поколения и планеты.
30 ноября 1609 года итальянский астроном Галилео Галилей впервые направил на Луну телескоп собственного изготовления и увидел не просто знакомый светящийся диск, а сложный мир с крайне неоднородной поверхностью.
Именно это наблюдение положило начало его знаменитым лунным зарисовкам, которые позднее легли в основу научного трактата "Звездный вестник" (лат. Sidereus Nuncius). Это нанесло серьезный удар по представлениям о "совершенстве" небесных тел, господствовавшим более двух тысяч лет.
Согласно античной картине мироустройства, перекочевавшей в Средневековье, небесные тела считались "совершенными" сферами, на которых, в отличие от Земли, нет ни неровностей, ни разрушений, ни следов каких-либо временны́х изменений. Небо рассматривалось как область идеальных форм, а значит, Луна, следуя этой логике, не должна была иметь ничего общего с земным рельефом. Так учил Аристотель, и его взгляды на протяжении веков считались непререкаемыми.
Разумеется, Луну не представляли буквально отполированным шаром без единого пятна — темные участки на ее поверхности люди видели всегда. Но их существование объясняли особенностями "небесной материи" или тем, как лунный диск выглядит при наблюдении с "несовершенной" Земли.
В мае 1609 года Галилей узнал об изобретении зрительной трубы в Голландии, способной "далекое делать близким". Будучи профессором Падуанского университета, он, опираясь на свой авторитет и связи, получил возможность ознакомиться с этим новым инструментом, который давал лишь трехкратное увеличение — немногим больше театрального бинокля.
Галилей хотел большего и начал активно экспериментировать с линзами в собственной мастерской. Всего за несколько месяцев он создал телескоп с 20-кратным, а затем и 32-кратным увеличением.
30 ноября 1609 года Галилей впервые направил свой телескоп на Луну. То, что он увидел, потрясло его. Вместо гладкой сферы перед ним открылся далекий мир с горами, долинами, кратерами и загадочными темными областями, позже получившими название морей. Луна оказалась не безупречным небесным телом, а каменистым миром со сложным рельефом — во многом похожим на Землю. Не оставалось никаких сомнений в том, что Аристотель и его последователи ошибались.
Галилей почти одержимо наблюдал Луну до 18 декабря 1609 года, внимательно изучая движение линии терминатора — границы между светом и тенью. Он замечал, как горы отбрасывают длинные тени при восходе Солнца над лунной поверхностью и как яркие вершины сияют на фоне еще темных долин.
Галилей делал детальные акварельные зарисовки Луны в разных фазах. Всего он создал шесть рисунков, которые стали одними из первых реалистичных изображений земного спутника, показавшими, что Луна обладает сложным рельефом с горами и впадинами.
В 1610 году Галилей опубликовал свои наблюдения в трактате "Звездный вестник", в котором описал увиденное почти поэтически:
"<...> Мы замечали даже, что только что упомянутые небольшие пятна все и всегда сходятся в том, что имеют черную часть со стороны, обращенной к месту Солнца; со стороны же, противолежащей Солнцу, они увенчиваются более светлыми границами, как бы пылающими черными хребтами. Примерно такую же картину мы имеем на Земле около солнечного восхода, когда видим долины, еще не залитые светом, а горы, окружающие их со стороны, противоположной Солнцу, уже горят ярким блеском; и подобно тому, как тени земных впадин уменьшаются по мере поднятия Солнца, так и эти лунные пятна теряют темноту с возрастанием освещенной части".
Интересно, что Галилей не был первым человеком, направившим телескоп на Луну. Еще 26 июля 1609 года — почти за четыре месяца до него — английский математик и астроном Томас Хэрриот провел первые телескопические наблюдения Луны и сделал первую в истории астрономическую зарисовку.
Более того, в период с 1610 по 1613 год Хэрриот составил подробную карту Луны, точность которой удалось превзойти лишь спустя несколько десятилетий. Его телескоп имел небольшое увеличение — всего в шесть раз, однако наблюдательность и точность самого Хэрриота позволили добиться впечатляющего результата.
Как же так вышло, что весь мир знает Галилея, а Хэрриот остался в тени? Все дело в том, что англичанин никогда не публиковал результаты своих исследований и показывал их лишь узкому кругу знакомых. После смерти Хэрриота в 1621 году о его достижениях забыли почти на два столетия.
Галилей же действовал как настоящий популяризатор науки, умеющий превращать открытия в события мирового масштаба. Его "Звездный вестник" имел сенсационный успех по всей Европе.
Открытия Галилея стали мощным аргументом в пользу гелиоцентрической системы Коперника. Если Луна покрыта горами и кратерами, как Земля, значит, небесные тела не так уж принципиально отличаются друг от друга. А если Земля — такое же небесное тело, то почему бы ей не двигаться вокруг Солнца?
Учение Аристотеля о противоположности "земного" и "небесного" оказалось серьезно поколеблено. Луна перестала восприниматься как идеальная небесная сфера и стала реальным миром со сложным рельефом. Это был переворот в сознании, сравнимый по масштабу с величайшими географическими открытиями эпохи.
Впрочем, не все приняли открытия Галилея. Противники утверждали, что телескоп обманывает и показывает то, чего в действительности нет — сегодня они бы писали в комментариях, что это все Голливуд, фейки и ИИ.
Некоторые астрологи жаловались, что новые открытия на небесах ставят под удар не только астрологию, но и связанную с ней медицинскую практику. Но время расставило все по местам: зарисовки Галилея положили начало новой эпохе телескопической астрономии.
Сегодня, глядя на современные снимки Луны в высоком разрешении, трудно представить, каким откровением были простые акварельные рисунки Галилея четыре века назад. Но именно с них началось настоящее знакомство человечества с Луной как с реальным миром, доступным для изучения и понимания.
С Земли это лунное затмение
Комментарии