«Световые отпечатки» помогут найти далекие инопланетные миры

Как определить экзопланету? Очень часто помогает ее гравитационное поведение, но изучение того, как она отражает свет – его спектр – также очень важно. Астрономы создали каталог «световых отпечатков», в который вошли спектральные профили 19 тел Солнечной системы – он должен помочь лучше понять, что в действительности означают спектры далеких экзопланет.

Новый каталог состоит из откалиброванных спектров и геометрических альбедо восьми планет, девяти лун и двух карликовых планет Солнечной системы. В него также входит информация о том, как изменились бы цвета этих тел при вращении вокруг других звезд.

«Мы используем Солнечную систему и все, что знаем об удивительном разнообразии ее невероятных миров в качестве собственного Розеттского камня, – говорит Лиза Калтенеггер, астроном Института Карла Сагана, выпустившего бесплатный каталог. – С этим каталогом световых отпечатков мы сможем сравнивать новые наблюдения экзопланет с данными об объектах Солнечной системы, включая газообразные миры Юпитера и Сатурна, ледяные миры Европы, вулканический мир Ио и нашу собственную, наполненную жизнью планету».

Экзопланеты нечасто удается наблюдать напрямую. Более того, многие из них обнаруживаются при помощи транзитного метода: когда планета пролетает перед своей звездой, появляется возможность определить присутствие первой по тому, как тускнеет вторая. Именно так аппараты Kepler и TESS отслеживают экзопланеты. Но этот способ может рассказать о планете гораздо больше, чем просто о ее присутствии. Например, более крупная планета создаст более сильный эффект потускнения, чем меньшая, и это поможет определить ее размер.

Совместив транзитный метод с методом Допплера, измеряющим колебание звезды из-за планетарной гравитации, астрономы также могут определить массу планеты. Общая информация о размере и массе обычно используется для определения свойств планеты.

Если говорить о спектре планеты, то здесь требуется немалая изобретательность. Сначала вы получаете спектроскопическую информацию о звезде, когда перед ней пролетает планета, а затем – когда планета оказывается за ней и не попадает в общую картину. После этого вы можете вычесть спектр звезды из данных с планетой перед ней. Так вы получите спектр планеты.

На данный момент, этот метод довольно ограничен. Но, когда через несколько лет наконец-то будет запущен мощный космический телескоп «Джеймс Уэбб», он сможет «видеть» эти далекие планеты так, как нам не удавалось это сделать прежде.

«Планетология проложила новые пути, когда провела спектральные измерения тел Солнечной системы в 70-х и 80-х годах. Экзопланетная наука переживет подобный ренессанс в ближайшем будущем, – заявил планетолог и ведущий автор исследования Джек Мадден из Института Карла Сагана.– С предстоящим запуском космического телескопа «Джеймс Уэбб» и постройкой больших телескопов на Земле, таких как Гигантский Магелланов телескоп и Экстремально большой телескоп, мы начинаем новую эпоху в возможностях наблюдений, так что нам необходим справочный каталог, в котором будут все известные нам планеты и луны, для сравнения спектров новых экзопланет».

Новый каталог поможет астрономам планировать время наблюдения с помощью этих инструментов, которые в свою очередь будут очень востребованы. Сравнение спектров поможет им сузить область поисков в зависимости от того, что будут искать исследователи – будь это скалистое тело или газообразное. Планеты вроде Венеры представляют хороший пример: несмотря на то, что она скалистая, ее невероятно плотная, высокоотражающая атмосфера наделяет ее характеристиками и газообразной планеты, и ледяного тела. Это также является ценной информацией, которая может помочь охарактеризовать экзопланеты, так как Венера не такая большая, как газовая планета, но и недостаточно мала, чтобы быть ледяной луной.

«Исследуя тайны объектов Солнечной системы, мы можем одним глазком взглянуть на секреты новых миров, которые мы продолжаем находить», – объясняет Калтенеггер.