На основе данных, полученных с помощью телескопа Кеплера, астрономы открыли новый вид планетных систем: с двумя звездами. Данная работа служит подтверждением того, что планеты, вращающиеся вокруг "двух солнц" не являются редкими исключениями, а широко распространены в нашей галактике. Данная работа опубликована сегодня в журнале Nature и была представлена на собрании Американского астрономического сообщества в Остине.
Команде удалось обнаружить две новых планеты, которые вращаются вокруг двойной звездной системы. Подобное явление было впервые открыто в сентябре прошлого года.
Открытые планеты были названы Кеплер-34б и Кеплер-35б.
Обе они вращаются вокруг "бинарной звезды", которая представляет собой гравитационно-связанные звезды, вращающиеся вокруг друг друга. Хотя существование подобных небесных тел, называемых "планетами с кратной орбитой" было предсказано уже давно, они оставались всего лишь теорией, пока команда не открыла Кеплер-16б в сентябре 2011 года. Они прозвали Кеплер-16б "Татуином" из-за ее схожести с планетой с кратной орбитой из киноэпопеи "Звездные войны".
"Мы уже давно знали, что подобные планеты могут существовать в реальности, но их обнаружение было затруднено по некоторым техническим причинам", - сказал профессор астрономии Эрик Форд. "Открытие Кеплер-16б, 34б и 35б, продемонстрировало, что в нашей галактике число планетных систем с двумя звездами исчисляется миллионами".
Эти планеты были открыты методом измерения интенсивности света, которая уменьшалась когда планета проходила между одной из двух звезд и Землей. Кроме того, Кеплер обнаруживал понижение интенсивности света в тот момент, когда одна из звезд закрывала собой другую. Взаимное гравитационное притяжение звезд и планет приводит к отклонению от регулярного графика их движения, что позволяет ученым подтвердить наличие планет и измерить их массу.
Обе планеты являются газовыми гигантами с низкой плотностью. По размерам они сопоставимы с Юпитером, но значительно уступают ему по массе. По сравнению с Юпитером, Кеплер-34 на 24 процента меньше по размерам и на 74 процентов меньше по массе. Полный цикл вращения занимает у него 288 земных дней. Кеплер-35 на 26 процентов меньше по размерам и на 88 процентов меньше по массе, при этом вращается намного быстрей - весь цикл длится всего 131 день.
Астрономы считают, что планеты состоят в основном из водорода и слишком горячи, чтобы быть обитаемыми.
Климат планет с кратной орбитой может быть намного более сложным, из-за того, что дистанция между планетой и каждой из звезд может варьироваться в течение всего орбитального периода", - пояснил Форд. "Что касается Кеплер-35б, то количество падающего на нее света изменяется в пределах 50 процентов в течение одного земного года. А на Кеплер-34б, "летом" солнечного света попадает в 2,3 раза больше, чем "зимой". Для сравнения, в случае с нашей Землей, количество солнечного света варьируется в течение года всего на 6%.
Первоначально в НАСА планировали прекратить прием информации с Кеплера в ноябре 2012 года.
"Астрономы буквально умоляют НАСА продлить миссию Кеплера до 2016 года, ведь он произвел революцию во многих областях, а не только в области планетарных систем", - сказал Форд. "Надеюсь, здравый смысл восторжествует и миссия продолжится".
Во вселенной “Звёздных Войн” герои на своих звездолётах посещают всевозможные ледяные, водные и пустынные планеты. Сейчас с уверенностью можно говорить, что существование подобных планет становится чем-то большим, чем просто научной фантастикой. Дело в том, что некоторые экзопланеты, обнаруженные у звёзд в нашем Млечном Пути, могут быть очень похожи, например, на засушливый Татуин, или на тропический Скариф, и даже на ледяную планету Хот.
Так, например, исследуя информацию о более чем 3400 подтверждённых экзопланетах, учёные, с помощью сложных компьютерных методов моделирования, пытаются определить их цвет, световое окружение, восходы и закаты звёзд. Словом, пытаются понять то, какими бы увидели эти миры люди, если бы оказались там. Некоторые из этих далёких экзопланет выглядят ещё более странно, чем в знаменитой эпопее “Звёздные Войны”, а другие наоборот, выглядят чересчур схоже с планетами в одной далёкой-далёкой галактике.
Планеты с двойными солнцами
Татуин – планета с двумя звёздами. Источник: Lucasfilm Ltd. & TM
Реально существующая экзопланета в нашей Галактике напомнила учёным о родном доме Люка Скайуокера под названием Татуин. Официально обнаруженная планета носит имя Kepler-16b, её размер сопоставим с размерами Сатурна, а расположена она на расстоянии 200 световых лет в созвездии Лебедя. Реальность существования планеты с двумя звёздами была настолько потрясающей, что сам Джордж Лукас согласился дать ей такое неофициальное название.
“Это была первая в истории космических исследований реальная планетарная система, в которой можно было наблюдать закат сразу от двух солнц”, – Лоренс Дойл, астрофизик, который обнаружил эту экзопланету с помощью телескопа “Кеплер” в 2011 году.
Представление художника об экзопланете Kepler-16b. Источник: NASA/JPL-Caltech
У человека на Kepler-16b было бы две тени, во время дождя в небе появились бы две радуги. А каждый закат был бы уникален, потому что звёзды всего изменяют своё расположение относительно друг друга. Строительство солнечных часов на такой планете потребовало бы определённых усилий.
Астрономы выяснили, что приблизительно половина звёзд в нашем Млечном Пути являются бинарными системами, а не одиночным объектами, как наше Солнце. Таким образом, в то время как Kepler-16b, вероятнее всего, является слишком холодным и газообразным, чтобы стать реальной родиной для жизни, она является хорошим предзнаменование того, что где-то там в Галактике реально может существовать полный близнец Татуина.
Планеты-пустыни
Джакку, Джеда
Пустынная планета Джакку. Источник: David James/Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
У Джорджа Лукаса есть определённая тяга к пустынным планетам, и, по крайней мере, один учёный его полностью в этом поддерживает и считает, что он на правильном пути, поскольку такие планеты могу хорошо охарактеризовать галактику, в которой мы живём.
“Существование планет-пустынь возможно. Посмотрите прямо к нам в Солнечную Систему, у нас есть Марс. Мы полагаем, что такие планеты в другом месте могли бы быть ещё более пригодными для жизни, чем красная планета. Повторяющаяся тема пустынных миров в “Звёздных Войнах” действительно интересна, поскольку у нас есть некоторые исследования, указывающие на то, что такие экзопланеты могли бы стать пригодными для жизни местами”.
Планеты-пустыни могут быть не только реальными, но и очень широко распространёнными. Они могут быть жаркими, как Татуин и Джакку, или холодными, как Марс и Джеда из нового фильма “Изгой один”.
“Отсутствие воды на планете может быть именно тем, что делает её пригодной для колонизации. Вода усиливает парниковый эффект и изменение климата и может заставить планету стать очень горячей, как Венера, или очень холодной, как спутник Европа”.
Ледяные планеты
Хот
В нашей Галактике существует своя собственная ледяная планета, наподобие планеты Хот из “Звёздных Войн”. Эта ледяная суперземля была обнаружена в 2006 году. Естественно, что этот замороженный мир сразу напомнил учёным о базе повстанцев, расположенной в снегу и во льдах из фильма “Империя наносит ответный удар”. Научное название экзопланеты – OGLE 2005-BLG-390L.
Планета Хот из нашей Галактики является очень холодной, чтобы хоть какая-то жизнь могла на ней существовать. Во всяком случае, учёные так предполагают, основываясь на современных данных. Однако жизнь может развиваться подо льдом вообще любой планеты или спутника, даже в нашей Солнечной Системе. На Земле жизнь была обнаружена внутри вулканов, глубоко в океанах и даже в замороженной арктической почве.
НАСА в настоящее время занимается проектированием миссии, которая отправиться искать жизнь под корой ледяного спутника Юпитера Европы. А спутник Сатурна Энцелад также содержит подземный океан, который может согревать инопланетные бактерии.
Океанские миры
Камино, Скариф
Оби-Ван Кеноби приземляется на планету Камино. Источник: Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
Для учёных, которые характеризуют экзопланеты, самой важной планетой этого типа является Земля – единственная планета с наличием жизни. А жизнь на Земле началась в океане.
“Нам нужно хорошо развивать науку о климате на Земле, чтобы помочь понять обитаемость и потенциальное разнообразие жизни на экзопланета”, – астробиолог Ненси Кианг из Института космических исследований имени Годдарда. Как астробиолога, её работа состоит в том, чтобы смоделировать вид растительной жизни, которая могла бы существовать на планетах вокруг других звёзд.
Имперские штурмовики бредут в воде одной из планет из нового фильма “Изгой один”. Источник: Disney/Lucasfilm Ltd. & TM
До сих пор не было подтверждено существование океанского мира с постоянным дождём, как Камино в “Атаке клонов”, или планеты с океаном, как тропический мир Скариф из “Изгой один”. Однако учёными были обнаружены замёрзшие океанские миры в нашей Солнечной Системе на спутниках Европа и Энцелад. В не таком далёком будущем мы даже будем в состоянии взглянуть на океаны на других экзопланетах.
Океан можно хорошо заметить на большом расстоянии благодаря отражениям от его поверхности. Такие явления первоначально были обнаружены на жидких метановых морях Титана – самого большого спутника Сатурна.
Лесные миры
Эндор, Такодана
Корабль Хана Соло Тысячелетний Сокол летит на планете Такодана.
Две планеты земных размеров, вращающиеся друг вокруг друга, могут быть частью систем отдаленных звезд, считают исследователи Калифорнийского технологического института (Пасадена).
Солнечная система обеспечивает множество примеров того, как спутники вращаются вокруг планет; Юпитер и Сатурн на двоих обладают более чем 60 спутниками. Тем не менее, эти тела обычно намного меньше, чем их материнские планеты (диаметр Земли больше лунного в четыре раза, а масса нашей планеты в 80 раз больше массы ее спутника).
Как бы то ни было, некоторые спутники могут обладать и планетарными размерами. К примеру, Ганимед, самый большой спутник Юпитера, больше планеты Меркурий (диаметр этого спутника равняется трем четвертям диаметра Марса). Кроме этого, иногда размеры спутника и родительской планеты бывают почти равными (самый большой спутник Плутона, Харон, по диаметру не уступает своей планете). Все вышеперечисленные факты говорят в пользу гипотезы о том, что планеты одинакового размера могут вращаться друг вокруг друга.
Двойные (бинарные) звезды широко распространены в галактике Млечного Пути. Некоторые из этих двойных звездных систем даже известны тем, что вокруг них вращаются экзопланеты. Двойные астероиды также существуют во множестве звездных систем. Несмотря на это, двойные планеты, имеющие земные размеры, рассматриваются пока что, как объект научной фантастики.
Одна из возможностей образования бинарных планет заключается в том, что два миры, вращающиеся вокруг общей звезды, сближаются достаточно для зарождения гравитационного взаимодействия. Для проверки такой возможности исследователи провели симуляцию поведения двух скалистых миров, приближающихся друг к другу. Каждая планета модели была спроектирована как состоящая из 10000 частиц; также ученые варьировали скорость движения планет и значения их углов при приближении друг к другу. Им удалось упростить модель настолько, что проведение каждой симуляции занимало не более дня.
Исследователи провели более двадцати симуляций, которые, тем не менее, часто заканчивались столкновением планет, их срастанием в один мир с образованием диска из космических обломков (из этих обломков в будущем могли бы сформироваться спутники). В некоторых симуляциях планеты на огромной скорости слегка задевали друг друга, вновь отдаляясь в пространстве.
Как бы то ни было, около трети симуляций завершались успешно, то есть образованием бинарных планет. В этом случае главную роль играли легкие контакты миров, происходящие на сравнительно небольших скоростях.
Такие планеты располагаются чрезвычайно близко друг к другу. Обычно, их разделяет расстояние в половину диаметра планеты. Со временем миры начинают, что называется, идти нога в ногу, будучи постоянно обращенными к партнеру одной стороной. Структура двойных миров может оставаться стабильной на протяжении миллиардов лет, так как подобные системы формируются на расстоянии, как минимум, половины астрономической единицы от родительской звезды. В данном случае гравитационное влияние светила не влияет существенным образом на межпланетные связи.
В будущем исследователи собираются провести больше симуляций, наращивая их параметры, чтобы получить лучшее представление о возможности образования бинарных планет.
Планеты, вращающиеся вокруг двух или более звезд, могут быть более распространенным во вселенной явлением, чем планеты с одной звездой, пишет www.сайт.
Любители Звездных Войн с теплом на сердце вспоминают момент из фильма, когда задумчивый Люк Скайуокер смотрит на двойной закат, на его родной планете — Татуин. Оказывается, что планеты с двумя солнцами встречаются чаще, чем полагали ученые. Они недавно обнаружили десять таких систем. У ученых даже есть доказательства того, что такие системы более распространены, чем одинарные планета-звезда.
Ученые в течение долгого времени полагали, что большинство звезд имеют одного или двух соседей. Их мучил вопрос, есть ли у этих мульти-звездных систем свои планеты. После запуска телескопа Кеплер в 2009 году астрономы, наконец, получили инструмент для поиска экзопланет в мульти-звездных системах — дальних мирах за пределами Солнечной системы.
Новоиспечённая экзопланета Кеплер-453b находится в 1400 световых лет от Земли. Она вращается вокруг двух солнц, т.е. двоичной звездной системы. Планеты в таких системах называются «вращающимися вокруг двойной звезды» за то, что попадают под влияние двух звезд.
Астрономы обнаружили Кеплер-453b, наблюдая две звезды, которые вращались вокруг друг друга. Свет, исходящий от каждой звезды, был немного серым.
«Эти пятна должны образовываться из-за прохода объекта по орбите» , — объясняет Надер Хагигипур — астроном из Гавайского университета в Маноа. Он был одним из авторов доклада об обнаружении планеты Кеплер-453b в Astrophysical Journal.
14 августа Международный астрономический союз Генеральной Ассамблеей в Гонолулу, Гавайи, опубликовал подробный доклад о планете в двойной звездной системе. Ученые отметили что-то необычное в новой планете вращающейся вокруг двойной звезды. Другие планеты вращаются в той же плоскости, что и их звезды. Это означает, что они проходят перед обеими звездами каждый раз, когда делают полный оборот. Но орбита девятой и десятой планеты наклонена в сравнении с орбитами их солнц.
«Нам очень повезло» , — говорит Хагигипур. Если бы его команда не смотрела на звезду в нужный момент, ученые пропустили бы затемнение и не выявили планету.
То, что они обнаружили еще две планеты, вращающиеся вокруг двойной звезды по необычной плоскости орбиты — означает, что такие системы широко распространены. Хагигипур добавил, что должно быть множество подобных систем, которые пока что не удалось обнаружить.
Ведь если орбита планеты изредка позволяет той пройти между двумя звездами, провал в свете не сразу будет замечен. Следующим шагом для астрономов будет выяснение, как обнаружить подобные экзопланеты. Хагигипур считает, что это проблематично, но возможно. Если планета достаточно большая, ее гравитация влияет на орбиты своих звезд. Астрономы намерены искать крошечные изменения в свете звезд.
«Наиболее известные экзопланеты вращаются вокруг одной звезды» , — отметил Филипп Теобальт — планетарный ученый из Парижской обсерватории во Франции. Он не был вовлечен в открытие двойных систем. В ранних исследованиях уже были обнаружены экзопланеты в системах с несколькими звездами, но ученые находили двойные и тройные звездные системы, где одна планета вращалась только вокруг одной звезды.
Теобальт утверждает, что чем больше двойных и тройных систем будет изучено, тем больше ученые узнают об их механизме работы. По его словам, для лучшего понимания законов вселенной нужно обнаружить еще 50 или 100 систем.
Возможно, именно сейчас на какой-то планете молодой джедай любуется двойным закатом. Это реально, если его родная планета находится в зоне «Златовласки» (безопасной зоне обитания между звездами). Это расстояние от звезды, что позволяет воде быть в жидком состоянии, не испаряясь и не замерзая. Жизнь на Kepler-453b вряд ли возможна, так как эта экзопланета является газовым гигантом. Это означает, что она не имеет твердой поверхности. «Но она может иметь спутники» , — говорит Хагигипур. Поскольку спутник находится в безопасной зоне, там может быть вода, а с ней условия для зарождения жизни.
Планеты, вращающиеся вокруг двух или более звезд, могут быть более распространенным во вселенной явлением, чем планеты с одной звездой, пишет www.сайт. Любители Звездных Войн с теплом на сердце вспоминают момент из фильма, когда задумчивый Люк Скайуокер смотрит на двойной закат, на его родной планете - Татуин. Оказывается, что планеты с двумя солнцами встречаются чаще, чем полагали ученые. Они недавно обнаружили десять таких систем. У ученых даже есть доказательства того, что такие системы более распространены, чем одинарные планета-звезда. Ученые в течение долгого времени полагали, что большинство звезд имеют одного или двух соседей. Их мучил вопрос, есть ли у этих мульти-звездных систем…
Двойные звезды – достаточно распространенные объекты в наблюдаемой Вселенной. Но, невзирая на это, они вызывают неподдельный интерес у астрономов всего мира.
Ученые утверждают, что двойные звезды составляют примерно половину всех звезд нашей галактики. Двойная звезда представляет собой систему, состоящую из двух объектов (звезд), связанных между собой гравитационными силами. Обе звезды, входящие в систему, вращаются вокруг общего центра их масс. Расстояния между звездами могу отличаться, равно как и масса этих звезд, а также их размеры. Обе звезды, входящие в гравитационную систему, могут иметь, как схожие, так и отличительные характеристики. Например, звезда А может иметь большую массу или размер, чем звезда В.
Двойные звезды помечают латинскими буквами традиционно. Обычно буквой «А» помечают более яркого и массивного компаньона. Буквой «В» — менее яркую и массивную звезду.
Ярким примером системы двойной звезды выступает ближайшая к нам звездная система – А и В. Она представляет собой целостную систему из двух звезд. Сама же Альфа Центавра состоит из трех компонентов. Если взглянуть на эту звезду, не прибегая к помощи различных оптических приборов, невооруженным глазом она будет визуально восприниматься, как одна звезда. Если посмотреть на нее через телескоп, то мы отчетливо увидим два, а то и три компонента этой системы. В качестве других примеров двойных звезд можно привести систему Бета Лиры, систему Бета Персея (Алголь), и другие звезды.
Классификация
Астрономами было уже давно обнаружено, что двойные звезды могут отличаться по типу своего происхождения, физическим параметрам и прочим характеристикам. По этой причине ученые предложили классифицировать эти объекты небесной сферы. Условно двойные звезды разделяют на два типа: звезды, между которыми не происходит обмена масс, и звезды, между которыми он происходит, происходил или будет происходить в будущем. Последние, в свою очередь, подразделяются на контактные и полуразделенные. В контактных системах обе звезды заполняют свои полости Роша. В полуразделенных – только одна звезда.
Помимо представленной выше классификации, двойные звезды можно разделить по способу их наблюдения. Так, существуют астрометрические, затемненные, спектральные и визуальные двойные звезды.
Астрометрические двойные звезды обнаруживаются на небе путем наблюдения изменений и нелинейности движения видимого объекта системы. Таким способом часто астрономы обнаруживают коричневые карлики, которые иными путями зафиксировать не удается. Затемненные двойные звезды можно обнаружить путем фиксации изменения блеска в паре звезд. Во время вращения звезды-компаньоны как бы затмевают друг друга, и за счет этого выдают себя, как двойная звезда. Метод обнаружения двойной звезды заключается в измерении на протяжении нескольких ночей. Смещение линий спектра звезды на протяжении некоторого времени, большая разница между минимальной и максимальной скоростью звезды, изменение лучевых скоростей – все это может указать на то, что наблюдаемое нами небесное тело – двойная звезда. Визуальный метод обнаружения двойных звезд самый простой. При помощи мощного телескопа мы можем обнаружить двойные звезды, которые удобны для визуального наблюдения и находятся на сравнительно недалеком от нас расстоянии.
Явления и феномены, связанные с двойными звездами
Интересным феноменом, который тесно связан с двойными звездами, является парадокс Алголя. Алголь – это двойная звезда, которая находится в созвездии Персея. Согласно общей теории эволюции небесных светил, чем больше масса звезды, тем быстрее она проходит все стадии эволюции. Но Парадокс Алголя заключается в том, что Алголь В – компонент двойной звезды, который обладает меньшей массой, эволюционно старше более массивного компонента этой системы – Алголь А. Ученые считают, что данный парадокс напрямую связан с эффектом перетекания масс в тесных двойных системах, за счет которого меньшая по размерам звезда могла эволюционировать быстрее более массивного компонента системы.
С Парадоксом Алголя тесно связано еще одно интересное астрономическое явление, свойственное двойным звездам – это обмен массами между ними. Компоненты двойных звезд способны обмениваться своими массами и частицами друг с другом. У каждого из компонентов есть полость Роша – область, в которой гравитационные силы одного компаньона преобладают над гравитационными силами другого. Точка соприкосновения полостей Роша обеих звезд именуется точкой Лагранжа. Через эту точку возможно перетекание вещества одного компаньона к другому.
Интересным явлением, связанным с двойными звездами, можно также считать симбиотические системы двойных звезд. Данные системы состоят, как правило, из красного гиганта и белого карлика, которые вращаются вокруг общего центра масс. Продолжительность жизни таких систем сравнительно невелика. Однако для них характерны новоподобные вспышки, которые способны увеличить яркость звезды в 2-3 раза. Кроме того, симбиотическим двойным звездам свойственны и другие интересные астрофизические характеристики, которые привлекают умы астрономов всего земного шара.
Происхождение и эволюция двойных звезд
Происхождение и эволюция двойных звезд происходит, в принципе, по тому же сценарию, что и у обычных звезд. Однако есть некоторые нюансы, которые отличают происхождение и эволюцию двойных систем от происхождения и эволюции одиночных светил.
Эволюция тесной двойной системы в представлении художника
Как и одинарные звезды, двойные системы образуются под влиянием гравитационных сил из газопылевого облака. В современной астрономии существует три наиболее популярных теории образования двойных звезд. Первая из них связывает образование двойных систем с разделением на раннем этапе общего ядра протооблака, которое послужило материалом для возникновения двойной системы. Вторая теория связана с фрагментацией протозвездного диска, в результате чего могут появиться не только двойные, но и многократные системы звезд. Происходит фрагментация протозвездного диска на более позднем этапе, чем фрагментация ядра. Последняя теория гласит, что образование двойных звезд возможно путем динамических физико-химических процессов внутри протооблака, которое служит материалом для образования звезд.
Экзопланеты вокруг двойных звезд
