Невеликі телескопи здатні на багато чого

Проходження планети перед зіркою (© Jeffrey Hall, Lowell Observatory; зображення з сайту www.universetoday.com)

В історію астрономії увійшло ще одне значуще відкриття. У далекої зірки виявили планету за допомогою скромного телескопа, діаметр об’єктива якого становить всього 10 сантиметрів! Такими телескопами користуються тисячі любителів астрономії по всьому світі. Неймовірне за аматорськими мірками відкриття стало можливим завдяки сучасним цифровим технологіям та автоматизованій спостережній мережі.

Позасовні планети, або екзопланети, — це планети, що звертаються біля інших зірок. Виявлення екзопланет завжди привертало привабливою перспективою дослідження інозоряних планетних систем. Але виявити такі планети непросто, оскільки блиск планет дуже малий порівняно з блиском зірки. Та й самі планети розташовані дуже близько до свого світила, яке створює яскравий фон і ще більш знижує ймовірність їх виявлення. Тому сучасна наука може знаходити такі планети лише непрямими методами.

Астрометричний метод заснований на точному вимірі шляху руху зірки і відхилень від прямолінійного руху під впливом масивної планети. Метод фотометрії дозволяє виявити планету при її проходженні на тлі зірки. Метод спектрометричного виміру радіальної швидкості зірок заснований на вивченні спектру зірки та аналізу доплерівського зміщення ліній спектру. Це зміщення надзвичайно мало, але його можна виміряти сучасними засобами спостережень. Такий метод дозволив виявити переважну більшість позасолнечных планет, число яких вже перевищило 200.

Донедавна спостереження позасовнечних планет були прерогативою великих обсерваторій. Але розвиток електронної техніки і чутливих елементів, що використовуються у відеоапаратурі (і зниження її вартості), відкрили такі можливості навіть для любителів астрономії, які використовують при спостереженнях невеликі телескопи.

Чутливість приймачів випромінювання збільшилася настільки, що, встановлені на скромному телескопі, вони можуть виявити досить малі зміни блиску зірок. Але фотометричний метод виявлення позасовних планет якраз і полягає в тому, щоб фіксувати незначне падіння блиску зірки під час проходження перед нею планети. Якщо планета звертається навколо зірки в площині променя зору, то вона періодично дещо затьмарює зірку від земного спостерігача. Таким чином, вимірюючи яскравість сотень і тисяч зірок, можна знайти ті, які регулярно знижують свій блиск на деякий час.

Зміна світності зірки при проходженні перед нею планети (зображення з сайту www.astro.caltech.edu)

Але як регулярно вимірювати яскравість у великої кількості зірок? У великих обсерваторій, розклад роботи яких заплановано на місяці вперед, на це не вистачить часу, тому для цієї перспективної області астрономічних досліджень була створена мережа невеликих автоматизованих телескопів. У неї входять кілька аматорських інструментів з діаметром об’єктива від 10 сантиметрів. Спочатку ідея виявлення позасовних планет таким невеликими інструментами здавалася нездійсненною, але, незважаючи на уявну слабкість засобів спостережень, цією мережею відкрита вже третя позасовмісна планета!

Щоб шукати проходження планет по диску зірок, невеликі телескопи в автоматичному режимі переглядають великі ділянки неба синхронно з іншими телескопами системи. Роблять вони це, по можливості, щоночі. Один етап спостережень триває два місяці, за цей час телескопи встигають перевірити десятки тисяч зірок. Потім отримані дані аналізуються за допомогою спеціальних комп’ютерних програм, які знаходять найменші зміни в яскравості зірок.

Кожна зміна може виявитися наслідком проходження планети перед зіркою. Але встановлення такого кандидата — тільки початок. Більшість підозрілих зірок, як правило, виявляються подвійними зірками. Ось тут і вступає в дію людський фактор, і потрібно чимале мистецтво пошуку, щоб виявити серед «помилкових маяків» систему з планетою.

Останнє таке відкриття вдалося зробити на системі з трьох 10-сантиметрових телескопів Trans-Atlantic Exoplanet Survey (TrES), вірніше на двох з них — Sleuth (Маунт-Паломарська астрономічна обсерваторія) і PSST (Обсерваторія Лоуелла). Нова планета знаходиться біля зірки GSC 03549-02811 на відстані 500 світлових років від Землі в напрямку сузір’я Дракона (біля кордону з сузір’ями Лебедя і Ліри). Блиск зірки дорівнює 11,25^m, що ненабагато більше проникної сили самого телескопа, за допомогою якого було зроблено відкриття. Любителі астрономії можуть спостерігати цю зірку у свої телескопи вересневими вечорами майже в зеніті. Для полегшення пошуків можна скористатися ділянками карт зоряного неба, які представлені вашій увазі (див. рис.).

Розташування зірки GSC 03549-02811 на зоряній карті. Зображення: Guide8.0

Планета, що отримала позначення TrES-2 (на ім’я системи телескопів), звертається навколо центрального світила з періодом 2,5 земної доби, тобто затемнення зірки відбуваються з інтервалом близько 60 годин. Під час проходження блиск зірки знижується всього на 1,5%, але навіть таку малу зміну можна зафіксувати за допомогою сучасних чутливих фотоприймачів. Нове небесне тіло належить до газових гігантів і за розміром більше Юпітера. Поки це найбільша планета, відкрита методом транзиту (проходження). Відкриття нової планети належить астрономам Френсісу О’Доновану (Francis O’Donovan), Георгію Мандушеву (Georgi Mandushev) і Едварду Дунхаму (Edward Dunham) з Обсерваторії Лоуелла.

GSC 03549-02811. Перехрестям позначено точне положення зірки. Діаметр кола — 1 градус. Координати зірки на епоху 2000.0: пряме сходження 19h07m14,0366s, схиляння + 49 ° 18′.9841. Зображення: Guide8.0

Хоча планета була виявлена на 10-сантиметровому телескопі, для підтвердження цього відкриття були проведені спостереження на одному з двох 10-метрових (!) телескопів Обсерваторії ім. Вільяма Кека, розташованих на горі Мауна-Кеа (Гаваї). Цей гігантський телескоп не залишив сумнівів у тому, що виявлена нова планета. Тепер астрономам належить оцінити склад планети. Для цього потрібно виділити із загального спектру випромінювання спектр самої планети, а це непросте завдання навіть для Кека.

Крім усього іншого, TrES-2 заслуговує до себе особливої уваги, оскільки буде однією з перших планет, яка увійде в рамки досліджень майбутньої місії «Кеплер» (Kepler mission) NASA. Суть місії полягає в тому, що новий космічний телескоп «Кеплер» протягом чотирьох років буде вивчати зірки, у яких виявлені позасовні планети, а також займеться пошуком нових планет. Вчені сподіваються, що «Кеплер» зможе знайти землеподібні планети, а також місяця навколо планет типу TrES-2, а сама TrES-2, ймовірно, стане найкращим об’єктом для досліджень серед планет за межами Сонячної системи через свої розміри і відносну близькість.

Як це не парадоксально, але доводиться констатувати, що в наш час планети у далеких зірок відкрити буває легше, ніж небесні тіла в нашій власній Сонячній системі, а спостереження позасовнечних планет вже доступні всім бажаючим!

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

Див. також:

TrES-2: Most Massive Nearby Transiting Exoplanet.

Олександр Козловський, Астрогалактика