Планети системи Тау Кіта
Вчені абсолютно впевнені в тому, що вона існує. Однак вивчення планет системи Тау Кіта виявилося не такою простою справою, як хотілося б.
У грудні 2012 року група дослідників під керівництвом фінського lyzhnika астронома Мікко Туомі відкрила щонайменше п'ять планет, що обертаються навколо Тау Кіта. Але, на жаль, їх відкриття було поставлено під сумнів головним ворогом мисливця за екзопланетами: перешкодами. Або шумом.
Саме шум є основним фактором, що обмежує чутливість як методу радіальної швидкості, так і методу транзиту. Але що ми маємо на увазі, коли говоримо про шум? Якби зірки були простими сферами, які стабільно і безперервно випромінюють світло, було б набагато простіше виявити екзопланети. Але зірки мають погану звичку обертатися навколо своєї осі. І ще змінювати свою яскравість в короткостроковій перспективі. Навіть якщо ми зараз говоримо не про повноцінних змінних зірок. Адже навіть наше Сонце (дуже спокійна зірка) періодично змінює свою світність. Незначно, але все ж змінює. Це відбувається через спалахи, сонячні плями і всякі інші епізоди зіркової активності.
Всі ці речі астрономи і називають шумом, коли говорять про виявлення екзопланет. І їм буває часом дуже складно передбачити і змоделювати активність тієї чи іншої зірки. Віддаленою, до того ж, на відстань у кілька світлових років.
Ох, вже ці перешкоди!
Шуми безпосередньо впливають на транзитний метод пошуку екзопланет. Тому що викликають непередбачувану мінливість яскравості зірки. А це дуже ускладнює виявлення екзопланети.
Шуми також сильно впливають і на метод променевих швидкостей. Нагадаю, що застосування цього методу дозволяє виявляти планети шляхом вимірювання швидкості «коливання» зірки з використанням ефекту Доплера. Він виникає через присутність у планетарній системі однієї або декількох планет. Хоча яскравість при цьому не вимірюється, як у транзитному методі, зоряна активність і обертання зірки інтерпретуються спектрометрами як помилкові зміни швидкості. Тобто як перешкоди.
За логікою речей виходить так, що чим яскравіша зірка, тим складніше буде виявити планети навколо неї. Наприклад, щоб знайти Проксіму b, найближчу до Землі екзопланету, команді дослідників довелося ретельно проаналізувати яскравість зірки з використанням спеціально налаштованого приладу, за допомогою якого вчені намагалися виявити планети методом променевих швидкостей.
В останні роки інструменти, що працюють цим методом, досягли вражаючої чутливості. І можуть вимірювати променеві швидкості з точністю до 4 км/год (1 м/с). Один метр за секунду! Дивно, як астрономам вдалося досягти такої точності? Подібні технології дозволяють дослідникам легко виявляти суперземлі в населеній зоні зірок сонячного типу. Але все ж цього недостатньо, якщо ми хочемо відкривати планети розміром з Землю. Для цього нам потрібна точність близько десяти сантиметрів на секунду. На жаль, хоча у нас вже є інструменти нового покоління, які теоретично здатні на це, шуми поки не дозволяє нам досягти цього рубежу.
Подолати бар'єр
Так як же подолати цей жахливий бар'єр?
Група астрономів, включаючи вищезгаданого Туомі, а також такі люди, як Стівен Фогт, Пол Батлер або Гіллем Англада-Ескуде (першовідкривач Проксими b), кілька років тому запропонували нову технологію. Вона отримала назву «метод диференційних променевих швидкостей». І вчені застосували цю технологію до системи Тау Кіта.
Дослідники виявили, що шуми сильно залежать від довжини хвилі. Тому, якщо спостерігати зірку на різних довжинах хвиль, можна побачити «різні шуми». Відповідно, їх пізніше буде легше відфільтрувати. Зірка Тау Кіта була обрана для перевірки нової технології тому, що це дуже тиха зірка. І навіть менш галаслива, ніж Сонце.
Вчені проаналізували майже дев'ять тисяч спостережень (!) зірки Тау Кіта, виконаних спектрометром HARPS 3,6-метрового телескопа в Ла Сілья (Чилі) в період з червня 2003 року по вересень 2013 року. І ще вони використовували дані від обсерваторії Кека на Гаваях. І який же був отриманий результат? Чудовий! За допомогою нової технології дослідники змогли виявити сигнали зі швидкістю до 30 сантиметрів на секунду! Це велике досягнення! І воно дозволило відкрити чотири планети в системі Тау Кіта. Періоди їх обігу навколо зірки становлять відповідно 20, 49, 160 і 600 діб.
Все виявилося не так
Хм. А як бути з тими планетами, існування яких передбачалося раніше? Та нічого хорошого. Новий аналіз показав, що три найбільш внутрішніх передбачуваних екзопланети - Тау Кіта b, c і d - насправді не існують. Однак підтверджується присутність Тау Кіта e і f. Обидва ці тіла мають мінімальну масу в чотири рази більшу, ніж маса Землі. Щоб уникнути плутанини, дві нові внутрішні планети були названі Тау Кіта g і h відповідно. Обидві вони мають мінімальну масу, в 1,8 рази більшу маси Землі.
Але це не найголовніше. Цікаво те, що Тау Кіта e і f знаходяться на внутрішній і зовнішній кордонах населеної зони відповідно. Шкода, що якраз вони наймасивніші з усіх планет системи. Але в будь-якому випадку добре те, що на їх поверхні може бути рідка вода.
Що ж це означає друзі мої? Послухаємо з цього приводу Володимира Semenovicha.
