Экзопланета Beta Pictoris b вращается вокруг видимой невооруженным глазом звезды Beta Pictoris [1], [2], которая находится примерно в 63 световых годах от Земли в южном созвездии Живописца (Мольберт художника). Эта планета была открыта почти шесть лет назад и стала одной из первых экзопланет, получивших прямое изображение.
Он вращается вокруг своей звезды на расстоянии всего в восемь раз больше расстояния Земля-Солнце (eso1024), что делает его самой близкой к своей звезде экзопланетой, которую когда-либо можно было увидеть напрямую [3].Используя инструмент CRIRES на VLT, группа голландских астрономов из Лейденского университета и Нидерландского института космических исследований (SRON) обнаружила, что экваториальная скорость вращения экзопланеты Beta Pictoris b составляет почти 100000 километров в час. Для сравнения: у экватора Юпитера скорость около 47 000 км в час [4], в то время как скорость движения Земли составляет всего 1700 км в час [5]. Beta Pictoris b более чем в 16 раз больше и в 3000 раз массивнее Земли, но день на планете длится всего 8 часов.
«Неизвестно, почему одни планеты вращаются быстрее, а другие медленнее, — говорит соавтор Ремко де Кок, — но это первое измерение вращения экзопланеты показывает, что тенденция, наблюдаемая в Солнечной системе, где более массивные планеты вращаются быстрее. , также верно и для экзопланет. Это должно быть неким универсальным следствием того, как формируются планеты ».Beta Pictoris b — очень молодая планета, которой всего около 20 миллионов лет (по сравнению с 4,5 миллиардами лет для Земли) [6].
Ожидается, что со временем экзопланета остынет и сожмется, что заставит ее вращаться еще быстрее [7]. С другой стороны, могут иметь место другие процессы, которые изменяют вращение планеты. Например, вращение Земли со временем замедляется из-за приливных взаимодействий с нашей Луной.Астрономы использовали точный метод, называемый спектроскопией с высокой дисперсией, чтобы разделить свет на составляющие его цвета — разные длины волн в спектре.
Принцип эффекта Доплера (или доплеровского сдвига) позволил им использовать изменение длины волны, чтобы обнаружить, что разные части планеты движутся с разной скоростью и в противоположных направлениях относительно наблюдателя. Очень осторожно удалив эффекты гораздо более яркой родительской звезды, они смогли извлечь сигнал вращения от планеты.«Мы измерили длины волн излучения, излучаемого планетой, с точностью до одной сотни тысяч, что делает измерения чувствительными к эффектам Доплера, которые могут определять скорость испускаемых объектов», — говорит ведущий автор исследования Игнас Снеллен. «Используя эту технику, мы обнаруживаем, что разные части поверхности планеты движутся к нам или от нас с разной скоростью, что может означать только то, что планета вращается вокруг своей оси».
Этот метод тесно связан с доплеровской визуализацией, которая использовалась в течение нескольких десятилетий для картирования поверхностей звезд, а недавно и коричневого карлика [8] — Luhman 16B. Быстрое вращение Beta Pictoris b означает, что в будущем можно будет сделать глобальную карту планеты, показывающую возможные узоры облаков и большие штормы.«Этот метод может быть использован на гораздо более крупной выборке экзопланет с превосходным разрешением и чувствительностью E-ELT и спектрографом с высокой дисперсией изображения.
С запланированными E-ELT Imager и спектрографом среднего инфракрасного диапазона мы сможем сделать глобальные карты экзопланет и характеризуют планеты гораздо меньшего размера, чем Beta Pictoris b, с помощью этой техники », — говорит главный исследователь METIS и соавтор новой статьи Бернхард Брандл.Примечания:[1] У Beta Pictoris много других имен, например HD 39060, SAO 234134 и HIP 27321.[2] Beta Pictoris — один из самых известных примеров звезды, окруженной пыльным диском из обломков.
Теперь известно, что этот диск простирается примерно в 1000 раз больше, чем расстояние между Землей и Солнцем.[3] В наблюдениях использовался метод адаптивной оптики, компенсирующий атмосферную турбулентность Земли, которая может искажать изображения, полученные даже в лучших для астрономии местах в мире.
Это позволяет астрономам создавать сверхчеткие изображения, почти такие же хорошие, как те, которые можно увидеть из космоса.[4] Поскольку у Юпитера нет твердой поверхности, по которой можно определить скорость вращения планеты, мы берем скорость вращения его экваториальной атмосферы, которая составляет 47 000 км в час.[5] Скорость вращения Земли на экваторе составляет 1674,4 км в час.[6] Более ранние измерения показали, что система была моложе.
[7] Это следствие сохранения углового момента и тот же эффект, который заставляет вращающихся конькобежцев поворачиваться быстрее, когда они приближают руки к телу.[8] Коричневые карлики часто называют «неудавшимися звездами», поскольку, в отличие от таких звезд, как Солнце, они никогда не могут стать достаточно горячими, чтобы вызвать реакции ядерного синтеза.