1. планети около други звезди



Дата24.07.2016
Размер128.46 Kb.
1.
ПЛАНЕТИ ОКОЛО ДРУГИ ЗВЕЗДИ
Надя Кискинова

НАОП “Юрий Гагарин”

Стара Загора
2.

Съзвездието Живописец е на южното небе.


3.

В началото на 80-те години на миналия век инфрачервеният орбитален телескоп IRAS долови излъчване от околностите на звездата Бета от Живописец или Бета Пикторис. Това е първото наблюдение, което бе в полза на съвременната космогонична теория и доказателство, че около други звезди може да съществуват планети.


4.

По-нататъшните изследвания показаха, че дискът от газ и прах около Бета Пикторис е асиметричен.


5.

Тези 4 изображения са компютърна симулация на преминаваща звезда от спектрален клас М край голямата ярка звезда с диск Бета Пикторис или Бета от Живописец. Отначало /а/ звездата се приближава и е на разстояние 700 а.е.. Протопланетният диск е с правилна форма и радиус около 500 а.е. Приливното въздействие на преминаваща звезда изтегля два противоположни джета от праховия диск около звездата, които се завихрят около нея поради околоосното й въртене /b/. Веществото в двата джета се разкъсва на множество нишки, всяка от които се завихрят спираловидно около звездата /с/ до пълното им затваряне и концентриране от едната страна на звездата /d/.

Процесът протича близо 100 000 години.

Тази симулация обяснява наблюдаемата асиметрия в диска около Бета Пикторис.


6.

Пак случайно при калибровка на уредите си IRAS откри диск около Алфа от Лира – Вега, една от най-ярките звезди на северното небе. Откриването му не е изненада, тъй като Вега е млада звезда – само на 350 милиона години – време, недостатъчно за формиране на планетна система. Прахта, излъчваща инфрачервени лъчи не е първична, остатъчна, което значи, че основният процес на формиране е завършен. В системата на Вега обаче продължават да стават сблъсъци на планетозимали, при които се отделят праховите частици. Освен това, има вероятно и силна кометна активност. Подобни дискове са открити и около други звезди, но Вега е най-близката сред тях – на по-малко от 8 пс разстояние.

Космическият телескоп “Спитцер” получи достатъчно подробно изображение на диска около Вега. На дължина на вълната 70 микрона /горното изображение/ се получава размер на диска от 543 а.е. На по-къси дължини, той е по-компактен – 330 а.е. при 24 микрона, а на по-дългите 160 микрона е по-широк – 815 а.е.

Дискът е симетричен и ние го виждаме в анфас, разгърнат. Дебелината му е несъществена в сравнение с ширината. Няма видими сгъстявания или други структури, въпреки че моделът показва, че е възможно наличието на подобен на Куйперовия пояс на разстояние 100-200 а.е. Именно там стават сблъсъците между астероидите и тук е източникът на прах в диска. А прахта там е от порядъка на няколко хиляди маси на Слънцето. Това е твърде много и астрономите считат, че на нас просто ни е провървяло да наблюдаваме диска след неотдавнашен мощен сблъсък.

В центъра на диска има дупка с размери 60-100 а.е., т.е. няма източник на излъчване при 24 и 160 микрона.

Изненадите от обработка на данните са две:

наблюденията в милиметровия диапазон показаха наличие на пръстени с радиус не по-малко от 100 а.е., т.е. дискът е доста по-голям, отколкото се предполагаше;

неочаквано е наличието на доста горещо за милиметровия диапазон вещество на разстояние стотици а.е. Вероятно това е прах, изметена от лъчевото налягане на звездата.


7.

Прахови дискове бяха открити и около други звезди.


8.

Ляво:


Изображението е получени в инфрачервени лъчи и е на диск около звездата HD141569, намираща се на 320 св. г. в съзвездието Везни. 75 милиардо мили широкия диск изглежда като че ли се състои от 2 части: тъмен пръстен огражда светъл вътрешен диск. Структурата е подобна на пръстена на Сатурн, но в много по-голям мащаб.

Отдясно:


Цветно изображение, получено в ултравиолетови лъчи от космическия телескоп “Хъбъл”, разкриващо прахов пръстен около звездата HD4796А отново силно наподобяващ сатурнов пръстен в огромни мащаби – това е явно нов ключ към разгадаване процеса на формиране на планетите.
9.

Тук върху фон, направен от художник се виждат две изображения на космическия телескоп “Хъбъл” – вляво видим отстрани е дискът от тъмни отломъци около звездата AU Микроскоп, отдясно е дискът около звездата HD107146, видим в анфас. Тези изображения, както и получените от космическия инфрачервен телескоп “Спитцер”, позволяват за първи път да се установи пряка връзка между дисковете и планетите около звездите. Може да се предположи, че планетите, напреднали в еволюцията си, разсейват отломки, образувани при сблъсъци в гигантски дискове. С течение на времето праховите дискове се изтощават и стават единствено източник на комети като пояса на Куйпер в нашата Слънчева система.


10.

Съзвездието Пегас със звездата, около която за първи път бе открита извънслънчева планета през 1995 г.


11.

С космическия телескоп “Хъбъл” астрономите за първи път наблюдаваха пряко атмосферата на извънслънчева планета около подобната на Слънцето звезда HD209458 в съзвездието Пегас.


12.

Планетата HD 209458b около подобната на Слънцето звезда в съзвездието Пегас, видима и с бинокъл, на разстояние 150 св.г. от нас. Планетата-гигант с размери 1,3 Юпитерови, обикаля много близо до звездата си – на разстояние едва 7 млн. км – 8 пъти по-близо от Меркурий до Слънцето като прави едно завъртане за 3,5 земни денонощия.

Сега с помощта на “Хъбъл”бе доказано, че тази опасна близост до звездата вече е отнела голяма част от атмосфера и от планетата е останало оголено ядро.
13.

Извънслънчевата планета HD 209458b

На тази рисунка, получена по данни на космическия телескоп “Хъбъл” и френски учени е представена елипсовидната атмосфера на планетата, приличаща на топка за ръгби. Тя е предимно от кислород и въглерод и е първата атмосфера с такъв състав, открита на добре известната извънслънчева планета. Атомите от кислород и въглерод заедно с тези на водата се издигат от по-долните слоеве със свръхзвукова скорост. Такъв процес образно е наречен “въздушна помпа” или “слонски хобот”.
14.

Има ли вода на екзопланетите? За отговор се обърна орбиталният инфрачервен космически телескоп “Спитцер”, който изследва атмосферите на 2 планети – HD 209458b и HD 189733b - около други звезди, но водни пари не бяха открити.

На тази картина художникът е представил как би изглеждала една планета с размерите на Юпитер, много по-близо, отколкото е Меркурий до Слънцето, както са повечето от откритите досега извънслънчеви планети.

Астрономите Марк Суейн и Гаутам Вазищ от Калифорнийския технологичен институт, САЩ, с помощта на космическия телескоп “Хъбъл”, откриха метан в атмосферата на гигантската планета HD 189733b – малко по-голяма от Юпитер, на разстояние 63 св.г. Орбитата й е 10 пъти по-близка до звездата й от тази на Меркурий до Слънцето и температура й достига 700°С. Едва ли при такава температура може да се говори за наличие на живот, макар че неотдавна на тази планета бяха открити и водни пари. Наличието на метан буди недоумение, тъй като при такава температура би трябвало да има въглероден оксид СО, а не метан. Планетата изобителства от въглерод, но е позвероятно метанът да възниква в горните по-студени слоеве на атмосферата й, макар да не се изключва вариантът той да е и на повърхността.

Все пак наличието на вода и метан дори при такива условия вдъхва надежди, че те ще са в състава и на други планети с по-подходящи за живота условия.
15.

Метод за откриване на извънслънчеви планети по промяна в блясъка на звездата, когато голямата планета премине по диска й.


16.

1999 г. Група астрономи под ръководството на Ж. Хенри от университета в Тенеси и Марси от Бъркли, Калифорния съобщи за откриването на сянката на екзопланета на фона на далечната звезда HD 209 458, за която почти нищо не се знае, освен че прилича на Слънцето и е отдалечена на 150 св.г. Тя отдавна беше заподозряна, че около нея може да има планети, поради гравитационното им влияние, което кара звездата да се „полюшва”. Масата на планетата би трябвало да е 2/3 от Юпитеровата, а радиуса – с 60% повече от този на Юпитер.


17.

За първи път е регистрирана светлина от планета извън Слънчевата система. Това стана със сравняване светимостта на звездата в инфрачервения диапазон с помощта на космическия телескоп “Спитцер”. В този диапазон планетата излъчва повече и е възможно да се долови разликата във светимостта, когато планетата е пред звездата и зад нея.

Преките наблюдения на планетното излъчване позволиха да се определят температурата и радиуса на планетата HD 209 458b. Тази планета се оказа още по-масивна, а орбитата й – кръгова.
18.

Към 1990 г. имаше само една известна планетна система – нашата. През 1991 г. бе открита първата планета около пулсар по незначителното закъснение на импулса му спрямо този, който би идвал, ако нямаше гравитиращо тяло около него. В средата на 90-те години астрономите откриха планета като Юпитер около звездата HD 217 107, подобна на Слънцето по „полюшването” на звездата.


19. Метод на гравитационното „полюшване”

Към края на 90-те години бяха открити десетки планетни системи и сред тях бяха и такива, които бяха открити по елипсата, която описва около звездата си.


20.

Тази схема илюстрира как космическият телескоп “Хъбъл” открива микролещи в М 22.

“Хъбъл” (отляво) наблюдава слабосветещи звезди от Млечния път за наличие на изпъкналости, изкривявания (отдясно). На “филмовата лента” отдолу са предполагаемите свободнопреминаващи планетоподобни обекти в M 22 на фона на ярките звезди зад тях, чиято яркост намалява.

Всеки от 6-те микролещови ефекта, наблюдавани от “Хъбъл” отговаря на ефект, провокиран от неголяма звезда с маса поне 80 земни маси, но не и на планета като Земята.


21.


Някои от откритите екзопланети и планетни системи, сравнени с планетите от Слънчевата система.
22.

Около звездата Епсилон Андромеда от типа на Слънцето са открити 3 юпитеровци. Тук е изобразен най-близкият до звездата.


23.

Вероятно планетите около червеното джудже Лаланд 21185 само на 8 св.г. от нас да са най-близката планетна система. Самата звезда е много слаба и не се вижда с просто око. Наличието на планети е открито след дълга серия телескопични наблюдения и анализи по гравитационното полюшване на звездата на отделните изображения. За нашата Слънчева система по същия начин би могло да се съди отстрани. То този ефект се съди, че едната планета около Лаланд 21185 е с 0,9 отюпитеровата и орбитален период 5,8 години и още 1 или 2 подобни юпитеровци.


24.

След 1995 г. бяха открити към 200 извънслънчеви или планети около други звезди – наистина все от типа на газовите гиганти, които са по силите и на наземни телескопи. Използван бе метода на звездните затъмнения.


25.

Слабият червеникав обект, далеч неярък е историческо откритие.

Бялото петно е звезда от типа на кафявите джуджета, а червеното е възможно първото получено изображение на планета около друга звезда. Доскоро някои астрономи считаха, че това е звезда от фона, но получените две изображение в началото на 2005 г. на предполагаемата система 2М1207 за радост на учените наистина се оказа такава – обектите са гравитационно свързани. Слабият червеникав обект има яркост 100 пъти по-ниска от кафявото джудже и това добре се съгласува с предположението, че тази планета е с маса около 5 пъти тази на Юпитер. Откритието все още трябва да се потвърди, но е крачка към още по-трудната задача – да се получи изображение на земеподобна извънслънчева планета.

Това изображение е получено с даващата висока разделителна способност адаптивна оптика NaCo на 8-м Много голям телескоп YEPUN в Чили в инфрачервената област.

Самото кафяво джудже е с маса само 25 маси на Юпитер и отношението на масите звезда-планета тук е 1:5, докато обекновено е 1:1000. Освен това системата влиза в звездна асоциация TW Хидра и възрастта й е оценена само на 8 милиона години. Излишъкът от излъчване на кафявото джудже е още едно потвърждение за младостта на системата – то се дължи на продължаващата акреция на вещество върху звездата.

Тези обстоятелства ще внесат нов сценарий за възникването на такива системи, ако се потвърди, че те наистина съществуват.

Разстоянието до системата кафяво джудже-планета тук е 70 пс, а разстоянието между обектите в системата е 55 а.е.
26.

Това изображение на космическият телескоп “Хъбъл” в близкия инфрачервен диапазон показва тясна двойка звезди, обвити в обща мъглявина, която се проточва надолу вляво към обект, който може да се окаже първото директно получено изображение на екзопланета.


27.

Група американски астрономи от Института в Балтимор откри нов клас планети извън Слънчевата система, чийто период на орбитално въртене около техните звезди е по-къс от 1 земно денонощие.

С помощта на космическия телескоп “Хъбъл” бяха намерени 16 кандидати за екзопланети, които се въртят около далечни звезди в централната област на нашата Галактика и са сравними по размерите си с Юпитер. Новооткритите планети имат малка плътност и се състоят основно от газове.

Откритието бе направено в рамките на научната програма Sagittatius Window Eclipsing Extrasolar Planet Search, SWEEPS, по време на която телескопът “Хъбъл” изследва 180 000 звезди в центъра на Млечния път, разположени на разстояние 26 000 св.г.

Пет от откритите тела принадлежат на нов клас екзопланети, получили названието Ultra-Short-Period Planets, USPPs – планети с утракратки периоди.

Времето за пълна обиколка на тези планети около техните звезди представлява по-малко от едно земно денонощие – между 0,4 и 3,2 дни, а масата им варира от 3,8 до 9,7 маси на Юпитер.

Най-късият период на въртене е 10 часа – той е регистриран при кандидата за екзопланета SWEEPS-10. Температурата на тази планета, намираща се на разстояние около 1 млн. км от звездата, вероятно е 3 000 градуса.

Всички тези планети са в плътен звезден регион от Млечния път. Астрономите смятат, че орбитите на тези космически обекти са разположени по-близо до звездите, под чието влияние те се намират, отколкото при всички останали известни на науката планети.

Всички тези факти позволяват на учените да смятат, ча са открили нов клас екзопланети.
28.

Наблюденията със съвременната астрономическа техника дадоха отговор на един от въпросите – дали съществуват звезди в пространството между галактиките. Оказа се, че не само звезди, а цели звездни купове може да реят далеч от звездните острови. Наблюденията доказаха също, че тяхното рождено място едва ли е в междугалактичното пространство. Вероятно те се изхвърлят от състава на галактиките при взаимодействието на веществото със свръхмасивна черна дупка в галактичния център. Такъв джет бе регистриан от Много големия радиотелескоп VLA през февруари 1989 г. /горе вляво/ и проследен от космическия телескоп “Хъбъл” /горе вляво/ във видими лъчи.


Тази огромна галактики М 87 е в центъра на галактичния куп в Дева и е на 50 млн. св.г. от нас.


А така според виждането на художника, базирано на данни от космическия телескоп “Хъбъл”, изглежда нощното небе от повърхността на планета, кръжаща около междугалактична звезда в галактичния куп Дева.


29.

Откритите понастоящем повече от 200 планети са юпитеровци, но има и по-малки. Така например планетите около 79 от Кит на разстояние 117 св.г. и около HD 46375 в Еднорог на разстояние 109 св.г. трябва да са като Сатурн с пръстени. Планетата при HD 46375 е с маса дори 1/5 от тази на Сатурн и се върти около зведата си на само 6 млн. км. Масата на Сатурн е 1/3 от тази на Юпитер и 100 пъти повече от земната.


30.

Търсят се все по-малки планети – суперземи, на които може да има подходящи условия за възникването и развитието на живота.


31.

За първи път 3-та поред новооткрита планета в системата на звездата Gliese 581 е заподозряна като планета с най-подходящи от земна гледна точка условия за наличие на живот. Това направиха група от астрономи – от Швейцария, Португалия и Франция – на Европейската Южна обсерватория в Чили.

Звездата Gliese 581 е една от най-близките – на 20 св.г. от нас; тя е червено джудже с маса 3 пъти по-малка от слънчевата и свети 50 пъти по-слабо от Слънцето.

Преди 2 години същата група астрономи откри планета около тази звезда с маса 15 земни маси, т.е. подобна на Нептун, която се върти около звездата само за 5,4 земни денонощия.

Още една по-малка планета с едва 8 земни маси и орбитален период от 84 денонощия бе открита около тази звезда.

Новоокритата трета планета около Gliese 581 е с маса само 5 пъти повече от земната и диаметър почти колкото земния – 1,5. Силата на тежестта там трябва да е малко повече от земната – 1,6g. Вероятно на повърхността й има течна вода, защото температурата е между 0 и 40° С. Планетата е 14 пъти по-близо, отколкото е Земята до Слънцето и разстоянието възлиза на 11 млн. км, което означава, че годината там е едва 13 денонощия. На небето на тази земеподобна планета звездата й ще изглежда 20 пъти по-голямо от Слънцето на нашето небе. В случай, че не се е наложил синхрон между орбиталното и околоосно въртене на планетата в резултата на съседството й със звездата, то условията на планета ще са достатъчно конфортни за живот.

Приборът, който позволи на астрономите да направят тези открития е монтиран на 3,6-метровия телескоп на ESO и се нарича HARPS – High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher. Това е инструмент, който измерва колебанията в лъчевата скорост на звездата, предизвикани от въртенето на планета около нея. Точността на измерването при новооткритата планета, обозначена като Gliese 581-с е колосална – 2-3 м/с и това е над възможностите на уреда, защото той би трябвало да долавя още по-малки отклонения – до 1м/с. За повечето спектрографи тези отклонения биха представлявали просто част от шума, от инструменталната грешка. Затова неслучайно от 13-те известни досега извънслънчеви планети с маси под 20 земни, 11 са открити именно с този уред.
32.

Така през погледа на художника изглежда изгревът на планетата Глиез 581с – една от подобните на Земята планети около звезда на разстояние само 20 св.г. от нас, влизаща в обитаемата зона около тази звезда. Звезда е червено джудже и е малко по-малка и студена от Слънцето. Макар че планетата доста се различава от Земята – тя е на по-малко разстояние до звездата си, отколкото е Меркурий до Слънцето, а масата й е 5 пъти земната, то може да се очаква не само течна вода , но и някаква форма на живот на нея. Дали пък нечии очи не виждат в действителност подобни изгреви?


33.

Уникална ли е Земята? Сега сме по-близо до отговора. Открити са земеподобни планети, въртящи се около други звезди. Вече са открити 150 газови гиганти като Юпитер. Много малките, бързи, но постоянни трептения на близкото джудже от спектрален клас М – звездата Gliese&nbar;876 доказаха съществуването на планета с маса само 6 пъти повече от земната. Ако наистина повърхността й е камениста, то гравитацията й няма да може да задържи голямо количество газове като планетите-гиганти и това ще позволи да се отнесе тази планета към земеподобните. Планетата обаче е много близо до звездата и температурата на повърхността й сигурно е 200 ºС.

На тази рисунка е изобразена планетната система от повърхността на хипотетична луна, въртяща се около една от подобните на Юпитер газови геганти, открити по-рано. Положението на новооткритата планета е дадено с рамка, а увеличението й е дадено отделно.

Системата Gliese 876 е само на 15 св.г от нас и може да се види с бинокъл в съзвездието Водолей.


34.

НАСА утвърди експедицията на космическия апарат “Кеплер” за търсене на земеподобни планети. Мисията е предвидена за 4 години, през които да се изучат около 100 000 звезди за наличие на планети с размерите на Земята и на почти такова разстояние, каквото дели нашата планета от Слънцето – в т.н. “пояс на живота”, където вода може да има в течно състояние на повърхността. Засега откритите планети са предимно планети-гиганти като Юпитер до Нептун. По данни от наблюдение от земните обсерватории, сондата ще насочва 95-см огледало на телескопа към звезди, на които едва забележимо си менят блясъка.








Каталог: Materials -> Presentations -> planets
Materials -> Съюз на математиците в българия-секция русе коледно математическо състезание – 12. 2006 г. 8 клас
Materials -> Великденско математическо състезание 12. 04. 2008г. 3 клас
Materials -> К а т е д р а " информатика"
Materials -> Зад. 2 Отг.: 5- 3т Зад. 3 Отг.: (=,-);(+,=);(+,=) по 1т., общо 3т. За
Materials -> Іv клас От 1 до 5 зад по 3 точки, от 6 до 10 – по 5 и от 11 до 15 – по 7
planets -> Сатурн надя Кискинова наоп, Стара Загора
Presentations -> 1. обобщение с допълнение Надя Кискинова, наоп стара Загора
Presentations -> Презентацията малки тела в слънчевата система надя Кискинова наоп, Стара Загора 2
Presentations -> 1. календар надя Кискинова наоп „Юрий Гагарин”, Стара Загора
Presentations -> 1. системи от звезди надя Кискинова наоп, Стара Загора


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2019
отнасят до администрацията

    Начална страница