Прямое наблюдение внесолнечных планет земного типа может оказаться труднее, чем сейчас представляется

[830x]
_{Яркий экзо-зодиакальный свет: взгляд художника}
Использовав всю мощь Очень Большого Телескопа-Интерферометра (VLTI), международная группа астрономов зарегистрировала у девяти близлежащих звезд явление зодиакального света вблизи их зон обитания. Это свечение возникает вследствие отражения света звезд от пыли, образованной в окрестности этих звезд в результате столкновений астероидов и испарения комет. Присутствие такого большого количества пыли в ближней окрестности некоторых звезд может в будущем затруднить получение прямых изображений землеподобных планет, принадлежащих этим звездам.

[показать]

Группа астрономов на телескопе VLTI (Very Large Telescope Interferometer) выполнила в ближней инфракрасной области спектра [1] наблюдения 92 близких к Солнцу звезд с целью выявить зодиакальный свет, исходящий от горячей пыли, которая расположена вблизи зон обитания этих звезд. Полученные данные были сопоставлены с более ранними наблюдениями [2]. У девяти звезд из этой выборки был обнаружен яркий зодиакальный свет, являющийся результатом либо слабого теплового свечения пылинок горячей экзо-зодиакальной пыли, либо отражения звездного света от этих пылинок. 

На Земле зодиакальный свет Солнечной системы можно видеть в местах с темным и прозрачным небом, после вечерних сумерек или перед рассветом, как слабое туманное белое сияние, простирающееся по небу от окрестностей Солнца. Оно тоже объясняется отражением солнечного света от мельчайших пылевых частиц. Естественно, зодиакальный свет доступен наблюдению не только с Земли, но и из любой точки Солнечной системы. 

Свечение, зарегистрированное в новой работе астрономов, является гораздо более трудно обнаружимой версией того же физического явления. Такой «экзо-зодиакальный» свет, то есть зодиакальный свет в системах других звезд, наблюдается не впервые, но данная работа – первое большое систематическое исследование этого явления у других звезд. 

В отличие от ранее проводившихся наблюдений, в этот раз исследовалась не та пыль, из которой впоследствии образуются планеты, а пыль, образованная при столкновениях малых планет поперечником в несколько километров. Эти тела называются планетезималями и напоминают астероиды и кометы Солнечной системы. Именно этому виду пыли обязан своим происхождением и зодиакальный свет в Солнечной системе.

“Если мы захотим изучать эволюцию планет типа Земли вблизи зоны обитания, то нам придется наблюдать и зодиакальную пыль в окрестности их материнских звезд”, -- говорит Стив Эртель (Steve Ertel), ведущий автор статьи, сотрудник ESO и Гренобльского университета во Франции. “Обнаружение и исследование этого вида околозвездной пыли – это способ изучать строение и развитие планетных систем”.

[показать]

Регистрация слабосветящейся пыли вблизи ослепительно сияющей центральной звезды требует наблюдений с высоким разрешением и контрастом. Пока что единственным методом, который позволяет проводить такие наблюдения, является интерферометрия в инфракрасных лучах. Интерферометрический подход основан на комбинировании световых пучков, собранных в один и тот же момент времени несколькими индивидуальными телескопами. 

Использовав всю оптическую мощь комплекса VLTI и реализовав предельную для этого инструмента точность и эффективность, астрономы сумели достичь примерно вдесятеро лучшего качества изображений, чем у других аналогичных телескопов и приемников, имеющихся в мире.

При наблюдениях каждой из отобранных звезд исследователи использовали 1.8-метровые Вспомогательные Телескопы, от которых собранный ими свет поступал в систему VLTI. В случаях присутствия вокруг звезды сильного зодиакального света, система позволяла полностью разрешить очертания протяженного пылевого диска и отделить его слабое свечение от доминирующего света звезды [3]. 

Анализируя свойства звезд, окруженных дисками зодиакальной пыли, ученые обнаружили, что такие диски регистрируются в основном у более старых звезд. Этот результат оказался крайне неожиданным; он ставит под вопрос многие аспекты нашего понимания структуры планетных систем. Во всех существующих моделях количество пыли, производимой столкновениями планетезималей, должно с течением времени уменьшаться, так как число планетезималей падает по мере их разрушения.

В наблюдавшейся выборке содержится также 14 звезд, у которых выявлены экзопланеты. Все они находятся в тех же областях своих систем, что и пыль, порождающая зодиакальный свет. Присутствие зодиакального света в системах с планетами может привести к трудностям при исследовании этих планет.

Излучение зодиакальной пыли, пусть и слабое, существенно осложняет получение прямых изображений землеподобных планет. Зодиакальный свет, зарегистрированный в настоящем исследовании, в 1000 раз ярче того, что наблюдается вокруг Солнца. По всей вероятности число звезд, в системах которых зодиакальный свет имеет такую же яркость, что и в Солнечной системе, гораздо больше, чем таких звезд, какие выявлены в проведенном обзоре. Поэтому выполненное исследование – только первый шаг к более подробному изучению «экзо-зодиакального» света.

“Высокий процент обнаруженных звезд с ярким зодиакальным светом показывает, что должно существовать множество систем, где пыль светится менее ярко -- на уровне, на котором в наших наблюдениях ее зарегистрировать было нельзя, и все же гораздо ярче, чем в Солнечной системе”, -- объясняет Оливье Абзиль (Olivier Absil), соавтор работы, из Льежского университета. “Присутствие пыли в столь большом числе систем может стать серьезным препятствием для будущих попыток получить прямые изображения планет типа Земли у других звезд”.

Примечания

[1] Исследовательская группа использовала гостевой приемник VLTI PIONIER, способный интерферометрически связать все четыре Вспомогательных телескопа или все четыре Базовых «юнита», входящие в комплекс VLT в обсерватории Паранал. Это позволило не только получить предельно высокое разрешение, но и большую эффективность наблюдений. 

[2] Более ранние наблюдения были выполнены с решеткой CHARA — оптическим астрономическим интерферометром, который эксплуатируется Центром высокого углового разрешения (Center for High Angular Resolution Astronomy -- CHARA) университета штата Джорджия, и с волоконно-оптическим устройством сведения световых пучков FLUOR.  

[3] В качестве побочного результата этих наблюдений у некоторых наиболее массивных звезд выборки были неожиданно открыты новые звездные компаньоны. "Это открытие подсказывает, что нам следует пересмотреть наши теперешние оценки реального количества двойных систем среди звезд этого типа", -- говорит Линдси Мэрион (Lindsay Marion), первый автор дополнительной статьи, посвященной этому результату.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “A near-infrared interferometric survey of debris-disc stars. IV. An unbiased sample of 92 southern stars observed in H-band with VLTI/PIONIER”, S. Ertel и др., которая появится в журнале Astronomy & Astrophysics. Дополнительная статья об открытии у звезд выборки звездных компаньонов называется "Searching for faint companions with VLTI/PIONIER. II. 92 main sequence stars from the Exozodi survey", L. Marion и др., и выходит в том же выпуске журнала.

Состав исследовательской группы: S. Ertel (Université Grenoble Alpes, France; ESO, Chile), O. Absil (University of Liège, Belgium), D. Defrère (University of Arizona, USA), J.-B. Le Bouquin (Université Grenoble Alpes), J.-C. Augereau (Université Grenoble Alpes), L. Marion (University of Liège), N. Blind (Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Germany), A. Bonsor (University of Bristol, United Kingdom), G. Bryden (California Institute of Technology, Pasadena, USA), J. Lebreton (California Institute of Technology) и J. Milli (Université Grenoble Alpes)

Ссылки

• Текст научной статьи о зодиакальном свете в других звездных системах
• Дополнительная научная статья об открытии звезд-компаньонов
• Объявление о приемнике PIONIER

Перевод пресс-релиза ESO eso1435 http://www.eso.org/public/russia/news/eso1435/?utm...ium=feed&utm_source=feedburner