ALMA открыла аналог пояса Койпера в системе ближайшей звезды

za_neptunie — 03.11.2017


  Субмиллиметровый телескоп смог зарегистрировать тепловое излучение пояса Койпера в системе Проксима Центавра, а так же несколько кандидатов в дополнительные пояса малых планет, и кандидат массивной планеты в системе

   Сегодняшняя публикация в Архив.орг сообщает о новом крупном открытии массива субмиллиметровых телескопов, размещенных в чилийской пустыне. Открытие не стало случайностью, так как ALMA на сегодняшний день является самым дорогостоящим существующим наземным астрономическим инструментом стоимостью около 1.4 миллиарда долларов.





   Наблюдения, которое позволили сделать открытие, были проведены на длине волны 1.3 миллиметра (6-ой используемый фильтр телескопа ALMA). Во время первоначальных наблюдений 12 января и 24 марта использовалось только 8-11 7-метровых антенн из 66 существующих в массиве (13 1.6-часовых наблюдений). Во время этих наблюдений удалось зарегистрировать субмиллиметровый источник со светимостью около 340±60 микроЯн вблизи координат звезды (черный крест), а так же возможное тепловое излучение от пояса очень холодной пыли с температурой около 10 Кельвинов, которая находится на удалении в 30 а.е. от звезды (эллипс из пунктирной белой линии):



   Масса пыли в этом поясе может быть равна 0.00014 масс Земли, а с учетом больших объектов (карликовых планет) достигать трети массы Земли.

  Так как ранее сублимметровое излучение Проксима Центавра не регистрировалось, то было решено получить более детальный снимок окрестностей звезды с меньшим полем зрения. 25 апреля было задействовано уже 41 12-метровых антенн из 66 существующих, наблюдения в этом случае продолжались 2.6 часа. Эти наблюдения показали, что центр субмиллиметрового источника находится в 0.1” от звезды:



   По наблюдаемой форме субмиллиметровый источник так же вытянут в форму эллипса. Кроме того эти же наблюдения показали второй слабый точечный источник (на статистическом уровне доверия в 4 сигм) с яркостью 38 ± 10 микроЯн, который находится внизу справа от звезды.

    ALMA не обладает угловым разрешением способным увидеть диск звезды (её угловой диаметр составляет около одной угловой миллисекунды), однако наблюдения показывают что угловой размер центрального источника составляет до 6 угловых секунд:



   Кроме того общая светимость источника примерно в 3 раза превышает теоретическую яркость звезды в этом диапазоне. В связи с этим становится очевидно, что львиная доля субмиллиметрового излучения системы связана с тепловым излучение околозвездной пыли.


    Анализ наблюдений с помощью 7- и 12-метровых антенн позволяет сделать вывод, что излучение центрального субмиллиметрового источника состоит из двух компонент:

1)      Тепловое излучение пояса холодной пыли массой около 0.01 масс Земли и температурой порядка 40 Кельвинов, который находится в 1-4 а.е. от звезды. Похожими параметрами обладает пояс Койпера в Солнечной Системе.

2)      Тепловое излучение пояса теплой пыли с температурой в 90 Кельвинов и общей массой около 0.001 масс Земли, которая находится в 0.4 а.е. от звезды. Этот пояс может быть аналогом главного пояса астероидов в Солнечной Системе.



    Направление вытянутости поясов очень холодной (на 30 а.е.) и холодной (на 1-4 а.е.) пыли совпадает, и в связи с этим авторы новой работы делают вывод, что их наклонение земному наблюдателю близко к 45 градусам. Если это наклонение отображает ориентацию всей планетной системы Проксима Центавра, то это означает, что масса планеты Проксима b близка к 1.8 масс Земли.

   Наиболее таинственным остаётся второй субмиллиметровый источник, который может находиться в 1.6 а.е. от звезды. Рассматривается несколько вариантов:

1)      Артефакт наблюдений (низкая вероятность)
2)      Фоновая галактика (вероятность меньше 1%)
3)      Пылевое облако от одного из скоплений троянцев невидимой второй планеты (наподобие известных облаков троянцев Юпитера)
4)      Пылевое кольцо планеты массой около 100 масс Земли с периодом обращения больше 5.8 лет, но в то же время наличие такой планеты почти исключается из архивных измерений лучевой скорости звезды. Тепловое излучение соответствует массе пылевого кольца около 10 в -5 масс Земли, для сравнения масса кольца Сатурна примерно равна 10 в -7 масс Земли.

   Наиболее интересным является четвертый вариант. Опубликованные ранее работы позволяют оценить возможность существования неизвестной массивной планеты в системе Проксима Центавра с периодом обращения в 6 и более лет:

1) Из измерений лучевых скоростей на спектрографе UVES в 2000-2007 годах следует, что минимальная масса гипотетических планет превышает массу Нептуна для периодов равных 2.7 лет и более:



2) Астрометрические измерения группы RECONS в 2000-2014 годах позволяют исключить неизвестные планеты  массивнее 2 масс Юпитера с периодами обращения в 2-5 лет, и массивнее 1 массы Юпитера с периодами обращения в 5-12 лет:



Пределы 90% вероятности обнаружения неизвестных планет в системах ближайших красных карликов с помощью астрометрических измерений группы RECONS


  Для проверки связи второго источника с системой ближайшей звезды планируется провести повторные наблюдения с помощью ALMA. Новые наблюдения должны оценить собственное движение источника (собственное движение Проксима Центавра близко к 4 угловым секундам в год).




    Новое исследование показывает хорошие перспективы субмиллиметровой астрономии в изучении ближайших планетных систем. Так наблюдения соседней системы Альфа Центавра с помощью той же ALMA на длине волны в 0.5-3 мм не показали значимого отклонения субмиллиметрового излучения звезд системы от теоретических моделей, что позволяет получить очень строгие пределы на возможный пояс Койпера в системе. С другой стороны анализ менее чувствительных субмиллиметровых телескопов вместе с данными инфракрасных телескопов позволяет найти слабый избыток (уровень доверия 2.5 сигм) на длине волны в 24 микрон. Этот избыток может свидетельствовать о наличии в системе астероидного пояса (или поясов) с общей массой в 10-100 масс нашего главного астероидного пояса.



Текущие пределы на планеты в системе Тау Кита, полученные на основе измерений лучевой скорости и ориентации пылевого диска к земному наблюдателю  в системе


   Не менее интересным стали субмиллиметровые наблюдения ALMA ближайшей одиночной звезды солнечного типа – Тау Кита. Эти наблюдения подтвердили наличие в этой системе пояса Койпера с внутренним краем, который находится в 2-16 а.е. от звезды (наиболее вероятное значение 6 а.е.).

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив