Астрономы скоро будут смотреть на пылевые диски, образующиеся вокруг звезд Млечного Пути, чтобы узнать, являются ли солнечные системы, подобные нашей, редкими или обычными.
«Мы будем искать следы планет, формирующих околозвездную пыль, в выборке из 300 солнечноподобных звезд возрастом от 3 миллионов до 3 миллиардов лет», - сказал Майкл Р. Мейер из обсерватории Стюарда Аризонского университета..
Мейер является главным исследователем группы, которая будет использовать космический инфракрасный телескоп (SIRTF) в проекте Legacy Science Program «Формирование и эволюция планетарных систем: контекст нашей Солнечной системы».
Пять других команд, в том числе возглавляемая астрономом из Австралии Робертом К. Кенникаттом-младшим, также были выбраны для участия в программе SIRTF Legacy Science Program. Шесть проектов включают более 3000 часов наблюдений, или примерно половину времени, доступного в течение первого года работы SIRTF.
Запуск четвертой и последней из великих обсерваторий НАСА, SIRTF, запланирован на 26 апреля или вскоре после этого. Он будет рассматривать Вселенную в очень длинноволновом диапазоне, в дальнем инфракрасном диапазоне, и видеть объекты, которые слишком холодные, слишком покрытые пылью или слишком далекие, чтобы их можно было увидеть.
Три предыдущие Великие обсерватории - это космический телескоп Хаббла, гамма-лучевая обсерватория Комптона и рентгеновская обсерватория Чандра. SIRTF управляется для НАСА Лабораторией реактивного движения, Пасадена, Калифорния.
Телескоп SIRTF предназначен для работы при температуре всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Он несет три научных инструмента. Одной из них является высокочувствительная камера под названием MIPS, которая использует массивы изображений в длинных волнах дальнего инфракрасного диапазона и может видеть самые крутые объекты в космосе. Он был построен командой, возглавляемой профессором астрономии UA Джорджем Х. Рике.
«SIRTF обладает беспрецедентной чувствительностью в длинноволновом инфракрасном диапазоне», - сказал Мейер. «Это будет мощный инструмент для наблюдения за околозвездной пылью по мере ее эволюции от самых ранних стадий формирования планет до зрелых планетных систем, подобных нашей».
Поскольку SIRTF обнаружит очень холодную пыль, проект Мейера может обнаружить планеты, далекие от своих звезд - так же далеко, как Уран и Нептун от нашего Солнца. У этих планет такие длинные орбитальные периоды, что потребовалось бы много десятилетий, чтобы обнаружить их с помощью методов измерения лучевых скоростей, которые с 1995 года успешно используются для обнаружения планет, подобных Юпитеру, вращающихся очень близко к своим звездам.
«Мы хотели бы найти объекты, которые непосредственно аналогичны нашей собственной солнечной системе. SIRTF действительно предоставит первое свидетельство разнообразия солнечных систем, простирающихся до таких больших радиусов», - сказал Мейер..
«На самом деле мы не увидим красивых разрешенных изображений околозвездного диска вокруг интересующей нас молодой звезды», - пояснил он. «Мы просто увидим излучение пыли на разных длинах волн, а затем построим спектральные распределения энергии, кривые того, сколько энергии приходится на длину волны, что позволит нам смоделировать распределение пыли.
"Пыль рядом со звездой будет очень горячей и будет излучать на более коротких волнах. Очень холодная и далекая от звезды пыль будет излучать на очень длинных волнах. Таким образом, глядя на соотношение горячей пыли и теплой пыли к холодной пыли, мы сможем построить модель распределения пыли в системе."
Наша собственная солнечная система является примером, добавил он. У него есть внутренний пылевой диск, называемый зодиакальным пылевым диском, образованный астероидами, сталкивающимися в поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Эти пылинки нагреваются, устремляясь к солнцу. По мере повышения температуры они излучают больше света в более коротких инфракрасных длинах волн.
Наша Солнечная система также имеет внешний пылевой диск за пределами орбиты Нептуна, где объекты пояса Койпера сталкиваются друг с другом и производят пыль. Эта пыль холодная и излучает большую часть своего света на гораздо более длинных волнах.
В промежутке планета Юпитер очищает нашу Солнечную систему от пыли, создавая огромную брешь в пылевом диске вокруг нашего Солнца.
Если бы вы наблюдали за нашей системой издалека, вы бы увидели это в спектральном распределении энергии. Вы бы увидели много горячей и теплой пыли внутри орбиты пояса астероидов. Вы бы увидели много очень холодной пыли, связанной с поясом Койпера. И вы увидите промежуток, созданный Юпитером между ними.
Это именно тот тип подписи, которую мы ищем», - сказал Мейер. «Если мы увидим большие разрывы в распределении пыли, это будет неопровержимым доказательством того, что там могут быть планеты, лепящие пыль.."
Мейер и его коллеги смоделировали, как могла бы выглядеть наша Солнечная система, когда ей было миллион лет, и как она менялась со временем через 100 миллионов лет, через миллиард лет, через 4,5 миллиарда лет. Это как план поиска других планетарных систем.
Их проект «Наследие» может также помочь урегулировать текущий бушующий спор о том, очень ли быстро образуются планеты с массой Юпитера в газовых дисках вокруг молодых звезд.
Недавние наземные наблюдения подтверждают идею о том, что такие планеты формируются всего за один миллион лет из молекулярного водорода в околозвездных дисках.
Это противоречит результатам инфракрасной миссии "ISO" Европейского космического агентства, которая предположила, что молекулярные водородные диски вокруг звезд имеют долгую жизнь и, следовательно, могут образовывать планеты, подобные нашему Юпитеру, в течение времени, превышающего 10 миллионов лет.
Используя инфракрасный спектрограф на SIRTF, Мейер и его коллеги измерят массу молекулярного водорода в околозвездных дисках звезд в своем исследовании.
«Если мы не увидим никакого газа вокруг звезд старше 3 миллионов лет, то, возможно, у планет, подобных нашему Юпитеру, могут возникнуть проблемы с формированием», - сказал Мейер. «С другой стороны, если мы увидим богатые газом диски в пределах от 10 до 20 миллионов лет, шансы на то, что может быть больше солнечных систем, подобных нашей, возрастут, независимо от того, быстро формируются планеты или нет."
В состав команды FEPS Legacy входят:
UA Steward Observatory - Майкл Р. Мейер (главный исследователь), Дин Хайнс, Дж. Серена Ким, Мюррей Сильверстоун, Эрик Янг, Э. Мамаек, А. Моро-Мартин
Лунная и планетарная лаборатория UA - Джонатан И. Лунин, Рену Малхотра
Калифорнийский технологический институт - Линн Хилленбранд (заместитель главного исследователя), Джон Карпентер, Себастьян Вольф
Институт Макса Планка, Гейдельберг - Йенс Родманн, Томас Хеннинг
Исследовательский центр Эймса НАСА, Франклин и Маршалл - Дана Бэкман (заместитель главного исследователя)
Исследовательский центр Эймса НАСА - Дэвид Холленбах, Ума Горти
Национальная обсерватория оптической астрономии - Джоан Наджита, Стив Стром
Институт планетных наук - Стюарт Вайденшиллинг
Научный центр SIRTF - Пэт Моррис, Дебора Пэджетт, Джон Штауффер
Научный институт космического телескопа - Стив Беквит, Дэвид Содерблом
Калифорнийский университет - Беркли - Мартин Коэн
Университет Рочестера - Дэн Уотсон
Новости Аризонского университета онлайн @
Веб-сайт FEBS: