ppt, 5 Мб

Основные проблемы и возможные пути
развития современной наблюдательной
астрономии на примере задачи поиска
внесолнечных планет (экзопланет)
Соков Евгений Николаевич
Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН
План доклада
1.
Обзор
современного
состояния
проблемы изучения экзопланет в России
и в мире
– История открытия экзопланет
– Методы обнаружения экзопланет
– Проекты, направленные на поиск и
исследование экзопланет
2. Результаты исследования экзопланет в
Пулковской обсерватории
3. Возможные
и
необходимые
пути
решения
проблемы
современного
состояния наблюдательной астрономии
в России
ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО
СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ
ИЗУЧЕНИЯ ЭКЗОПЛАНЕТ В
РОССИИ И В МИРЕ
Открытие экзопланет
1.
2.
3.
4.
1.7 Mjup планета у звезды γ Cep (в последствии подтверждённая) (Campbell et
al., 1988)
11 Mjup планета у звезды HD 114762 (в последствии подтверждённая) (Latham
et al., 1989)
В начале 1992 года радиоастрономы Aleksander Wolszczan и Dale Frail
представили
миру
открытие
планеты,
вращающейся
вокруг
пульсара
PSR 1257+12 (Wolszczan & Frail, 1992)
В середине 1995 года Michel Mayor и Didier Queloz методом лучевых скоростей
обнаружили планету 0.47 Mjup с периодом P = 4.2d у звезды 51 Peg (Mayor &
Queloz, 1995).
!!!На 5 июня 2013 года открыто 890 экзопланет. Из них пока нет ни одной
Российской!!!
Метод
Число планет
Число планетных систем
Лучевых скоростей
515
397
Транзитный
308
245
Гравитационного
микролинзирования
21
19
Прямое изображение
31
28
Метод задержки
15
12
http://www.exoplanet.eu
Открытие экзопланет:
Метод лучевых скоростей
Сравнение спектрографов, установленных
на разных телескопах в мире
Самый высокоточный
спектрограф в России
установлен на
6метровом телескопе БТА
(САО РАН):
Спектрограф НЭС:
R = 60 000
σ = 30-50 м/c
Таким образом можно
утверждать, что в России
до сегодняшнего дня нет
спектрографа,
позволяющего проводить
поиск экзопланет
методом лучевых
скоростей!
Открытие экзопланет:
Метод астрометрии
Метод астрометрии крайне трудоёмкий и требует
длительного наблюдения нескольких звезд в течение
1-20 лет с точностью не хуже 50 mas.
Подобных проектов по поиску экзопланет методом
астрометрии в России нет.
Открытие экзопланет:
Метод «тайминга» (задержки у пульсаров)
Открытие экзопланет:
Метод прямых изображений
Прямое изображение планетной системы
HR8799, имеющей 4 планеты. Снимки сделаны
на телескопах Keck и Hale Telescope с
использованием коронографа.
Звезда Фомальгаут с изображением перемещения
планеты за период с 2004 по 2006 гг. (HST)
В России не существует методики и необходимого
оборудования для обнаружения экзопланет
методом прямых изображений.
На 6-метровом телескопе БТА (САО РАН)
используется методика спекл-интерферометрии,
позволяющая получать изображения объектов в
высоком разрешении. Нет необходимого
коронографа для затемнения света от
родительской звезды.
Новый метод обнаружения и изучения
экзопланет с использованием
поляриметрии
Перемещение планеты по небу (справа), приводящее к возникновению переменной поляризации (слева).
Поляризация достигает максимума в моменты элонгаций (фазы 0.25 и 0.75), когда угол рассеяния = 90o. В
моменты соединений (фазы 0.0 и 0.5) поляризация близка к нулю из-за того, что свет рассеянный вперед и
назад почти не поляризован. На примере планетной системы HD189733 (взято из презентации Berdyugin, A.
V., Berdyugina S. V., Piirola V., & Fluri D. M. «Обнаружение поляризованного света от экзопланеты HD
189733b»)
В России нет высокоточного спектрополяриметра для
поиска экзопланет методом спектрополяриметрии
Транзитный метод наблюдений экзопланет
Суть
метода
–
планета проходит по
диску
звезды
и
общий
блеск
системы
«звездапланета» падает.
Michael Perryman, “The EXOPLANET
Handbook”, Cambridge, 2011
Проекты, направленные на
обнаружение и изучение экзопланет
• COROT (ЕКА) – космический телескоп, поиск экзопланет транзитным
методом
• Kepler (NASA) – космический телескоп, поиск экзопланет земного типа
транзитным методом
• SuperWASP (Канарские острова) – два наземных телескопа (Канары и
•
•
•
•
•
•
Южная Африка), поиск экзопланет транзитным методом
HATNet Project (Венгрия) – сеть наземных телескопов, поиск экзопланет
транзитным методом
Qatar Exoplanet Survey (Катар) – развивающаяся сеть наземных
телескопов, исользующая транзитный метод
TrES (Канарские острова) – четыре телескопа, поиск экзопланет
транзитным методом
XO (США) – наземный телескоп, поиск экзопланет транзитным методом
OGLE (Польша) – наземный телескоп для поиска экзопланет методом
гравитационного микролинзирования
MACHO/MOA (Новая Зеландия и Япония) – наземный телескоп для
поиска экзопланет методом микролинзирования (также и свободных планет).
• APACHE
•Arizona Search for Planets (ASP)
•Astro Gregas
•Berlin Exoplanet Search Telescope (BEST)
•Chinese Small Telescope ARray (CSTAR)
•EXo-Planetary Observational Research Team (EXPORT)
•Extrasolar Planet Research Group (EPRG)
•Giant Transitting Planets Observations (GITPO)
• Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT)
•Las Cumbres Observatory Global Telescope Network (LCOGT)
•Mearth
•MOnitoring NEtwork of Telescopes (MONET)
•Permanent All Sky Survey (PASS)
•Planets In Stellar Clusters Extensive Search (PISCES)
•Search for Trojan Extrasolar Planets
•STellar Astrophysics & Research on Exoplanets (STARE)
•STELLA
•Survey for Transiting Extrasolar Planets in Stellar Systems (STEPSS)
•Telescope Fabra ROA Montsec
•Tennessee Automatic Photoelectric Telescope
•Transits of Extrasolar Planets (TEP)
•TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope (TRAPPIST)
•University of St. Andrews Planet Search (USTAPS)
•Wise observatory Hungarian-made Automated Telescope (WHAT)
• etc.
Наземный проект SuperWASP
Lens
8 × Canon 200mm f/1.8
Aperture
11.1 cm
CCD
2048 x 2048 thinned e2v
produced by Andor of Belfast
Field of
view
15˚× 30˚
Экзопланета WASP-4b
http://www.superwasp.org/
Наземный проект XO
http://www-int.stsci.edu/~pmcc/xo/index.shtml
Lens
2 × Canon 200mm f/1.8
Aperture
11.1 cm
CCD
1024 x1024 Apogee Ap8p
CCD
Field of
view
7˚× 7˚
Time Transit Variations (TTV) метод
РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ И
ИССЛЕДОВАНИЙ
ЭКЗОПЛАНЕТ В ПУЛКОВСКОЙ
ОБСЕРВАТОРИИ
Наблюдения экзопланет в Пулково
(транзитный метод)
ЗА-320М (Пулково)
Система Кассегрена,
D =320 мм, F =3200 мм
ПЗС-камера FLI IMG 1001E
1024х1024 pix
24х24µm,
BVRI - фильтры
Поле зрения ≈ 28' x 28'
МТМ-500М (ГАС ГАО)
D = 500 мм, F = 4100 мм
ПЗС-камера SBIG STL 1001E
1024х1024 pix
24х24 µm
BVRI - фильтры
Поле зрения ≈ 21' x 21‘
Обнаружены вариации для
экзопланеты Qatar-1b
Наблюдения транзитов Qatar-1b с наложенным периодом P=122 lyz
0.005
Обнаружены вариации
транзитов с периодом
P=122.6 days и амплитудой
A=3 min
Данные вариации могут
являться причиной влияния
планеты Qatar-1c
0.003
O-C, дни
0.001
-0.001
-0.003
55600
55800
56000
56200
56400
56600
EPOCH
Свертка всех наблюдательных данных по фазе
0.005
0.004
0.003
0.002
0.001
О-С, дни
-0.005
55400
0
-0.001
-0.002
-0.003
-0.004
Двойная Фаза
-0.005
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1
1.2
Для успешного развития
наблюдательной астрономии в
России необходимо:
• Создание новых телескопов с апертурами от 0.5 метра до 510 метровых рефлекторов и их установка в местах с
хорошим астроклиматом;
• Конструирование и установка современных высокоточных
спектрографов и спектрополяриметров;
• Развитие космических многоплановых проектов;
• Поддержка существующих телескопов и их модернизация;
• Развитие материально-технической базы, включая
интернет-сопровождение проектов имеющих
автоматический роботизированный статус.
Спасибо за внимание!!!