Ученые определили массу экзопланеты, которая по свои размерам меньше Земли

По словам исследователей, соизмеримая с Марсом планета, расположенная на расстоянии 200 световых лет от нашей Солнечной системы, оказалась самым легким планетарным телом из известных чужих миров, вращающимся вокруг обычной звезды.

Астрономы сделали данное открытие после определения размера и массы знойной планеты, названной Kepler-138 b, которая вращается вокруг красного карлика под названием Kepler-138. По своим размерам Земля в два раза превосходит Марс, таким образом, Kepler-138 b меньше Земли.

В течение последних десятилетий, астрономы подтвердили существование более чем 1800 экзопланет. Определить массу мелких каменистых планет, подобных Марсу и Меркурию, для ученых гораздо сложнее, нежели определить массу крупных, газообразных миров, подобных Юпитеру или Сатурну. Чтобы измерить массу планеты, ученые анализируют, какое гравитационное воздействие она оказывает на свое светило. Двигаясь вокруг своей звезды, планета будто раскачивает ее. Таким способом были измерены массы нескольких экзопланет, соизмеримых с Землей. Однако малые планеты имеют небольшие массы, они вызывают незначительные колебания, которые астрономам крайне трудно заметить.

В своем новом исследовании астрономы изучили звезду Kepler-138 – холодный, тусклый красный карлик с массой примерно вполовину меньше массы Солнца. Звезда Kepler-138 находится на расстоянии 200 световых лет от Земли, в созвездии Лира.

«Звезда Kepler-138 находится более чем в 10 миллионов раз дальше от нас, чем наше Солнце», - говорит Дэниэль Джонтоф-Хаттэр (Daniel Jontof-Hutter), ведущий автор исследования и астроном из Университета штата Пенсильвания в Юниверсити-Парк.

Kepler-138 является материнской звездой для трех экзопланет. Их исследователи обнаружили транзитным методом. Так, во время прохождения планет перед диском звезды, ученые заметили падение ее светимости. Две экзопланеты – Kepler-138 с и Kepler-138 d – примерно в 1, 2 раза больше Земли. Третья экзопланета – Kepler-138 b – примерно в половину меньше Земли, что делает ее соизмеримой с Марсом.

Все три экзопланеты вращаются очень близко к своей звезде. На один обор вокруг нее объекту Kepler-138 b требуется чуть более 10 дней, Kepler-138 с – около 14 дней, а Kepler-138 d – около 23 дней.

Используя космический зонд Кеплер агентства НАСА, исследователи изучили, как гравитационные поля этих экзопланет влияют на длины их орбит. В виду того, что сила гравитационного притяжения планеты напрямую связана с ее массой, ученые смогли определить массу всех трех объектов.

Астрономы определили, что масса соизмеримой с Марсом внутренней планеты Kepler-138 b составляет 6,7 процентов от массы Земли. Таким образом, масса Kepler-138 b на одну треть меньше массы Марса.

Самым легким из известных чужих миров могла стать экзопланета PSR B1257 + 12 б. По оценкам, ее масса составляет лишь 2 процента от массы Земли. Однако этот планетарный объект вращается не вокруг обычной звезды, а вокруг пульсара – плотного, быстро вращающегося остатка от взрыва сверхновой.

Зная массу и размеры экзопланеты Kepler-138 b, ученые смогли вычислить и ее плотность. По оценкам, она составляет примерно две трети плотности Марса.

Лабораторные опыты помогли ученым понять внутреннюю структуру звезд и планет

Материя, формирующая далекие планеты и ещё более далекие от нас звезды, существует при высоких давлениях и температурах. Эта материя включает членов семейства из семи химических элементов, называемых благородными газами. В новом исследовании группа ученых во главе с Александром Гончаровым из Института Карнеги, США, использовала лабораторные методы воссоздания условий, поддерживающихся внутри звезд и планет, и наблюдала, как ведут себя благородные газы в этих условиях, чтобы лучше понять химию атмосферы и недр этих небесных тел.

Команда использовала ячейку с алмазными наковальнями, чтобы поднять давление благородных газов гелия, неона, аргона и ксенона более чем до 100000 атмосфер (15-52 ГПа), при этом одновременно производился нагрев исследуемых образцов лазером до температур, достигающих 28000 Кельвинов.

Проведенные опыты показали, что гелий, неон, аргон и ксенон при высоких температурах и давлениях превращаются из прозрачных диэлектриков в непрозрачные проводники. Из этого вытекает ряд довольно любопытных следствий, объясняющих структуру внутренних областей звезд и планет, говорят исследователи.

Во-первых, полученные результаты могут объяснить, почему Сатурн испускает из своих недр больше тепла, чем предсказывают расчеты для гигантских планет его стадии формирования. Известно, что в центрах газовых гигантов находится ядро из тяжелых элементов, например железа, окруженное оболочками из жидкого водорода и неона. В случае Сатурна неон не переходит в проводящее состояние, а потому не растворяется в толстом слое жидкого водорода — как это имеет место в случае, например, Юпитера — формируя при этом тонкий слой вокруг ядра, не позволяющий тяжелым элементам ядра растворяться в окружающей их оболочке из жидкого водорода. Это приводит к тому, что энергия, выделяемая в центре планеты в результате её гравитационного сжатия, не расходуется на увеличение потенциальной энергии тяжелых элементов, рассеянных в широком слое жидкого водорода, и значительная её часть остается в тепловой форме, что и регистрируется как дополнительный разогрев ядра Сатурна.

Кроме того, полученные командой результаты помогут в изучении остывающих остатков звезд, называемых белыми карликами. Исследователи открыли, что при условиях, в которых находится гелий в атмосфере таких звезд, он менее прозрачен (и более электропроводен), чем считалось ранее, а значит должен снижать скорость остывания этих выгоревших звезд и оказывать существенное влияние на их цвет.

Космический аппарат НАСА лишь в четырех неделях пути от Плутона

Космический аппарат НАСА New Horizons уже на подходе к Плутону — близится завершение этого невероятного путешествия длиной в 9 лет, или 4,8 миллиарда километров.

Через четыре недели, если отсчитывать с минувшего вторника — 14 июля — КА New Horizons приблизится к Плутону на минимально возможное расстояние. Зонд пролетит на расстоянии в 12,5 тысяч километров от поверхности карликовой планеты, то есть подойдет к ней ближе, чем способен это сделать любой из пяти известных спутников Плутона. Это расстояние примерно эквивалентно дистанции от Сиэтла до Сиднея.

New Horizons станет первым космическим аппаратом, исследующим этот крохотный ледяной объект, ранее считавшийся полноценной планетой.

По состоянию на вторник, зонд находился на расстоянии чуть больше 32 миллионов километров от Плутона. Это ближе, чем расстояние от Земли до её ближайшего космического соседа Венеры при их максимальном сближении. Наземные операторы на этих выходных выполнили зажигание двигателя космического аппарата, чтобы скорректировать траекторию.

Зонд New Horizons оснащен семью научными инструментами; его камеры производят фотосъемку карликовой планеты, начиная с января. Последние снимки Плутона, сделанные в конце мая и начале июня, демонстрируют обширные темные области, расположенные в «нижней» части Плутона. Ученые намерены в ближайшем будущем выяснить размер и форму этих темных пятен, а также точнее установить их расположение на поверхности карликовой планеты.

Ученые обнаружили признаки первых звезд во Вселенной в яркой галактике CR7

Астрономы выяснили, как выглядят одни из самых первых звезд, которые были сформированных во Вселенной из водорода в результате Большого Взрыва. Сегодня, 17 июня, ученые из Европейской южной обсерватории (ЕЮО) объявили о своем новом открытии. Эти звезды являются мостиком, соединяющим далекое прошлое, когда Вселенная была наполнена водородом, и настоящее, когда в ней имеется множество тяжелых элементов. Представители ЕЮО создали видео анимацию с яркой галактикой под названием CR7, которая наглядно показывает их открытие.

Недавно обнаруженные звезды находятся в необычайно яркой галактике, получившей название CR7. Последняя была открыта с помощью Очень большого телескопа (Very Large Telescope) Европейской южной обсерватории. Используя его, исследователи совершили путешествие во времени и заглянули во Вселенную через 800 миллионов лет после Большого Взрыва, когда из остаточного водорода формировались первые звезды и галактики. Возраст Вселенной составляет около 13,7 млрд лет.

«Мы никак не ожидали обнаружить столь яркую галактику», - говорит Дэвид Собрал, ведущий автор нового исследования.

Собрал и его коллеги занимались поиском далеких галактик и обнаружили аномалию. Вскоре исследователи поняли, что им удалось не просто найти невероятно яркую далекую галактику – самую яркую из всех, что были обнаружены на момент открытия – но помимо этого «находка» имеет все признаки самых первых звезд во Вселенной. 

Возраст солнца определяется по элементам, входящим в его состав: конечно основная доля приходится на водород и гелий, однако также здесь имеется и большое количество металлов. Они были сформированы в ранних звездах. Предполагается, что первые звезды так называемой популяции III, которые сформировались после Большого Взрыва, были примерно в 1000 раз больше, чем Солнце, и изначально содержали только водород, гелий и литий. Жизнь таких звезд была не продолжительной. Вероятно, они взрывались спустя лишь 2 млн лет, высвобождая элементы, которые входили в их состав. Позже из этих остатков могли формироваться новые звезды. К этим первичным элементам присоединялись и другие – более тяжелые.

«Еще в детстве меня интересовал вопрос о происхождении различных элементов. Откуда взялся кальций в моих костях, углерод в мышцах и железо в крови», - говорит соавтор исследования Джорит Мэтхи (Jorryt Matthee) из Лейденского университета. Ученый также добавляет, что всеми этими элементами мы обязаны звездам первого поколения. «Сегодня нам удалось увидеть эти объекты впервые». 

Исследователи обнаружили, что помимо звезд разных возрастов, в галактике CR7 имеются и те, в которых нет элементов тяжелее гелия. Это похоже на скопления звезд популяции III. Таким образом, в галактике CR7 присутствуют звезды различных возрастов. Это дает основание предположить, что поиск звезд популяции III может быть не такой уж сложной задачей, как ожидалось. Представители первого поколения звезд могут существовать среди более молодых «собратьев». 

«Именно в этих звездах образовались первые атомы тяжелых элементов, без которых не было бы возможным наше существование», - говорит Собрал. «Открытие, которое нам удалось совершить, имеет колоссальное значение».

Ученые обнаружили метан в метеоритах с Марса

Международная команда исследователей обнаружила следы метана в марсианских метеоритах, что может иметь большое значение для поисков жизни на Красной планете.

Исследователи во главе с Джоном Парнеллом из Абердинского университета, Шотландия, изучили образцы шести метеоритов, состоящих из горных пород вулканического происхождения, которые были в свое время выброшены в космос с поверхности Марса. Эти метеориты содержат газы в тех же количественных соотношениях и с тем же изотопным составом, что и марсианская атмосфера. Также все шесть образцов содержат метан, обнаружение которого производилось методом масс-спектрометрии. Для сравнения команда также проанализировала два образца метеоритов немарсианского происхождения и обнаружила в них значительно меньшие количества метана.

Это открытие позволяет предположить, что под поверхностью Марса могут существовать бактерии, использующие метан в качестве источника питания. На Земле микробы используют метан в этом качестве в самых различных условиях окружающей среды.

До настоящего времени ученые предполагали существование метана на Марсе, однако не могли с уверенностью утверждать о его присутствии в марсианских горных породах.

В ближайшем будущем команда планирует произвести более обширное исследование, проанализировав большее число образцов марсианских метеоритов.