NASA + Вселенная

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO), расположенной в Чили, обнаружили необычную планетную систему, которая может считаться уникальной среди всех известных на сегодняшний день. Сердце системы составляют коричневые карлики — объекты, занимающие промежуточное положение между звездами и планетами по своим физическим характеристикам. Два из них вращаются вокруг общего центра масс, образуя тесную пару, а третий удален от этой двойной системы и обращается вокруг нее на значительном расстоянии.

Однако настоящим открытием стало обнаружение кандидата в планеты, чья орбита выделяется необычным наклоном. В отличие от большинства известных экзопланет, эта планета вращается вокруг двух центральных коричневых карликов не в плоскости их взаимного обращения, а перпендикулярно ей. Такая конфигурация крайне трудна для объяснения с точки зрения существующих моделей формирования планетных систем и ранее практически не наблюдалась.

Существует понятие циркумбинарных планет — то есть таких, которые обращаются сразу вокруг двух звезд. На данный момент из более чем 5800 известных экзопланет к этой категории относятся лишь 16. При этом ни одна из них не имеет подобного орбитального наклона. Ученые, однако, предполагали возможность существования подобных систем, поскольку ранее были зафиксированы протопланетные и обломочные диски, ориентированные перпендикулярно плоскостям вращения своих родительских звезд. Следовательно, логично предположить, что из таких дисков могут формироваться и планеты с аналогичным наклоном орбиты.

Интересно, что открытие планеты в системе 2M1510 было сделано не с помощью широко распространенного транзитного метода, который основан на регистрации затмений звезды проходящей перед ней планетой. В данной системе такая возможность исключена из-за особенностей геометрии. Вместо этого ученые применили метод измерения лучевой скорости: они анализировали гравитационное влияние планеты на движение коричневых карликов. Современные телескопы способны регистрировать даже самые слабые возмущения, что позволяет определить массы объектов и параметры их орбит. Этот метод является вторым по популярности при поиске экзопланет.

Источник

Эта экстремальная орбита, на прохождение которой объекту требуется около 25 000 лет, свидетельствует о сложной истории гравитационных взаимодействий.

"Должно быть, он пережил близкое столкновение с планетой-гигантом, в результате чего был выброшен на широкую орбиту", - говорит Янг.

"Возможно, в его миграции было несколько этапов. Возможно, что этот объект был сначала выброшен в облако Оорта, самую удаленную область в нашей Солнечной системе, которая является домом для многих комет, а затем отправлен обратно", - добавляет Ченг.

«Многие транснептуновые объекты имеют орбиты, которые, кажется, группируются в определенных ориентациях, но 2017 OF201 отклоняется от этого», — говорит Ли.

Эта кластеризация была интерпретирована как косвенное свидетельство существования другой планеты в Солнечной системе, планеты X или Девятой планеты, которая могла бы гравитационно направлять эти объекты в их наблюдаемую структуру. Существование 2017 года из 201201 в качестве исключения из такой кластеризации потенциально может поставить под сомнение эту гипотезу.

Ченг и его коллеги оценивают диаметр 2017 OF201 в 700 км, что делает его вторым по величине известным объектом на такой широкой орбите. Для сравнения, диаметр Плутона составляет 2,377 км. Необходимы дальнейшие наблюдения, возможно, с использованием радиотелескопов, чтобы определить точный размер объекта.

Ченг обнаружил этот объект в рамках продолжающегося исследовательского проекта по выявлению ТНО и возможных новых планет во внешней части Солнечной системы. Объект был идентифицирован путем точного определения ярких пятен в базе данных астрономических изображений, полученных с помощью телескопа Виктора М. Бланко и Канадско-французского телескопа на Гавайях (CFHT), и попытки связать все возможные группы таких пятен, которые, по-видимому, перемещались по небу так, как это мог бы сделать один TNO.

Этот поиск был проведен с использованием эффективного в вычислительном отношении алгоритма, разработанного Ченгом. В конечном итоге они идентифицировали 2017 год из 2012 на 19 различных снимках, сделанных в течение 7 лет.

Это открытие имеет важное значение для нашего понимания внешней части Солнечной системы. Ранее считалось, что область за пределами пояса Койпера, где находится объект, практически пуста, но открытие команды говорит о том, что это не так.

"2017 OF201 проводит лишь 1% своего орбитального времени вблизи нас, что делает его обнаружение возможным. Наличие этого единственного объекта предполагает существование еще около ста подобных объектов с аналогичными орбитами и размерами; они просто слишком удалены, чтобы быть обнаруженными в настоящее время," — утверждает Ченг.

"Несмотря на то что достижения в области телескопов позволяют нам исследовать удаленные уголки Вселенной, в нашем собственном Солнечном системе все еще остается множество неизведанных тайн."

Обнаружение также подчеркивает силу открытой науки. "Все данные, которые мы использовали для идентификации и характеристики этого объекта, являются архивными, доступными для любого желающего, а не только для профессиональных астрономов," — отмечает Ли.

"Это означает, что революционные открытия не ограничиваются лишь теми, кто имеет доступ к крупнейшим телескопам мира. Любой исследователь, студент или даже гражданский ученый с необходимыми инструментами и знаниями мог бы сделать это открытие, подчеркивая важность совместного использования научных ресурсов."

Достижение ледяных гигантов требует значительного времени — путь к Урану может занять до 13 лет, даже с использованием гравитационного маневра возле Юпитера. Тем не менее, в настоящее время разрабатывается несколько идей, направленных на ускорение этого процесса, особенно с учетом возросшего интереса к отправке зондов к этим планетам.

Одной из таких идей является использование системы аэроторможения, которая позволит замедлить зонд по мере его приближения к цели.

В новой статье, написанной Эндрю Гомесом-Дельрио и его соавторами из Лаборатории имени Лэнгли NASA, описывается, как предлагаемая миссия орбитального аппарата и зонда Uranus (UOP) может использовать ту же технологию аэроторможения, что и «Кьюриосити», что позволит значительно повысить как скорость, так и грузоподъемность миссии.

Использование системы аэроторможения для миссий к ледяным гигантам обладает несколькими преимуществами. Во-первых, как уже упоминалось, она способна значительно сократить необходимое время путешествия до цели.

Некоторые оценки предполагают, что время в пути может сократиться вдвое, но, по крайней мере, это позволит сэкономить годы на пути к Урану. Во-вторых, это увеличивает долю полезной нагрузки, которая может быть использована для основной миссии, а не для топлива, необходимого для достижения цели. Третье преимущество заключается в уменьшении размеров и сложности системы двигателей.

Все эти достоинства делают систему аэроторможения привлекательным дополнением любой миссии к Урану. Но в чем же подвох? Разработка такой системы обычно занимает годы и требует миллионов долларов. Однако, согласно статье, в этом нет необходимости: инженеры проекта могут просто немного модифицировать систему аэроторможения, использованную для успешной доставки лаборатории научных исследований на Марс — ныне известной как «Кьюриосити» — на поверхность Красной планеты.

Несмотря на кажущуюся разницу в характере этих двух миссий, система аэроторможения может быть, по сути, одинаковой. Формально она известна как система тепловой защиты (TPS).

Его основным компонентом является конформный углеродный аблятор с фенольной пропиткой (CPICA), материал, широко используемый в теплозащитных экранах из-за его низкой плотности и теплопроводности. Несмотря на свою пористость, он является одним из лучших материалов для защиты космических аппаратов от тепла, возникающего при повторном входе в атмосферу планеты.

В данном случае речь идет о прохождении через атмосферу планеты. Целью зонда к Урану не является остановка в атмосфере, а прохождение через нее с использованием замедляющего эффекта, который она оказывает на космический аппарат, как своего рода тормоз.

В типичном сценарии TPS либо спускается вместе с самим космическим аппаратом после достаточного замедления, либо сбрасывается, когда аппарат направляется к поверхности другой планеты. В случае UOP TPS будет сброшена перед тем, как зонд войдет в стабильную орбиту вокруг планеты.

Однако система аэроторможения — это лишь одна часть общей термической защиты космического аппарата, и статья доктора Гомеса-Дельрио рассматривает несколько других систем, таких как современные виды изоляции и теплопроводные трубы, которые отводят тепло от нескольких радиоизотопных термоэлектрических генераторов к остальному оборудованию миссии.

Кроме того, статья предоставляет детальный анализ работы этих систем на различных этапах миссии, таких как облет Венеры и ее «гибернационный круиз».

Как и во всех подобных миссиях, вес является ключевым определяющим фактором, и система аэроторможения позволит существенно сократить массу за счет уменьшения потребности в топливе и ненужных внешних топливных баках.

Снижение веса также открывает возможности для различных конфигураций аппарата, включая такие, которые позволят UOP собирать данные в фазе круиза или выпускать несколько малых атмосферных зондов следующего поколения (SNAP).

Тем не менее, впереди еще долгий путь, поскольку проект UOP по-прежнему испытывает нехватку финансирования, несмотря на то, что он является миссией высшего приоритета согласно последнему Обзору планетарных исследований. Учитывая общую нехватку средств, существует реальная вероятность того, что сама миссия может так и не состояться.

Тем не менее, в это время проекты, подобные тому, который стал основой для данной статьи и был профинансирован грантом NASA для начинающих специалистов, будут продолжать развивать концепцию миссии в надежде, что однажды она сможет исследовать одну из самых интересных планет нашей солнечной системы.