«Хаббл» и «Новые горизонты» предлагают двойную перспективу Урана для исследования экзопланет

Космический телескоп NASA Hubble (слева) и космический аппарат NASA New Horizon (справа) делают снимки планеты Уран. Автор: NASA, ESA, STScI, Samantha Hasler (MIT), Amy Simon (NASA-GSFC), New Horizons Planetary Science Theme Team; Image Processing: Joseph DePasquale (STScI), Joseph Olmsted (STScI)

Астрономы использовали Уран в качестве прокси для похожих планет за пределами нашей солнечной системы, известных как экзопланеты, сравнивая изображения с высоким разрешением от Хаббла с более далеким видом от New Horizons. Эта объединенная перспектива поможет ученым узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд с помощью будущих телескопов.

«Хотя мы ожидали, что Уран будет выглядеть по-разному в каждом фильтре наблюдений, мы обнаружили, что на самом деле Уран оказался тусклее, чем предсказывалось в данных New Horizons, полученных с другой точки зрения», — сказала ведущий автор Саманта Хаслер из Массачусетского технологического института в Кембридже и научный сотрудник New Horizons.

Прямая визуализация экзопланет является ключевым методом изучения их потенциальной обитаемости и предлагает новые подсказки о происхождении и формировании нашей собственной солнечной системы. Астрономы используют как прямую визуализацию, так и спектроскопию для сбора света от наблюдаемой планеты и сравнения его яркости на разных длинах волн.

Однако получение изображений экзопланет — это, как известно, сложный процесс, поскольку они находятся так далеко. Их изображения — это всего лишь точки, и поэтому они не столь подробны, как крупные планы миров, вращающихся вокруг нашего Солнца. Исследователи также могут получать изображения экзопланет только в «частичных фазах», когда только часть планеты освещается их звездой, если смотреть с Земли.

Уран был идеальной целью в качестве теста для понимания будущих удаленных наблюдений экзопланет другими телескопами по нескольким причинам. Во-первых, многие известные экзопланеты также являются газовыми гигантами, похожими по своей природе. Кроме того, во время наблюдений New Horizons находился на дальней стороне Урана, в 6,5 миллиардах миль, что позволяло изучать его сумеречный полумесяц — то, что невозможно сделать с Земли. На таком расстоянии изображение планеты с New Horizons составляло всего несколько пикселей в его цветной камере, называемой Multispectral Visible Imaging Camera.

На этом изображении две трехмерные формы (вверху) Урана сравниваются с фактическими видами планеты с космического телескопа Хаббл (внизу слева) и космического корабля NASA New Horizon (внизу справа). Сравнение изображений с высоким разрешением с Хаббла с меньшим изображением с New Horizons предлагает объединенную перспективу, которая поможет исследователям узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд с помощью будущих обсерваторий. Автор: NASA, ESA, STScI, Samantha Hasler (MIT), Amy Simon (NASA-GSFC), New Horizons Planetary Science Theme Team; Image Processing: Joseph DePasquale (STScI), Joseph Olmsted (STScI)

С другой стороны, Хаббл, с его высоким разрешением и находящийся на низкой околоземной орбите в 1,7 миллиарда миль от Урана, смог увидеть атмосферные особенности, такие как облака и штормы на дневной стороне газообразного мира.

«Уран выглядит как маленькая точка на наблюдениях New Horizons, похожая на точки, которые видны на экзопланетах, полученных прямыми снимками с таких обсерваторий, как Webb, или с наземных обсерваторий», — добавил Хаслер. «Хаббл дает контекст для того, что делает атмосфера, когда ее наблюдают с помощью New Horizons».

Газовые гигантские планеты в нашей солнечной системе имеют динамичные и изменчивые атмосферы с меняющимся облачным покровом. Насколько это распространено среди экзопланет? Зная подробности того, как выглядели облака на Уране по данным Хаббла, исследователи могут проверить то, что интерпретируется по данным New Horizons. В случае с Ураном и Хаббл, и New Horizons увидели, что яркость не менялась по мере вращения планеты, что указывает на то, что характеристики облаков не менялись по мере вращения планеты.

Однако важность обнаружения New Horizons связана с тем, как планета отражает свет в другой фазе, чем то, что могут видеть Хаббл или другие обсерватории на Земле или около нее. New Horizons показали, что экзопланеты могут быть тусклее, чем предсказывалось, при частичных и высоких фазовых углах, и что атмосфера по-разному отражает свет в частичной фазе.

НАСА планирует создать две крупные обсерватории для дальнейшего изучения атмосфер экзопланет и потенциальной обитаемости на них.

На этой иллюстрации показан вид нашей солнечной системы с космического аппарата NASA New Horizons из глубины пояса Койпера. В настоящее время New Horizons находится на предполагаемом расстоянии более 5 миллиардов миль от Земли. Зонд находился на расстоянии 6,5 миллиардов миль от Урана, когда он недавно наблюдал за планетой. В этом исследовании исследователи использовали газового гиганта в качестве прокси-сервера экзопланеты, сравнивая изображения с высоким разрешением с космического телескопа NASA Hubble с меньшим изображением с New Horizons, чтобы узнать больше о том, чего ожидать при съемке планет вокруг других звезд. Автор: NASA, ESA, Christian Nieves (STScI), Ralf Crawford (STScI), Greg Bacon (STScI)

«Эти знаменательные исследования Урана в рамках миссии New Horizons с точки, недоступной для наблюдения другими способами, пополняют сокровищницу новых научных знаний миссии и, как и многие другие наборы данных, полученные в ходе миссии, дали удивительные новые сведения о мирах нашей Солнечной системы», — добавил главный исследователь миссии New Horizons Алан Стерн из Юго-Западного научно-исследовательского института.

Будущий космический телескоп НАСА «Нэнси Грейс Роман», запуск которого запланирован на 2027 год, будет использовать коронограф для блокировки света звезды, чтобы напрямую наблюдать за экзопланетами газовых гигантов. Обсерватория «Обитаемые миры» НАСА, находящаяся на ранней стадии планирования, станет первым телескопом, специально разработанным для поиска атмосферных биосигнатур на каменистых планетах размером с Землю, вращающихся вокруг других звезд.

«Изучение того, как известные ориентиры, такие как Уран, выглядят в дальних изображениях, может помочь нам иметь более обоснованные ожидания при подготовке к этим будущим миссиям», — заключил Хаслер. «И это получит решающее значение для нашего успеха».

Запущенный в январе 2006 года, New Horizons совершил исторический пролет мимо Плутона и его лун в июле 2015 года, прежде чем в январе 2019 года предоставить человечеству возможность впервые крупным планом рассмотреть один из этих планетарных строительных блоков и объект пояса Койпера — Аррокот. В настоящее время New Horizons выполняет свою вторую расширенную миссию, изучая далекие объекты пояса Койпера, характеризуя внешнюю гелиосферу Солнца и проводя важные астрофизические наблюдения со своей непревзойденной точки обзора в отдаленных регионах Солнечной системы.

Результаты исследований Урана будут представлены на этой неделе на 56-м ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества в Бойсе, штат Айдахо.

Источник: NASA