Впервые в России астрономы обнаружили экзопланету около звезды-гиганта спектроскопическим методом.

Астрономы, участвующие в совместной российско-турецко-японской программе по поиску экзопланет около холодных красных гигантов, сообщили об обнаружении планеты с массой около полутора масс Юпитера у звезды HD208897, которая находится на расстоянии примерно 210 световых лет от Солнца. Планета расположена на расстоянии одной астрономической единицы (150 млн. км) от родительской звезды, как и Земля, и имеет близкий к земному году период обращения – 353 суток. Статья с описанием открытия принята к печати в журнал Astronomy and Astrophysics  с препринтом работы можно ознакомиться на сайте arxiv.org.

Экзопланетами называют планеты за пределами нашей Солнечной системы, поиск которых в настоящее время активно ведется во всем мире. В данном международном проекте участвовали пять астрономов Казанского федерального университета – Ильфан Бикмаев (руководитель проекта с российской стороны), Эльдар Иртуганов, Роман Жучков, Алмаз Галеев и Сергей Мельников.

Национальная турецкая обсерватория Тюбитак.

1.5-метровый телескоп РТТ-150 в обсерватории Тюбитак

Свои наблюдения они проводили на 1.5-м российско-турецком телескопе РТТ-150 Национальной турецкой обсерватории Тюбитак, расположенной на высоте 2500 м в 50 километрах от города Анталья. С японской стороны в работе участвовали Астрофизическая обсерватория в Окаяме, с турецкой – университет Анкары.

Несмотря на то, что за 20 лет мировых наблюдений обнаружено уже около 3500 экзопланет, их количество около звезд-гигантов пока около 130. Причем большая часть из них имеет массы, в 10-20 раз превышающие массу Юпитера. Экзопланет, масса которых близка к массе Юпитера, обнаружено пока всего лишь около 20. Такие планеты обнаружить труднее. Поэтому открытие никак нельзя назвать рядовым событием. К тому же обнаружение экзопланеты спектроскопическим методом является первым в истории российской астрономии.

Поиск экзопланет производился методом лучевых (радиальных) скоростей, при котором астрономы наблюдают доплеровские сдвиги спектральных линий в спектре звезды из-за периодического изменения ее скорости в направлении наблюдателя. Его вызывает смещение звезды из-за обращения спутника. Изменения скорости очень невелики и составляют от единиц до десятков метров в секунду. Конкретные значения зависят от масс тел и удаленности планеты. Поэтому этот метод требует как высокого отношения сигнал / шум, так и высокого спектрального разрешения, поскольку сдвиг линий очень мал. Из 3500 обнаруженных экзопланет лишь 640 найдены этим методом

Звезды промежуточной массы имеют очень мало линий поглощения, подходящих для точных исследований из-за их высоких температур и быстрых вращений. А вот гиганты и субгиганты представляют собой перспективные цели для точных измерений доплеровского сдвига, поскольку имеют много полезных спектральных линий благодаря более низкой температуре поверхности и более медленному вращению. Для данного проекта астрономы отобрали около 50 звезд гигантов G и К спектральных типов, не являющихся переменными.

Открытие стало возможным благодаря высокоточным спектральным измерениям, выполненным на эшелле-спектрометре высокого разрешения (он создан для 1.5-метрового телескопа РТТ-150 при участии Академии наук Татарстана).

Эшелле – отражательная дифракционная решетка с несимметричным треугольным профилем штриха, обеспечивающая высокую разрешающую способность. Для точного определения сдвига спектральных линий перед щелью спектрографа была установлена так называемая йодная ячейка, изготовленная в Японии. Она накладывала на спектр наблюдаемой звезды решетку из тысяч линий молекулярного поглощения. Эти линии с известной длиной волны служат шкалой при измерениях. Точность определения скорости составляла до 10 м/с у российских и до 3 м/с у японских исследователей.

Наблюдения на российско-турецком телескопе начались с 2007 года. За это время астрономы получили несколько сотен спектров исследуемых звезд. Они выявили 13 звезд с наибольшими изменениями скорости, которым уделили наибольшее внимание. Именно за ними с 2012 года наблюдали японские астрономы, обладающие более точной аппаратурой. Одной из таких звезд и была HD208897. Для нее с 2009 года наши астрономы получили 73 спектра.

В ближайшие годы астрономы собираются продолжить поиск планет около других звезд исследуемой группы. Ведь каждое новое открытие экзопланеты дает вклад в общую картину формирования планет и понимание того, как звездная эволюция влияет на планетные системы.

По материалам КФУ