Основные проблемы и возможные пути развития современной наблюдательной

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

1. 2. 3. 4. Открытие экзопланет 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. 2 d у звезды 51 Peg (Mayor & Queloz, 1995). !!!На 5 июня 2013 года открыто 890 экзопланет. Из них пока нет ни одной Российской!!! Метод 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 6 метровом 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 HR 8799, 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 = 90 o. 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 HD 189733 (взято из презентации Berdyugin, A. V. , Berdyugina S. V. , Piirola V. , & Fluri D. M. «Обнаружение поляризованного света от экзопланеты HD 189733 b» )

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 • Super. WASP (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 Tr. ES (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 Planetes. Imals Small Telescope (TRAPPIST) • University of St. Andrews Planet Search (USTAPS) • Wise observatory Hungarian-made Automated Telescope (WHAT) • etc.

Наземный проект Super. WASP Lens 8 × Canon 200 mm f/1. 8 Aperture 11. 1 cm CCD 2048 x 2048 thinned e 2 v produced by Andor of Belfast Field of view 15˚× 30˚ Экзопланета WASP-4 b http: //www. superwasp. org/

Наземный проект XO Lens Aperture 11. 1 cm CCD 1024 x 1024 Apogee Ap 8 p CCD Field of view http: //www-int. stsci. edu/~pmcc/xo/index. shtml 2 × Canon 200 mm f/1. 8 7˚× 7˚

Time Transit Variations (TTV) метод

РЕЗУЛЬТАТЫ НАБЛЮДЕНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКЗОПЛАНЕТ В ПУЛКОВСКОЙ ОБСЕРВАТОРИИ

Наблюдения экзопланет в Пулково (транзитный метод) ЗА-320 М (Пулково) Система Кассегрена, D =320 мм, F =3200 мм ПЗС-камера FLI IMG 1001 E 1024 х1024 pix 24 х24µm, BVRI - фильтры Поле зрения ≈ 28' x 28' МТМ-500 М (ГАС ГАО) D = 500 мм, F = 4100 мм ПЗС-камера SBIG STL 1001 E 1024 х1024 pix 24 х24 µm BVRI - фильтры Поле зрения ≈ 21' x 21‘

Обнаружены вариации для экзопланеты Qatar-1 b Обнаружены вариации транзитов с периодом P=122. 6 days и амплитудой A=3 min Данные вариации могут являться причиной влияния планеты Qatar-1 c

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!!!