АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2010, том 44, № 4, с. 314-335
УДК 523.4
НАБЛЮДЕНИЯ, ПРОЕКТЫ И РАЗВИТИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭКЗОПЛАНЕТ И ИХ РОДИТЕЛЬСКИХ ЗВЕЗД: СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
© 2010 г. H. Lammer1, A. Hanslmeier2, J. Schneider3, I. K. Stateva4, M. Barthelemy5, A. Belu6, D. Bisikalo7, M. Bonavita8, V. Eybl9, V. Coudé du Foresto10, M. Fridlund11, R. Dvorak9, S. Eggl9, J.-M. Grießmeier12, M. Güdel9, 13, E. Günther14, W. Hausleitner1, M. Holmström15, E. Kallio16, M. Khodachenko1, A. Konovalenko17, S. Krauss1, L. Ksanfomality18, Y. Kulikov19, K. Kyslyakova20, M. Leitzinger2, R. Liseau21, E. Lohinger9, P. Odert2, E. Palle13, A. Reiners22, I. Ribas23, H. O. Rucker1, N. Sarda24, J. Seckbach25, V. Shematovich7, A. Sozzetti26, A. Tavrov16, M. Xiang-Grüß27
Институт космических исследований (IWF) Австрийской Академии наук, Грац, Австрия 2Институт геофизики и метеорологии (IGAM), Университет Грац, Австрия 3Обсерватория Париж-Ситэ, Медона (LUTH), Париж, Франция 4Европейский Научный Фонд, Постоянная комиссия физических и технических наук, Страсбург, Франция 5Планетологическаялаборатория Гренобль (CNRS-UJF), Гренобль, Франция 6Университет Бордо, Франция 7Институт астрономии (ИНАСАН), Российской академии наук, Москва, Россия 8Астрономическая обсерватория Падова (INAF), Италия 9Институт астрономии, Венский университет, Вена, Австрия 10Парижская обсерватория (LESIA), Париж, Франция 12АСТРОН, Двингелу, Нидерланды 13Цюрихский Астрофизический институт астрономии (ETH), Цюрих, Швейцария 14Астрофизический институт, Канарские острова, Тенерифе, Испания
15Шведский Институт космической физики, Кируна, Швеция 16Финский Метеорологический институт (FMI), Хельсинки, Финляндия 17Радиоастрономический институт Национальной академии наук Украины, Харьков, Украина 18Институт космических исследований (ИКИ) Российской академии наук, Москва, Россия 19Полярный геофизический институт (ПГИ) Российской академии наук, Мурманск, Россия 20Институт прикладной Физики (ИПФ), Российской академии наук, Нижний Новгород, Россия 21Космическая обсерватория Чалмеровского технологического университета, Онсала, Швеция 22Гёттингенский университет, Институт астрофизики, Гёттинген, Германия 23Каталонский институт исследований космоса, Барселона, Испания 24Астриум ЛТД, Стевенайдж, Великобритания 25Иерусалимский еврейский университет, Иерусалим, Израиль 26Туринская астрономическая обсерватория (INAF), Турин, Италия 27Институт теоретической физики и астрофизики, Кильский универсистет, Киль Германия
Поступила в редакцию 18.02.2010 г.
Физику экзопланет как и физику их родительских звезд, можно рассматривать как одну из наиболее быстро растущих отраслей астрофизики за последнее десятилетие, когда было открыто более 400 внесолнечных планет. Характеристики экзопланет можно получить только хорошо скоординированными междисциплинарными исследованиями, объединяющими планетные науки, солнечно-звездную физику и астрофизику Ниже представлено сообщение о текущем статусе исследований экзопланет и их родительских звезд, основанное на надежных исследовательских проектах наземного и космического базирования. Цели стратегии космических исследований, которые были разработаны, чтобы искать, находить и характеризовать скальные экзопланеты земного типа, были заменены на задачи изучения статистики планетных объектов, получения информации об их обилии, определения потенциальных целей исследований и их анализа. Спектральный анализ экзопланет сложен, особенно сложна идентификация признаков биосферы на планетах земного типа. Прямые исследования экзопланет должны выполняться методами спектроскопии в видимом и инфракрасном диапазонах. Путь к прямому обнаружению и исследованиям характеристик экзопланет определяется несколькими исходными вопросами теории и соответствующей наблюдательной стратегии.
PACS: 95.12.-a, 95.12.-e, 95.12.-g, 95.15.Bc, 95.75.Ws, 96.15.Gh, 96.15.Hy, 96.15.Kc, 96.15.Wx, 96.25.De, 97.82.j, 97.82.Fs, 97.82.Cp.
Рис. 1. Участники симпозиума на фоне отеля Legenstein, в курорте Bairisch Kölldorf, Австрия. Ряд 3, слева направо: A. Sozzet-ti, A. Tavrov, I. Ribas, E. Palle, R. Liseau, N. Sarda, M. Leitzinger, S. Eggl, A. Reiners, E. Günther, D. Bisikalo, R. Dvorak, J. Schneider; ряд 2, слева направо: L. Ksanfomality, I.K. Stateva, E. Lohinger, J.-M. Grießmeier, K. Kyslyakova, H. Lammer, A. Belu, M. Holmström, V Shematovich, M. Barthelemy; ряд 1, слева направо: M. Bonavita, M. Güdel, J. Seckbach, Y Kulikov, A. Hanslmeier.
ВВЕДЕНИЕ
Европейский научный фонд (ЕВБ) — это ассоциация 80 научных организаций, проводящих научные исследования в 30 европейских странах с целью координации, развития и объединения исследований в европейских научных центрах, а также созданная для изучения новых направлений исследований на высочайшем научном уровне. В течение 2009 г. отмечался Международный год астрономии. Одна из наиболее важных и интересных тем в современной астрофизике — это открытие экзопланет. Поскольку исследование экзопланет становится все более актуальным, Е8Б спонсировал симпозиум, который был проведен в курортном центре ВашзсИ-КбШогГ в Австрии, с 29 ноября по 1 декабря 2009 г. (на рис. 1 приводится снимок участников симпозиума). Открытие экзопланет развивалось драматично, начиная с обнаружения более десяти лет назад первого объекта, планеты типа Юпитера. Сегодня известно больше 400 экзопланет, а средства для их обнаружения в ближайшем будущем становятся чрезвычайно эффективными. Недавно были открыты транзиты двух экзопланет малой массы. С европейской космической обсерватории CoRoT (управляемой французским космическим агентством CNES) открыты транзиты экзопланеты CoRoT-7b с радиусом 1.65 земного. Другая экзопла-
нета, ОЛ214Ь, с радиусом 2.68 земного, открыта в ходе проекта исследований наземного базирования МЕайИ (США). Таким образом, можно ожидать, что в недалеком будущем будут обнаружены скальные экзопланеты, потенциально пригодные для обитания.
На симпозиуме рассматривались три главные темы.
• Первая касалась обсуждения существующего статуса исследований экзопланет, текущих и будущих космических миссий и наземных проектов.
• Вторая тема была связана со свойствами родительских звезд, потенциально обладающих экзо-планетами земного типа. Эта проблема имеет фундаментальный характер и связана с возможной обитаемостью планет и эволюцией их атмосфер. Для наблюдений и анализа свойств родительских звезд экзопланет используются различные методы, позволяющие получить наблюдательные данные об активности, излучении и плазме окружающей среды, корональных выбросах массы (СМЕ), звездном ветре и возрасте звезды.
• Третья тема была обзором текущих проектов, относящихся к экзопланетам или их родительским звездам, выполняемых в настоящее время в восточно-европейских странах, не входящих в Европейский союз, прежде всего, в Российской Федерации
и Украине. С другой стороны, проведение симпозиума делает результаты исследований экзопланет более известными исследователям в этих странах и позволяет установить новое научное сотрудничество.
Кроме рассмотрения этих целей и планов были проведены обсуждения, позволяющие координировать усилия различных групп исследователей и их лидеров так, чтобы наземные и космические наблюдения экзопланет и их родительских звезд могли быть спланированы наилучшим образом. Предлагаемый обзор состояния исследовательских проектов суммирует главные итоги двухдневного симпозиума.
КОСМИЧЕСКИЕ МИССИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ
экзопланет; пригодных для жизни
В наши дни физика внесолнечных планетных систем быстро развивается сразу в трех направлениях: новые научные результаты, новые научные идеи, новые технические идеи и их развитие. Научная политика исследований меняется непрерывно. Поэтому трудно прогнозировать определенный путь развития исследований; здесь мы описываем ситуацию, которая сложилась в начале 2010 г. Планы, выполняемые американскими исследователями, соответствуют ежедекадному Обзору Astro2010. Результаты должны быть представлены в конце 2010 г. В Европе, в сентябре 2004 г. в ЮНЕСКО в Париже (Франция) Европейское космическое агентство (ESA) организовало свой симпозиум "Космические перспективы 2015—2025" (далее "Cosmic Vision 2015—2025"), который собрал ученых всей Европы, и там они могли представить и обосновать, как, по их мнению, должны проходить исследования космоса в период 2015—2025 гг., исходя из следующих четырех главных тем.
• Каковы условия формирования планет и возникновения жизни?
— от газа и пыли к звездам и планетам;
— от экзопланет до биомаркеров;
— жизнь и обитаемость в Солнечной системе.
• Как работает Солнечная система?
• Каковы фундаментальные физические законы Вселенной?
• Как и из чего возникла Вселенная?
Работа симпозиума показала, что Европа более чем когда-либо богата идеями, которые должны быть реализованы в космической науке в последующие годы. Программа ESA Cosmic Vision 2015— 2025, которая вышла в апреле 2004 г., нацелена на новые достижения Европы в космической науке и основывается на широком резонансе научного сообщества на призыв ESA.
Наконец, после обсуждения и пошаговых оценок в таких консультационных советах ESA, как Ра-
бочая группа по астрономии (AGW), в 2007 г. были отобраны одна экзопланетная миссия М-класса, PLATO (Платон) и недорогая миссия, составляющая возможный вклад в японский космический телескоп SPICA. Они далее будут изучаться в сопоставлении с другим миссиями М-класса, с возможным запуском около 2017 г. Следует отметить также, что в космологической миссии Euclid для исследований темной энергии (которая также рассматривается в рамках программы ESA Cosmic Vision 2015— 2025) предусмотрена так называемая Дополнительная научная программа Euclid EES SP, где на продленную часть миссии Euclid может быть запланирован обзор астрофизических объектов методом микролинзирования. Чтобы выполнить такой уникальный обзор галактического балджа, было бы достаточным 3-месячное продление миссии Euclid, причем будут достигнуты пределы обнаружения, включающие планеты с массами, большими Меркурия, в Солнечной системе.
В 2008 г ESA
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.