Экзолуна

Экзолуна — естественный спутник экзопланеты.

Методы поиска

В настоящее время открыта всего лишь одна экзолуна у планеты WASP-12 b — WASP-12 b 1, потому что она всего в 3 раза меньше самой планеты и составляет 0,57 диаметра Юпитера. Экзолуны существуют вокруг многих экзопланет, однако обнаружить их и досконально исследовать на данный момент невозможно. Несмотря на большие успехи поисков планет с помощью спектроскопии звёзд, экзолуны не могут быть найдены практически всеми известными на сегодня методами поиска экзопланет, поскольку сдвиг звёздного спектра принимается за одно тело, вращающееся вокруг звезды — планета плюс её спутник (или несколько её спутников). Хотя есть несколько других способов поиска экзолун, которые, однако, являются малоэффективными:

• Прямое наблюдение
• Транзитный метод
• Спектроскопия экзопланеты
• Тайминг пульсара
• Эффекты транзитного тайминга

Прямое наблюдение

Прямое наблюдение даже экзопланеты затруднено из-за большой разницы в светимости между планетой и родительской звездой, не говоря уже о экзолуне, тем не менее прямые наблюдения экзолун возможны при существующих технологиях.

Транзитный метод

Когда экзопланета проходит перед своей звездой, можно наблюдать небольшое изменение в светимости звезды. Этот эффект, также известный как затемнение, пропорционален квадрату радиуса планеты. Наименьший объект, открытый этим методом, — Глизе 436 b, открытый 11 ноября 2008 г., примерно размера Нептуна. Экзолуны, имеющие радиус сходный со спутниками нашей Солнечной системы даже запланированные космические телескопы не смогут засечь.

По последним данным, британские учёные установили, что орбитальный телескоп «Кеплер» способен обнаруживать не только удаленные экзопланеты, но и их спутники. Расчёты ученых показывают, что «Кеплер» может обнаруживать спутники массой от 0,2 земных (в 10 раз больше самых массивных спутников солнечной системы).

Спектроскопия экзопланеты

Известно несколько успешных случаев исследования спектров экзопланет, включая HD 189733 A b и HD 209458 b. Но качество спектра значительно хуже определяется, чем у звезд. В результате спектральное разрешение недостаточно для поиска спутников.

Тайминг пульсара

В 2008 году Льюис, Сакетт и Мардлиннг из Университета Монако предлагали использовать тайминг пульсара для поиска спутников пульсарных планет. Авторы применили этот метод к PSR B1620-26 b и обнаружили, что если стабильный спутник будет вращаться вокруг этой планеты, то он может быть обнаружен, если расстояние между планетой и спутником будет составлять одну пятнадцатую расстояния между планетой и пульсаром, а отношение массы луны к планете будет 5 % или больше.

Эффекты транзитного тайминга

В 2008 году астроном Дэвид Киппинг опубликовал статью о том, как совместить многочисленные наблюдения изменения времени середины транзита с изменениями во времени длительности транзита, что позволит определить уникальную сигнатуру экзолуны. Более того, работа демонстрирует, как масса экзолуны и его расстояние до планеты могут быть определены используя эти два эффекта. Автор опробовал этот метод на Глизе 436 b и показал, что эффект тайминга спутника земной массы для этой планеты возможно найти в пределах 20 секунд.

Характеристики

Из-за принципиальных технических трудностей, связанных с поиском и наблюдением экзолун, их свойства остаются малоизвестными. Они должны широко варьироваться, как свойства спутников нашей Солнечной системы.

Номенклатура

Система номенклатуры экзолун ещё не была определена Международным астрономическим союзом, поскольку на момент 2013 года известен только один такой спутник. Такая система, возможно, будет использовать либо арабские, либо римские цифры для обозначения, с повышением номера в порядке открытия лун или расстояния луны до родной планеты. Например, если спутники откроют вокруг 51 Пегаса b, то они будут названы либо: «51 Пегаса b 1», «51 Пегаса b 2» и так далее, либо: «51 Пегаса b I», «51 Пегаса b II» и так далее.

Моделирование

Примером смоделированной экзолуны может служить воображаемая планета Пандора из фильма «Аватар». В фильме с достаточной точностью воссозданы особенности звёздного неба, периоды суток, а также вулканические и электрические феномены, возможные на экзолуне, обращающейся вокруг газового гиганта.

Моделирование массы спутников

Существует также модель позволяющая определить массу всех вместе взятых спутников в зависимости от массы планеты, вокруг которой они обращаются, их максимальное количество и параметры орбит. Поводом для создания этой модели послужила эмпирически установленная зависимость массы спутников и самих планет гигантов Солнечной системы. В среднем масса спутников составляет около 0,0001 массы планеты вне зависимости от количества спутников и распределения массы по спутникам.

Доктор Робин Кэнап и доктор Уильям Вард (William R. Ward) вместе с группой учёных из юго-западного исследовательского института США выдвинули гипотезу, по которой во время формирования планеты притягивают газ (преимущественно водород) и пыль из околозвёздного пространства. На заключительном этапе формирования планеты происходит приток вещества на околопланетную орбиту, в котором позже формируются спутники. Растущие по массе спутники вызывают в газопылевом диске спиралевидные волны, которые воздействуя гравитационно со спутниками снижают их орбиту до тех пор, пока спутник не столкнётся с планетой.

Этот эффект проявляется сильнее по мере роста массы спутника. Конечная масса спутника зависит от двух процессов. Во-первых, от вещества, постоянно прибывающего из газопылевого диска. Во-вторых, от увеличивающейся гравитации, приводящей к снижению орбиты спутника. Таким образом спутники в модели являются последним поколением спутников, которые не столкнулись с планетой после того, как вещество диска исчерпалось и рост спутников и их взаимодействие с диском закончилось.

Расчёты и компьютерное моделирование показали, что в ходе этого процесса окончательное соотношение массы всех оставшихся спутников к массе планеты составляет 10⁻⁴ массы планеты в широком диапазоне начальных условий.

Результаты вводят дополнительные ограничения на массы газовых гигантов других звёзд для возможности существования жизни земного типа на лунах. Одно из них заключается в том, что для этого типа жизни требуется достаточно плотная атмосфера, подобная земной. Спутник должен обладать достаточной массой и как следствие достаточной силой притяжения на поверхности, чтобы атмосфера не улетучивалась в космическое пространство. К примеру для того чтобы спутник имел массу Земли, газовый гигант должен иметь массу не менее 31,463 массы Юпитера (а с некоторым количеством дополнительных маломассивных спутников, схожих со спутниками Юпитера и Сатурна, 32-33) по сути являясь среднемассивным коричневым карликом.

Кандидаты в экзолуны

1) 6 февраля 2012 года российскими астрономами заявлено об открытии первой вероятной экзолуны у планеты WASP-12 b. Астрономы из Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге подтвердили существование экзопланеты, ранее замеченной телескопом Кеплер, а также обнаружили признаки присутствия естественного спутника у другой планеты — горячего юпитера WASP-12 b. Заместитель директора Пулковской обсерватории Александр Девяткин полагает, что кривые изменения блеска звезды в моменты прохождения этой планеты по её диску, полученные за четыре сеанса наблюдений WASP-12 b являются следствием существования у этой экзопланеты естественного спутника. По расчётам учёных, WASP-12 b 1, если действительно существует, имеет гигантские для спутника размеры — её радиус составляет 6,4 радиуса Земли или 0,57 радиуса Юпитера. При этом сама экзопланета лишь в три раза больше своего спутника: радиус WASP-12 b составляет 1,74 радиуса Юпитера.

2) MOA-2011-BLG-262L b - либо спутник у свободно плавающей планеты-гиганта, либо планета у звезды - красного или коричневого карлика.

Ссылки

• [anomalia.kulichki.ru/news26/232.htm/ Экзолуны можно увидеть уже сегодняшними телескопами]
• [stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=4515&cHash=29cf2aaf5b81ec21e6eaef5d64773556/ Часто ли экзолуны имеют размеры Земли?]
• [web.archive.org/web/20021020195256/www.space.com/scienceastronomy/shadow_moons_021008-1.html Shadow Moons: The Unknown Sub-Worlds that Might Harbor Life]  (англ.)
• [www.space.com/scienceastronomy/planet_photo_040910.html Likely First Photo of Planet Beyond the Solar System]  (англ.)
• [www.dtm.ciw.edu/boss/definition.html Working Group on Extrasolar Planets — Definition of a «Planet»]  (англ.) Position statement on the definition of a planet. (IAU)
• [news.rin.ru/news///72574-2/5// Предложена периодическая система спутников планет-гигантов]  (рус.) (Моделирование массы спутников, Canup, R., Ward, W. (2006))
• [jupiter-x.ru/publ/1-1-0-16.html Предложена периодическая система спутников]  (рус.) (Моделирование массы спутников, Canup, R., Ward, W. (2006))
• [arxiv.org/abs/1201.0752 The Hunt for Exomoons with Kepler (HEK): I. Description of a New Observational Project]  (англ.)

Отрывок, характеризующий Экзолуна

Он беспрестанно больно оскорблял княжну Марью, но дочь даже не делала усилий над собой, чтобы прощать его. Разве мог он быть виноват перед нею, и разве мог отец ее, который, она всё таки знала это, любил ее, быть несправедливым? Да и что такое справедливость? Княжна никогда не думала об этом гордом слове: «справедливость». Все сложные законы человечества сосредоточивались для нее в одном простом и ясном законе – в законе любви и самоотвержения, преподанном нам Тем, Который с любовью страдал за человечество, когда сам он – Бог. Что ей было за дело до справедливости или несправедливости других людей? Ей надо было самой страдать и любить, и это она делала.
Зимой в Лысые Горы приезжал князь Андрей, был весел, кроток и нежен, каким его давно не видала княжна Марья. Она предчувствовала, что с ним что то случилось, но он не сказал ничего княжне Марье о своей любви. Перед отъездом князь Андрей долго беседовал о чем то с отцом и княжна Марья заметила, что перед отъездом оба были недовольны друг другом.
Вскоре после отъезда князя Андрея, княжна Марья писала из Лысых Гор в Петербург своему другу Жюли Карагиной, которую княжна Марья мечтала, как мечтают всегда девушки, выдать за своего брата, и которая в это время была в трауре по случаю смерти своего брата, убитого в Турции.
«Горести, видно, общий удел наш, милый и нежный друг Julieie».
«Ваша потеря так ужасна, что я иначе не могу себе объяснить ее, как особенную милость Бога, Который хочет испытать – любя вас – вас и вашу превосходную мать. Ах, мой друг, религия, и только одна религия, может нас, уже не говорю утешить, но избавить от отчаяния; одна религия может объяснить нам то, чего без ее помощи не может понять человек: для чего, зачем существа добрые, возвышенные, умеющие находить счастие в жизни, никому не только не вредящие, но необходимые для счастия других – призываются к Богу, а остаются жить злые, бесполезные, вредные, или такие, которые в тягость себе и другим. Первая смерть, которую я видела и которую никогда не забуду – смерть моей милой невестки, произвела на меня такое впечатление. Точно так же как вы спрашиваете судьбу, для чего было умирать вашему прекрасному брату, точно так же спрашивала я, для чего было умирать этому ангелу Лизе, которая не только не сделала какого нибудь зла человеку, но никогда кроме добрых мыслей не имела в своей душе. И что ж, мой друг, вот прошло с тех пор пять лет, и я, с своим ничтожным умом, уже начинаю ясно понимать, для чего ей нужно было умереть, и каким образом эта смерть была только выражением бесконечной благости Творца, все действия Которого, хотя мы их большею частью не понимаем, суть только проявления Его бесконечной любви к Своему творению. Может быть, я часто думаю, она была слишком ангельски невинна для того, чтобы иметь силу перенести все обязанности матери. Она была безупречна, как молодая жена; может быть, она не могла бы быть такою матерью. Теперь, мало того, что она оставила нам, и в особенности князю Андрею, самое чистое сожаление и воспоминание, она там вероятно получит то место, которого я не смею надеяться для себя. Но, не говоря уже о ней одной, эта ранняя и страшная смерть имела самое благотворное влияние, несмотря на всю печаль, на меня и на брата. Тогда, в минуту потери, эти мысли не могли притти мне; тогда я с ужасом отогнала бы их, но теперь это так ясно и несомненно. Пишу всё это вам, мой друг, только для того, чтобы убедить вас в евангельской истине, сделавшейся для меня жизненным правилом: ни один волос с головы не упадет без Его воли. А воля Его руководствуется только одною беспредельною любовью к нам, и потому всё, что ни случается с нами, всё для нашего блага. Вы спрашиваете, проведем ли мы следующую зиму в Москве? Несмотря на всё желание вас видеть, не думаю и не желаю этого. И вы удивитесь, что причиною тому Буонапарте. И вот почему: здоровье отца моего заметно слабеет: он не может переносить противоречий и делается раздражителен. Раздражительность эта, как вы знаете, обращена преимущественно на политические дела. Он не может перенести мысли о том, что Буонапарте ведет дело как с равными, со всеми государями Европы и в особенности с нашим, внуком Великой Екатерины! Как вы знаете, я совершенно равнодушна к политическим делам, но из слов моего отца и разговоров его с Михаилом Ивановичем, я знаю всё, что делается в мире, и в особенности все почести, воздаваемые Буонапарте, которого, как кажется, еще только в Лысых Горах на всем земном шаре не признают ни великим человеком, ни еще менее французским императором. И мой отец не может переносить этого. Мне кажется, что мой отец, преимущественно вследствие своего взгляда на политические дела и предвидя столкновения, которые у него будут, вследствие его манеры, не стесняясь ни с кем, высказывать свои мнения, неохотно говорит о поездке в Москву. Всё, что он выиграет от лечения, он потеряет вследствие споров о Буонапарте, которые неминуемы. Во всяком случае это решится очень скоро. Семейная жизнь наша идет по старому, за исключением присутствия брата Андрея. Он, как я уже писала вам, очень изменился последнее время. После его горя, он теперь только, в нынешнем году, совершенно нравственно ожил. Он стал таким, каким я его знала ребенком: добрым, нежным, с тем золотым сердцем, которому я не знаю равного. Он понял, как мне кажется, что жизнь для него не кончена. Но вместе с этой нравственной переменой, он физически очень ослабел. Он стал худее чем прежде, нервнее. Я боюсь за него и рада, что он предпринял эту поездку за границу, которую доктора уже давно предписывали ему. Я надеюсь, что это поправит его. Вы мне пишете, что в Петербурге о нем говорят, как об одном из самых деятельных, образованных и умных молодых людей. Простите за самолюбие родства – я никогда в этом не сомневалась. Нельзя счесть добро, которое он здесь сделал всем, начиная с своих мужиков и до дворян. Приехав в Петербург, он взял только то, что ему следовало. Удивляюсь, каким образом вообще доходят слухи из Петербурга в Москву и особенно такие неверные, как тот, о котором вы мне пишете, – слух о мнимой женитьбе брата на маленькой Ростовой. Я не думаю, чтобы Андрей когда нибудь женился на ком бы то ни было и в особенности на ней. И вот почему: во первых я знаю, что хотя он и редко говорит о покойной жене, но печаль этой потери слишком глубоко вкоренилась в его сердце, чтобы когда нибудь он решился дать ей преемницу и мачеху нашему маленькому ангелу. Во вторых потому, что, сколько я знаю, эта девушка не из того разряда женщин, которые могут нравиться князю Андрею. Не думаю, чтобы князь Андрей выбрал ее своею женою, и откровенно скажу: я не желаю этого. Но я заболталась, кончаю свой второй листок. Прощайте, мой милый друг; да сохранит вас Бог под Своим святым и могучим покровом. Моя милая подруга, mademoiselle Bourienne, целует вас.
Мари».


В середине лета, княжна Марья получила неожиданное письмо от князя Андрея из Швейцарии, в котором он сообщал ей странную и неожиданную новость. Князь Андрей объявлял о своей помолвке с Ростовой. Всё письмо его дышало любовной восторженностью к своей невесте и нежной дружбой и доверием к сестре. Он писал, что никогда не любил так, как любит теперь, и что теперь только понял и узнал жизнь; он просил сестру простить его за то, что в свой приезд в Лысые Горы он ничего не сказал ей об этом решении, хотя и говорил об этом с отцом. Он не сказал ей этого потому, что княжна Марья стала бы просить отца дать свое согласие, и не достигнув бы цели, раздражила бы отца, и на себе бы понесла всю тяжесть его неудовольствия. Впрочем, писал он, тогда еще дело не было так окончательно решено, как теперь. «Тогда отец назначил мне срок, год, и вот уже шесть месяцев, половина прошло из назначенного срока, и я остаюсь более, чем когда нибудь тверд в своем решении. Ежели бы доктора не задерживали меня здесь, на водах, я бы сам был в России, но теперь возвращение мое я должен отложить еще на три месяца. Ты знаешь меня и мои отношения с отцом. Мне ничего от него не нужно, я был и буду всегда независим, но сделать противное его воле, заслужить его гнев, когда может быть так недолго осталось ему быть с нами, разрушило бы наполовину мое счастие. Я пишу теперь ему письмо о том же и прошу тебя, выбрав добрую минуту, передать ему письмо и известить меня о том, как он смотрит на всё это и есть ли надежда на то, чтобы он согласился сократить срок на три месяца».
После долгих колебаний, сомнений и молитв, княжна Марья передала письмо отцу. На другой день старый князь сказал ей спокойно:
– Напиши брату, чтоб подождал, пока умру… Не долго – скоро развяжу…
Княжна хотела возразить что то, но отец не допустил ее, и стал всё более и более возвышать голос.
– Женись, женись, голубчик… Родство хорошее!… Умные люди, а? Богатые, а? Да. Хороша мачеха у Николушки будет! Напиши ты ему, что пускай женится хоть завтра. Мачеха Николушки будет – она, а я на Бурьенке женюсь!… Ха, ха, ха, и ему чтоб без мачехи не быть! Только одно, в моем доме больше баб не нужно; пускай женится, сам по себе живет. Может, и ты к нему переедешь? – обратился он к княжне Марье: – с Богом, по морозцу, по морозцу… по морозцу!…
После этой вспышки, князь не говорил больше ни разу об этом деле. Но сдержанная досада за малодушие сына выразилась в отношениях отца с дочерью. К прежним предлогам насмешек прибавился еще новый – разговор о мачехе и любезности к m lle Bourienne.
– Отчего же мне на ней не жениться? – говорил он дочери. – Славная княгиня будет! – И в последнее время, к недоуменью и удивлению своему, княжна Марья стала замечать, что отец ее действительно начинал больше и больше приближать к себе француженку. Княжна Марья написала князю Андрею о том, как отец принял его письмо; но утешала брата, подавая надежду примирить отца с этою мыслью.