Что видят романтические инопланетяне в конце своих инопланетных дней?

Написал Шеннон зал на 22 июня 2015 года,

Когда речь заходит об экзопланетах, реальность догоняет научную фантастику. Возьмем Kepler-16b, планету размером с Сатурн, находящуюся примерно в 200 световых годах от Земли, которая вращается не только вокруг одной звезды, но и вокруг пары звезд. Прозванный Татуин, в честь вымышленной родной планеты люка и Энакина Скайуокеров, этот мир должен видеть закаты, которые в два раза захватывают дух.

Каждый вечер два солнца, которые никогда не бывают далеко друг от друга в небе, будут заходить одно за другим в ослепительном зрелище. Хотя легко представить себе две туманные красные звезды, опускающиеся за горизонт, астрономы остаются неуверенными, действительно ли эти звезды кажутся красными. А на других экзопланетах «некоторые из этих закатов на самом деле выглядели бы не совсем так, как на Земле», — говорит Пол Энтони Уилсон, астроном из Парижского института астрофизики. «Они будут совершенно разного цвета.»

Представление художника о двоичном закате от Kepler-16b NASA / исследовательский центр Эймса / миссия Кеплера

Конечно, астрономы не могут видеть эти закаты—или даже, большую часть времени, планеты—непосредственно. Вместо этого они ждут момента, когда звезда слегка потускнеет, когда планета «пройдет» или пройдет прямо перед ней, и блокирует крошечную часть ее Света. Но не весь звездный свет, попадающий на диск планеты, блокируется: часть света фактически проскальзывает через самые высокие слои атмосферы планеты. » Мы собираем свет, прошедший через атмосферу, и распределяем его по разным цветам», — говорит Уилсон. «И мы замечаем, что когда мы смотрим на атмосферу экзопланеты, некоторые цвета на самом деле отсутствуют.»

Эти отсутствующие цвета указывают на любые химические вещества — от знакомых, таких как водяной пар, до экзотических, таких как газообразные металлы,—которые в изобилии существуют в верхних слоях атмосферы этих экзопланет. Эти химические вещества могут поглощать определенные цвета, или длины волн, света звезды. Таким образом, в контринтуитивной связи, которая является общей для астрономии, любой отсутствует звездный свет представляет собой присутствие некоторых химических веществ в атмосфере планеты, в то время как видимый звездный свет может представлять собой недостаток некоторых химических веществ.

Наиболее очевидным следствием этого является то, что мы можем обнаружить определенные молекулы, такие как кислород, которые могут указывать на то, что планета обитаема—или даже что она обитаема. Первая экзопланета, которую мы видели проходящей через ее звезду, HD 209458b, окончательно не такой кандидат. Это газовый шар с массой Юпитера, который вращается в восемь раз ближе к своей родной звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу, и поэтому он невероятно горяч.

Менее чем через год после открытия планеты в 1999 году астрономы направили на нее космический телескоп Хаббла в надежде обнаружить свет, который просачивался через окраины тени планеты. И действительно, звездный свет все еще можно было видеть-за исключением некоторых длин волн, которые, как известно, поглощаются натрием. Эти оранжевые тона заметно уменьшались каждый раз, когда планета пересекала перед своей звездой, образуя «линии» в спектре звезды. Почему? Вероятно, в атмосфере планеты есть популяция атомов натрия, которые поглощают определенные длины волн света звезды.

В течение 12 лет атмосфера планеты отличалась лишь отсутствием линий в ее спектре. Затем Фредерик Понт, планетолог из Эксетерского университета, сделал атмосферу планеты гораздо более осязаемой для большинства землян. Он смоделировал, как будет выглядеть закат в наполненном натрием небе-и это кажется действительно чуждым.

Высоко в небе звезда выглядит белой, как наше Солнце в полдень. Но когда он начинает опускаться, солнечный свет проходит дальше через атмосферу, и натрий поглощает все большее количество красного и оранжевого цветов, пропуская синий и зеленый свет звезды. Синие волны рассеиваются сильнее—почти так же, как на Земле,—и звезда на самом деле сначала кажется синей. Однако, когда он начинает садиться, синий свет рассеивается так сильно, что он рассеивается (опять же, как на Земле), и звезда становится ярко-зеленой.

Закат на HD 209458b Фредерик Пон / Exoclimes.com

Таким образом, для инопланетянина, наблюдающего закат на HD 209458b, звезда трансформируется из синего в зеленый, прежде чем опуститься ниже темного горизонта. Поскольку планета газообразна, нет никакой почвы для инопланетянина, чтобы стоять на самом деле наблюдать закат, и Понт фактически смоделировал закат, как будто он наблюдался с космической станции в пухлой атмосфере планеты.

Когда астрономы наблюдали за HD 189733b, еще одним горячим Юпитером, пересекающимся перед своей родной звездой, они ожидали увидеть результаты, аналогичные HD 209458b: отсутствующие линии, соответствующие химическим веществам в атмосфере планеты. Поэтому они были удивлены, когда HD 189733b показал отсутствие линий вообще. Может быть, в его атмосфере нет ничего, что могло бы поглотить определенные цвета света? Или это просто толстый, высотный слой облаков, которые поглощают и рассеивают свет одинаково по всем цветам? Астрономы считают, что это последнее.

Поэтому, когда дело доходит до заката HD 189733b, нет ни одного элемента, который поглощал бы определенный цвет света, как на HD 209458b. вместо этого Силикатная пыль рассеивает синий свет, оставляя красную звезду, чтобы установить ниже Туманного горизонта HD 189733b. Это гораздо более земной вид заката.

Закат на HD 189733b Фредерик Пон / Exoclimes.com

Но даже закат на Земле может вас удивить. В следующий раз, когда вы увидите, как солнце садится за далекий горизонт, внимательно наблюдайте, как диск Солнца опускается все ниже и ниже. Как раз перед тем, как верхний край Солнца исчезнет на ночь, он может быстро вспыхнуть ярким зеленым цветом—если у вас есть ясный вид на далекий горизонт, небо, свободное от дымки, много терпения и много удачи.

Причина так называемой зеленой вспышки двоякая. Во-первых, потому что свет изгибается, когда он переходит в новую среду, и синий свет изгибается больше, чем красный свет, нижний край заходящего солнца красноватый, а верхний край синеватый. Так что в каком-то смысле красное солнце садится раньше синего. Во-вторых, поскольку синий свет так легко рассеивается в нашей атмосфере, последний свет, который вы увидите, будет не синим, а зеленым—так же, как на HD 209458b.

Когда все так выстраивается, наши закаты тоже могут казаться совершенно чужими.

Шеннон Холл является редакционным стажером в Наутилус.

http://nautil.us/blog/what-do-romantic-aliens-see-at-the-end-of-their-alien-days

Ссылка на основную публикацию