Космический телескоп «Хаббл» и космический аппарат New Horizons провели совместное наблюдение за планетой Уран, что позволило учёным сравнить изображения планеты с разных точек обзора. Этот эксперимент дал ценную информацию для будущих планов по изучению экзопланет, аналогичных Урану, вокруг других звёзд.

«Хотя мы ожидали, что Уран будет выглядеть по-разному в каждом фильтре наблюдений, мы обнаружили, что на самом деле Уран оказался тусклее, чем предсказывалось в данных New Horizons, полученных с другой точки обзора», — сказала Саманта Хаслер (Samantha Hasler), ведущий автор исследования из Массачусетского технологического института.

Прямая визуализация экзопланет является ключевым методом изучения их потенциальной обитаемости и даёт новые подсказки о происхождении и формировании Cолнечной системы. Однако получение изображений экзопланет — сложный процесс, поскольку они находятся очень далеко от телескопов. Их изображения очень низкого разрешения, и поэтому они не столь подробны, как крупные планы объектов, вращающихся вокруг нашего Солнца. Исследователи также могут получать изображения экзопланет только в фазах, когда часть планеты освещается их звездой, если смотреть с Земли.

Вид Солнечной системы с космического аппарата NASA New Horizons из глубины пояса Койпера. Зонд находился на расстоянии 6,5 миллиардов миль от Урана, когда он наблюдал за планетой. Источник: NASA, ESA, Christian Nieves (STScI), Ralf Crawford (STScI), Greg Bacon (STScI)

Уран был идеальной целью для тестирования будущих наблюдений экзопланет другими телескопами по нескольким причинам. Во-первых, многие известные экзопланеты также являются газовыми гигантами, похожими по своей природе. Кроме того, во время наблюдений New Horizons находился на дальней стороне Урана, в 6,5 миллиардах миль (10,46 миллиардов километров), что позволяло изучать его полумесяц — то, что невозможно сделать с Земли. На таком расстоянии изображение планеты с New Horizons составляло всего несколько пикселей в цветной камере Multispectral Visible Imaging Camera.

С другой стороны, «Хаббл», с его высоким разрешением и находящийся на низкой околоземной орбите в 1,7 миллиарда миль (2,74 миллиарда километров) от Урана, смог разрешить атмосферные особенности, такие как облака и штормы на дневной стороне.

«Уран выглядит как маленькая точка на наблюдениях New Horizons, похожая на точки экзопланет, полученных прямыми снимками с таких обсерваторий, как "Джеймс Уэбб", или с наземных обсерваторий. "Хаббл" даёт контекст присутствия атмосфера при наблюдениях с помощью New Horizons», — добавила Хаслер.

Газовые гигантские планеты в Солнечной системе имеют динамичные и изменчивые атмосферы. Зная подробности того, как выглядели облака на Уране по данным «Хаббла», исследователи могут проверить то, что передаёт New Horizons. В случае с Ураном и «Хаббл», и New Horizons увидели, что яркость не менялась, что указывает на то, что характеристики облаков не менялись по мере вращения планеты.

Однако важность наблюдений New Horizons связана с тем, как планета отражает свет в другой фазе, чем то, что могут видеть «Хаббл» или другие обсерватории на Земле или на низкой орбите. New Horizons показал, что экзопланеты могут быть тусклее, чем предсказывалось, при частичных и высоких фазовых углах, и что атмосфера по-разному отражает свет в частичной фазе.

Две трехмерные формы (вверху) Урана сравниваются с фактическими видами планеты с космического телескопа «Хаббл» (внизу слева) и космического корабля NASA New Horizon (внизу справа).  Источник: NASA, ESA, STScI, Samantha Hasler (MIT), Amy Simon (NASA-GSFC), New Horizons Planetary Science Theme Team; Joseph DePasquale (STScI), Joseph Olmsted (STScI)

NASA планирует создать две крупные обсерватории для дальнейшего изучения атмосфер экзопланет и потенциальной обитаемости на них. Будущий космический телескоп «Нэнси Грейс Роман», запуск которого запланирован на 2027 год, будет использовать коронограф для блокировки света звезды, чтобы напрямую наблюдать за газовыми экзопланетами. Обсерватория Habitable Worlds, находящаяся на ранней стадии планирования, станет первым телескопом, специально разработанным для поиска атмосферных маркеров на каменных экзопланетах.

«Эти знаменательные исследования Урана в рамках миссии New Horizons с точки, недоступной для наблюдения другими способами, пополняют сокровищницу научных знаний миссии и, как и многие другие наборы данных, полученные в ходе миссии, дали удивительные новые сведения об объекта Солнечной системы», — добавил главный исследователь миссии New Horizons Алан Стерн (Alan Stern) из Юго-Западного научно-исследовательского института.

«Изучение того, как известные ориентиры, такие как Уран, выглядят с больших расстояний, может помочь нам иметь более обоснованные ожидания при подготовке к будущим миссиям. И это будет иметь решающее значение для нашего успеха», — поддержала Хаслер.

Запущенный в январе 2006 года, New Horizons совершил исторический пролёт мимо Плутона и его спутников в июле 2015 года, прежде чем в январе 2019 года предоставить человечеству возможность впервые крупным планом рассмотреть объект пояса Койпера — Аррокот (486958 Arrokoth). В настоящее время New Horizons выполняет свою вторую расширенную миссию, изучая далёкие объекты пояса Койпера, внешнюю гелиосферу Солнца и проводя астрофизические наблюдения со своей уникальной точки обзора в отдалённых регионах Солнечной системы.

Результаты исследований Урана будут представлены на 56-м ежегодном собрании Отделения планетарных наук Американского астрономического общества в Бойсе (штат Айдахо).

«Это исследование показывает, как важно изучать наши собственные планеты, чтобы лучше понять экзопланеты. Уран - не просто планета в Солнечной системе, но и ключ к пониманию того, что мы можем ожидать от экзопланет», — сказала Хаслер.

Подробнее на iXBT