Цикл: Космос #17
Цикл: Космос #17 🔬 От Ньютона до Фраунгофера: три столетия к спектрам и открытию экзопланет Наука, изучающая спектры, позволила находить невидимые ни в один телескоп планеты у далёких звёзд. Путь к этому занял три столетия. Первый шаг сделал Исаак Ньютон в 1666 году, разложив пучок света призмой в радужную полоску. Он первым получил чёткий спектр из семи цветов и связал с каждым показатель преломления. ● В 1800 году Уильям Гершель поместил термометр в разные участки спектра и обнаружил: за красным цветом есть невидимое излучение, нагревающее термометр ещё сильнее. Так были открыты инфракрасные лучи. ● В 1802 году Уильям Волластон сообщил о тёмных промежутках в солнечном спектре, но не понял их природу. ● В 1814 году Йозеф Фраунгофер с помощью непревзойдённых стёкол увидел множество таких линий. Он обнаружил, что линии поглощения соответствуют определённым частотам. С тех пор их называют линиями Фраунгофера. Он изучал спектры Венеры, Марса, Сириуса. У каждой звезды свой уникальный набор. ● В 1859 году Густав Кирхгофф показал: линии поглощения соответствуют химическим элементам в составе излучающих тел. 🌈 Эффект Доплера: как цвет звезды раскрывает её движение ● В 1842 году Кристиан Доплер утверждал: свет, подобно звуку, меняет частоту вследствие движения источника. Если звезда удаляется, мы видим её красной, если приближается голубой. ● В 1848 году Арман Физо уточнил: цвет звезды не меняется, но линии поглощения смещаются. Относительная скорость звезды может быть обнаружена по смещению этих линий. Метод измерения скоростей звёзд, основанный на эффекте Доплера Физо, называют методом радиальных скоростей. ● В 1868 году Уильям Хаггинс попытался измерить радиальную скорость Сириуса. Получил неверное значение, но идея показалась интересной. Началась эпоха звёздной астрофизики. ● К 1900 году точность измерения составляла единицы километров в секунду. ● В 1967 году Роджер Гриффин использовал новую технику: совместил спектрограф с системой, измеряющей сдвиги нескольких линий одновременно. Он изготовил маску-шаблон с 240 прорезями на месте линий поглощения Арктура. Погрешность составила ±640 м/с. ● В 1977 году Андре Баран и Мишель Майор представили спектрометр CORAVEL с погрешностью ±150–250 м/с. В 1973 году для измерения скоростей стали использовать теллурические линии, линии поглощения земной атмосферы. Погрешность снизилась до ±20 м/с. Но атмосфера дрожала. Тогда придумали газовые ячейки: герметичную стеклянную ячейку с газом помещали на оптический путь света. Получалась стабилизированная «атмосфера» с постоянным спектром. ● В 1979 году Уокер и Кэмпбелл использовали линии поглощения фтористого водорода. Токсичного, но эффективного. Погрешность упала до ±15–25 м/с. Для сравнения: амплитуда колебания радиальной скорости Солнца, вызванная Юпитером, 13 м/с. Гонка за экзопланетами началась. 🏃 Гонка, которая не принесла славы ● В 1988 году Уокер и Кэмпбелл объявили об открытии экзопланеты у звезды Гамма Цефея. ● В 1992 году они опровергли себя: перепутали вращение звезды с влиянием планеты. ● В 1989 году Дэвид Латам объявил об открытии HD 114762 b. Оставались сомнения: это планета или звезда, вращающаяся по орбите с малым углом наклона? ● В 2019 году подтвердилось: это коричневый или красный карлик массой более 100 масс Юпитера. ⚙️ ELODIE: спектрометр, превзошедший ожидания ● В 1989 году Дидье Кело, аспирант Мишеля Майора, начал писать программное обеспечение для нового спектрометра ELODIE, который должен был заменить CORAVEL. Цель: погрешность ±50 м/с для поиска коричневых карликов. Инновации: плазменные ториевые лампы вместо газовых ячеек, оптоволокно, теплоизоляция, постоянная температура. Кело написал программу, находившую радиальные скорости за несколько минут. Погрешность составила ±13 м/с. Сюрприз и большая удача. ● В апреле 1994 года Майор и Кело начали следить за 142 яркими звёздами.