Спектроскопічні спостереження молодої екзопланети дозволили виміряти швидкість її обертання навколо своєї осі.
Відбитий і випромінюваний більшістю екзопланет світло втрачається в більш яскравому світлі їхніх зірок, що ускладнює їх безпосереднє виявлення і дослідження. Значна частина виявлених на даний момент екзопланет були відкриті методом транзитної фотометрії - стеженням за зміною яскравості зірок, викликаним проходом по диску цих зірок планет, що звертаються навколо них. Лише кілька газових гігантів були виявлені шляхом їх безпосереднього спостереження, до їх числа відноситься екзопланета Бета Живописця b.
Система Бета Живописця дуже молода, її вік оцінюється в лише близько 20 млн років (вік Сонячної системи 4,5 млрд років). Зірка Бета Живописця видна на небі неозброєним поглядом, вона знаходиться в 63 світлових роках від Сонячної системи. Планета Бета Живописця b була відкрита в 2008 році. Згідно з прямими спостереженнями, планета звертається навколо своєї зірки на відстані 8-9 о.о. (1 астрономічна одиниця - це середня відстань від Землі до Сонця), роблячи повний оборот за 17-20 років.
Світло може бути розкладене на складові його хвилі різної довжини - спектр. Кожне джерело світла має визначений його хімічним складом спектральний підпис - лінії поглинання/випромінювання. Якщо джерело світла рухається відносно спостерігача, виникає ефект Доплера - зміна довжини хвилі в синю (при русі до спостерігача) або червону сторону (при русі від нього).
Дослідження виконані в Європейській південній обсерваторії (ESO) на Дуже великому телескопі (Very Large Telescope). Спостереження дозволили використовувати рознесення в просторі і відмінності в спектральному підписі між зіркою і планетою для виділення світла, що йде безпосередньо від планети.
Вчені встановили доплерівське зміщення ліній вуглецю в спектрі планети відносно аналогічних у спектрі зірки, що дозволило оцінити швидкість руху планети по орбіті - близько 15 км/с. Спектр планети зрушать у синю сторону, вона рухається у напрямку до нас. Встановлена величина швидкості узгоджується з даними по орбіті і періоду обігу планети.
Обертання планети навколо своєї осі призводить до зменшення глибини і розширення спектральних ліній: половина планети рухається у напрямку до спостерігача, зрушуючи спектральні лінії в синю сторону, половина - від спостерігача, викликаючи червоне зміщення. Обчислена на основі даного явища швидкість екваторіального обертання виявилася рівною 25 км/с (в два рази більше, ніж у Юпітера).
Настільки висока швидкість обертання Бета Живописця b узгоджується з виявленою в Сонячній системі закономірністю: чим вища маса планети, тим вища швидкість екваторіального обертання. З цього правила є лише два винятки - Меркурій і Венера, що пояснюється їх гравітаційною взаємодією з Сонцем. Бета Живописця b продовжує остигати і скорочуватися в розмірах, в наступні кілька сотень мільйонів років планета зменшиться до розмірів Юпітера. Якщо протягом цього процесу планета збереже свій поточний момент імпульсу, то швидкість екваторіального обертання в результаті складе близько 40 км/с (залежно від змін внутрішньої структури планети). Ця величина чудово лягає на позначений Сонячною системою тренд.
Незважаючи на те, що радіус планети не був виміряний безпосередньо, наприклад, при транзиті планети, моделювання на основі знімків в різних діапазонах дає оцінку радіусу Бета Живописца b в 1,65 радіуса Юпітера. З огляду на поточну швидкість екваторіального обертання, це означає, що повний оборот навколо своєї осі планета робить приблизно за 8 годин.
Дослідники розраховують, що використаний ними метод одного разу дозволить картувати планети. Великі надії покладаються на Європейський надвеликий телескоп з діаметром головного дзеркала в 39 метрів, який повинен побачити своє перше світло в 2020 році.
«Ми зможемо створювати карти навіть для планет набагато менших розмірів, ніж Бета Живописца b», - заявив Бернгард Брандль, один з авторів опублікованої сьогодні роботи.
За матеріалами Nature (1, 2) і ESO.