Транзит (астрономия)

Моделирование прохождения Ио транзитом Юпитера с Земли в феврале 2009 года. На поверхности Юпитера видна тень Ио, слегка опережающая Ио из-за того, что Солнце и Земля не находятся на одной линии.

Один из примеров транзита включает движение планеты между земным наблюдателем и Солнцем . Это может произойти только с низшими планетами , а именно с Меркурием и Венерой (см. Прохождение Меркурия и прохождение Венеры ). Однако, поскольку прохождение зависит от точки наблюдения, сама Земля проходит мимо Солнца, если ее наблюдать с Марса. Во время прохождения Луны по Солнцу, полученного во время калибровки ультрафиолетового изображения космического корабля STEREO B, Луна кажется намного меньше, чем при наблюдении с Земли , поскольку расстояние между космическим кораблем и Луной было в несколько раз больше, чем расстояние Земля-Луна .

Этот термин также может использоваться для описания движения спутника по его родительской планете, например, одного из галилеевых спутников ( Ио , Европа , Ганимед , Каллисто ) через Юпитер , если смотреть с Земли .

Случаи, когда четыре тела выстраиваются в линию, случаются редко. Одно из этих событий произошло 27 июня 1586 года, когда Меркурий прошел транзитом Солнца, если смотреть с Венеры, одновременно с прохождением Меркурия с Сатурна и прохождением Венеры с Сатурна. ^{[ необходима цитата ]}

Известные наблюдения

Никаких миссий не планировалось совпадать с прохождением Земли, видимой с Марса 11 мая 1984 года, а миссии «Викинг» были прекращены годом ранее. Следовательно, следующая возможность наблюдать такое выравнивание будет в 2084 году.

21 декабря 2012 года зонд Кассини – Гюйгенс на орбите вокруг Сатурна наблюдал планету Венеру, проходящую через Солнце. ^[3]

3 июня 2014 года марсоход Curiosity наблюдал за планетой Меркурий, проходящей через Солнце, что стало первым разом, когда планетарный транзит наблюдался от другого небесного тела, кроме Земли. ^[4]

Взаимные планетарные транзиты

В редких случаях одна планета может проходить впереди другой. Если более близкая планета кажется меньше, чем более далекая, это событие называется взаимным планетарным транзитом .

• 

  Прохождение Венеры с Земли, 2012 г.

• 

  Ио проходит через Юпитер, как это было видно с космического корабля Кассини

• 

  Меркурий проходит мимо Солнца, видно с марсохода Curiosity на Марсе (3 июня 2014 г.).

• 

  Луна проходит перед Землей, видна обсерваторией Deep Space Climate Observatory 4 августа 2015 года.

Обнаружение экзопланет

Кривая блеска показывает изменение светимости звезды в результате прохождения. Данные были собраны с миссии Kepler.

Метод транзита может быть использован для открытия экзопланет . Когда планета затмевает / проходит мимо своей звезды-хозяина, она блокирует часть света от звезды. Если планета проходит между звездой и наблюдателем, изменение света можно измерить, чтобы построить кривую блеска . Кривые блеска измерены с помощью прибора с заряженной связью . Кривая блеска звезды может раскрывать несколько физических характеристик планеты и звезды, например плотность. Необходимо измерить множественные транзитные события, чтобы определить характеристики, которые имеют тенденцию происходить через равные промежутки времени. Множественные планеты, вращающиеся вокруг одной звезды-хозяина, могут вызывать изменения времени прохождения (TTV). TTV вызывается гравитационными силами всех движущихся по орбите тел, действующих друг на друга. Однако вероятность увидеть транзит с Земли мала. Вероятность определяется следующим уравнением.

${\ displaystyle P _ {\ text {transit}} = (R _ {\ text {star}} + R _ {\ text {planet}}) / a,}$^[5]

где R- _звезда и R- _{планета} - это радиус звезды и планеты соответственно, а a - большая полуось. Из-за низкой вероятности прохождения в любой конкретной системе необходимо регулярно наблюдать большие участки неба, чтобы увидеть прохождение. Горячие юпитеры с большей вероятностью будут замечены из-за их большего радиуса и короткой большой полуоси. Чтобы найти планеты размером с Землю , наблюдают за красными карликами из-за их малого радиуса. Несмотря на то, что транзит имеет низкую вероятность, он зарекомендовал себя как хороший метод для открытия экзопланет.

В последние годы открытие внесолнечных планет вызвало интерес к возможности обнаружения их прохождения через их собственные звездные основные звезды . HD 209458b была первой такой транзитной планетой, которая была обнаружена.

Прохождение небесных объектов - одно из немногих ключевых явлений, используемых сегодня для изучения экзопланетных систем. Сегодня транзитная фотометрия является ведущей формой открытия экзопланет . ^[5] По мере того, как экзопланета движется перед своей звездой-хозяином, происходит уменьшение яркости родительской звезды, которое можно измерить. ^[6] Более крупные планеты делают падение яркости более заметным и более легким для обнаружения. Последующие наблюдения с использованием других методов часто проводятся, чтобы убедиться, что это планета.

В настоящее время (декабрь 2018 г.) 2345 планет подтверждены кривыми блеска Кеплера для звездного хозяина. ^[7]

Экзопланеты обнаруживаются разными методами поиска каждый год до 2018 года, транзитный метод отмечен фиолетовым цветом

Во время прохождения происходит четыре «контакта», когда окружность малого круга (малого телесного диска) касается окружности большого круга (большого телесного диска) в одной точке . Исторически сложилось так, что измерение точного времени в каждой точке контакта было одним из самых точных способов определения положения астрономических тел. Контакты происходят в следующем порядке:

• Первый контакт : меньшее тело полностью находится за пределами большего тела, двигаясь внутрь («внешнее проникновение»).
• Второй контакт : меньшее тело полностью находится внутри большего тела, продвигаясь дальше внутрь («внутреннее проникновение»).
• Третий контакт : меньшее тело целиком находится внутри большего тела и движется наружу («внутренний выход»).
• Четвертый контакт : меньшее тело полностью находится вне большего тела, движется наружу («внешний выход») ^[8]

Пятая поименованная точка - это точка наибольшего прохождения, когда видимые центры двух тел находятся ближе всего друг к другу, на полпути прохождения. ^[8]

Поскольку транзитная фотометрия позволяет сканировать большие небесные области с помощью простой процедуры, она была самой популярной и успешной формой поиска экзопланет за последнее десятилетие и включает в себя множество проектов, некоторые из которых уже сняты с производства, другие используются сегодня, а некоторые в процессе планирования и создания. К наиболее успешным проектам относятся HATNet, KELT, Kepler и WASP, а также некоторые новые миссии и миссии стадии разработки, такие как TESS , HATPI и другие, которые можно найти в Списке проектов поиска экзопланет .

HATNet

Проект HATNet представляет собой набор северных телескопов в обсерватории Фреда Лоуренса Уиппла, обсерватории Аризоны и Мауна-Кеа , Гавайи, а также южных телескопов по всему миру, в Африке, Австралии и Южной Америке, в рамках филиала проекта HATSouth. ^[9] Эти телескопы с малой апертурой, как и KELT, смотрят в широкое поле, что позволяет им сканировать большую область неба в поисках возможных транзитных планет. Кроме того, их множество и распространение по всему миру позволяет наблюдать за небом круглосуточно и без выходных, чтобы можно было зафиксировать более короткие транзиты. ^[10]

Третий подпроект, HATPI, в настоящее время находится в стадии строительства и будет обследовать большую часть ночного неба, видимого со своего местоположения в Чили. ^[11]

KELT

KELT - это космический телескоп, предназначенный для поиска транзитных систем планет с величиной 8 Он начал работу в октябре 2004 года в обсерватории Винер, а в 2009 году к нему был добавлен дополнительный южный телескоп. ^[12] KELT North наблюдает «полосу неба шириной 26 градусов, которая идет над головой от Северной Америки в течение года», а KELT South наблюдает одиночную цель. площади размером 26 на 26 градусов. Оба телескопа могут обнаруживать и идентифицировать транзитные события с падением потока на 1%, что позволяет обнаруживать планетные системы, аналогичные системам нашей планетной системы. ^{[13] [14]}

Кеплер / К2

Кеплер спутник служил миссии Kepler между 7 марта 2009 года и 11 мая 2013, где наблюдается одна часть неба в поисках транзитных планет в пределах 115 квадратных градусов неба вокруг Лебедя , Лиры и Draco созвездий. ^[15] После этого спутник продолжал работать до 15 ноября 2018 года, на этот раз меняя свое поле вдоль эклиптики на новую область примерно каждые 75 дней из-за отказа колеса реакции. ^[16]

ТЕСС

TESS был запущен 18 апреля 2018 года, и планируется исследовать большую часть неба, наблюдая за его полосами, определенными вдоль прямых линий восхождения, в течение 27 дней каждая. Каждая обследованная площадь составляет 27 на 90 градусов. Из-за расположения секций область около оси вращения TESS будет обследоваться в течение до 1 года, что позволит идентифицировать планетные системы с более длинными орбитальными периодами.

• Затмение
• Миссия Кеплера
• Оккультизация
• Сизигий (астрономия)
  • Соединение (астрономия)
  • Оппозиция (планеты)
• Прохождение астероидов
• Прохождение Деймоса с Марса
• Прохождение Фобоса с Марса
• Транзит вулкана

• В погоне за Венерой, наблюдая за прохождением Венеры библиотеки Смитсоновского института
• Жан Миус : Транзиты . Ричмонд, Вирджиния: Willmann-Bell, Inc., 1989, ISBN  0-943396-25-5
• Жан Миус: Астрономические таблицы Солнца, Луны и планет. Ричмонд, Вирджиния: Willmann-Bell, Inc., 1995, ISBN  0-943396-45-X
• Карл Рамсайер : Geodätische Astronomie , Vol. 2a of Handbuch der Vermessungskunde , 900 стр., JBMetzler, Stuttgart 1969.