Экзокомет

Exocomet , или экзопланета кометы , является комета за пределами солнечной системы , которая включает в себя изгоями кометы и кометы , что орбита звезды , кроме Солнца . Первые экзокометы были обнаружены в 1987 году [1] [2] вокруг Beta Pictoris , очень молодой звезды главной последовательности A-типа . Сейчас (по состоянию на февраль 2019 года) в общей сложности 27 звезд, вокруг которых наблюдались или подозревались экзокометы. [3] [4] [5] [6] [7]

Экзокометы и различные процессы формирования планет вокруг Беты Живописца , очень молодой звезды главной последовательности А-типа
( НАСА ; концепция художника).

Большинство обнаруженных экзокометрических систем ( Beta Pictoris , HR 10 , [8] 51 Ophiuchi , HR 2174 , [9] HD 85905 , [10] 49 Кита , 5 Vulpeculae , 2 Andromedae , HD 21620 , Rho Virginis , HD 145964 , [ 11] [12] HD 172555 , [13] Lambda Geminorum , HD 58647 , Phi Geminorum , Delta Corvi , HD 109573 , [14] Phi Leonis , [15] 35 Aquilae , [16] HD 24966 , HD 38056 , HD 79469 и HD 225200 [3] ) находятся вокруг очень молодых звезд A-типа . Относительно старая звезда-оболочка Phi Leonis показывает признаки экзокомет в спектре [15], а кометоподобная активность была обнаружена вокруг старой звезды F2V-типа Eta Corvi . [4] В 2018 году транзитные экзокометы были обнаружены вокруг звезд F-типа с использованием данных космического телескопа Кеплера . [6] Известно, что некоторые звезды позднего B-типа (например, 51 Змееносец, HD 58647) являются хозяевами экзокомет. [14] [9]

Наблюдения за кометами, и особенно за экзокометами, улучшают наше понимание образования планет . Действительно, в стандартной модели образования планет путем аккреции планеты являются результатом агломерации планетезималей , образованных в результате слияния пыли протопланетного диска, окружающего звезду, вскоре после ее образования. Таким образом, кометы - это остатки богатых летучими веществами планетезималей, которые остались в планетной системе, но не вошли в состав планет. Они считаются ископаемыми телами, которые видели физические и химические условия, преобладающие во время формирования планет. [ необходима цитата ]

Исследование экзокомет может дать ответы на фундаментальные вопросы о прошлом Солнечной системы и развитии среды, поддерживающей жизнь. Исследователи могут исследовать перенос воды , цианидов , сульфидов и пребиотических молекул на экзопланеты земной массы с помощью экзокомет. [17] [18]

Научный термин экзокомета - падающее испаряющееся тело (FEB). [6] Термин Evaporating Infalling Body (EIBs) был впервые использован [19], но в конечном итоге термин FEB был заимствован из модели « Falling Evaporating Body » [20] или сценария Falling Evaporating Body (FEB). [21]

Экзокометы могут быть обнаружены с помощью спектроскопии, когда они проходят через свои родительские звезды. Проходы экзокомет, как и транзиты экзопланет , вызывают изменения в свете, получаемом от звезды . Изменения наблюдаются в линиях поглощения звездного спектра: затенение звезды газовым облаком, исходящим от экзокометы, создает дополнительные характеристики поглощения помимо тех, которые обычно наблюдаются у этой звезды, например, наблюдаемых в линиях ионизированного кальция . Когда комета подходит достаточно близко к звезде, кометный газ выделяется в результате испарения с ним летучих льдов и пыли. Линии поглощения звезды, на которой расположены экзокометы, представляют, помимо стабильного компонента, один или несколько компонентов с переменным смещением в красную область . Переменные составляющие изменяются на кратковременных шкалах в один час. Переменный компонент представляет собой экзокометы. Экзокомет падает к звезде, и любая линия поглощения, образованная испарением экзокомета, смещается в красную сторону по сравнению с линией поглощения звезды. [8]

Наблюдения HR 10 на PIONIER (VLTI) и 32 года наблюдений за лучевыми скоростями показали, что этот кандидат-хозяин экзокометы оказался двойной звездой, каждая звезда которой окружена околозвездной оболочкой. Этот новый результат может объяснить переменные спектральные линии без экзокомет. В исследовании указывается, что 50% звезд A-типа могут быть разделены на двойные системы в будущем, и что больше систем с переменными спектральными линиями, приписываемыми экзокометам, могут оказаться двойными. [22]

Транзитный Exocomets были впервые обнаружены вокруг KIC 3542116 и , возможно , KIC 11084727 группой ученых граждан и профессиональных астрономов . Миссия Кеплера обнаружила асимметричные провалы вокруг KIC 3542116, звезды типа F2V, которые согласуются с моделями транзитных экзокомет. Эти провалы были обнаружены одним из авторов, участником Planet Hunters , при визуальном поиске в течение 5 месяцев полного архива кривой блеска Кеплера Q1- Q17, охватывающего 201250 целевых звезд. [6] [23] TESS действительно наблюдал прохождение экзокомет вокруг Beta Pictoris. [24] Форма провала, вызванного транзитным экзокометом, моделируется как очень специфическая «закругленная треугольная» форма, и ее можно отличить от большинства транзитных экзопланет . [25] [26] Транзитный экзокомет вокруг HD 182952 (KIC 8027456) является первым экзокометом, обнаруженным в результате автоматического поиска транзитных экзокомет. [7] Нерегулярные события затемнения вокруг KIC 8462852 [5] были интерпретированы как экзокометы, но форма провалов отличается от обнаруженных транзитов экзокомет. [24]

Во время формирования Облака Оорта из-за планетных возмущений, столкновений звезд и галактического прилива комета может быть выброшена и покинуть Солнечную систему. [27] Бинарные системы - еще один возможный источник выброшенных экзокомет. [28] Эти выброшенные экзокометы относятся к межзвездным кометам, и их можно наблюдать напрямую, если они входят в солнечную систему. [29] [30]

Косвенные доказательства экзокометов

Экзокометы считаются одним из источников загрязнения белыми карликами . После того, как звезда главной последовательности становится звездой-гигантом, она теряет массу. Планетезимали в аналоге солнечного Облака Оорта могут быть направлены во внутреннюю звездную систему. Это следствие потери массы на стадии AGB . [31] Гигантская звезда в конечном итоге станет белым карликом, а экзокомета, которая подойдет слишком близко к белому карлику, сублимируется или возникнет прилив, нарушенный гравитацией белого карлика. Это приведет к образованию пыльных обломков вокруг белого карлика, которые можно измерить в инфракрасном диапазоне. [32] Материал может накапливаться белым карликом и загрязнять атмосферу. Это загрязнение проявляется в спектрах белого карлика в виде линий металлов . [33] В 2017 году исследование пришло к выводу, что спектральные линии в белом карлике WD 1425 + 540 приписываются аккреции аналога пояса Койпера . Объекты пояса Койпера - это ледяные тела в солнечной системе, которые иногда становятся кометами. [34] [35] Пыльный материал вокруг белого карлика G 29-38 также был приписан экзокомете. [36]

Газовое облако около 49 Кита было приписано столкновению комет в этой планетной системе . [37]

  • Межзвездный объект 'Оумуамуа, покидающий Солнечную систему (концепция художника) ( анимация )

  • Впечатление художника от погружения экзокомет в молодую звезду HD 172555 . [38]

  • "> Воспроизвести медиа

    Видео - впечатление художника от экзокомет, вращающихся вокруг звезды Beta Pictoris .

  • Художественный снимок экзокомета, падающего в белый карлик WD 1425 + 540 . [34]

  • Художественная концепция облака распадающихся экзокометов вокруг KIC 8462852 ( звезда Табби ).

    • Экзолуния  - Луна за пределами Солнечной системы
    • Экзопланета  - Планета за пределами Солнечной системы
    • Межзвездный объект  - астрономический объект, гравитационно не связанный со звездой.
    • Космический телескоп Кеплер  - Десятая миссия программы Discovery; оптический космический телескоп для экзопланетологии
    • Список звезд, которые странно тускнеют  - Звезды, которые странно тускнеют
    • Планета-изгой  - объект планетарной массы, который вращается непосредственно вокруг галактики.
    • 2I / Борисов  - Межзвездная комета, проходящая через Солнечную систему, открыта в 2019 году.

    1. ^ Ferlet, R .; Видаль-Маджар А. и Хоббс Л. М. (1987). "Околозвездный диск Beta Pictoris. V - Временные вариации линии CA II-K". Астрономия и астрофизика . 185 : 267–270. Bibcode : 1987A & A ... 185..267F .
    2. ^ Beust, H .; Лагранж-Анри, AM; Видаль-Маджар, А .; Ферле Р. (1990). "Околозвездный диск Beta Pictoris. X - Численное моделирование падающих испаряющихся тел". Астрономия и астрофизика . 236 : 202–216. Bibcode : 1990A & A ... 236..202B .
    3. ^ а б Валлийский, Барри Ю.; Монтгомери, Шэрон Л. (февраль 2018 г.). «Дальнейшее обнаружение экзокомет, поглощающих газ, вокруг звезд типа A в Южном полушарии с известными дисками обломков» . MNRAS . 474 (2): 1515–1525. Bibcode : 2018MNRAS.474.1515W . DOI : 10.1093 / MNRAS / stx2800 . ISSN  0035-8711 .
    4. ^ а б Валлийский, Барри; Монтгомери, Шэрон Л. (январь 2019 г.). «Кометоподобная активность в околозвездном диске обломков, окружающем 1,4-миллиардную звезду F2V HD 109085». AAS . 233 : 340.06. Bibcode : 2019AAS ... 23334006W .
    5. ^ а б Бояджян, Т.С .; и другие. (Апрель 2016 г.). «Planet Hunters IX. KIC 8462852 - где флюс?». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 457 (4): 3988–4004. arXiv : 1509.03622 . Bibcode : 2016MNRAS.457.3988B . DOI : 10.1093 / MNRAS / stw218 . S2CID  54859232 .
    6. ^ а б в г Rappaport, S .; Вандербург, А .; Джейкобс, Т .; LaCourse, D .; Jenkins, J .; Kraus, A .; Риццуто, А .; Latham, DW; Берила, А .; Lazarevic, M .; Шмитт, А. (21.02.2018). «Вероятно транзитные экзокометы, обнаруженные Кеплером» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 474 (2): 1453–1468. arXiv : 1708.06069 . Bibcode : 2018MNRAS.474.1453R . DOI : 10.1093 / MNRAS / stx2735 . ISSN  0035-8711 . PMC  5943639 . PMID  29755143 .
    7. ^ а б Кеннеди, Грант М .; Надежда, Грег; Ходжкин, Саймон Т .; Вятт, Марк К. (01.02.2019). «Автоматический поиск транзитных экзокомет». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 482 (4): 5587–5596. arXiv : 1811.03102 . Bibcode : 2019MNRAS.482.5587K . DOI : 10.1093 / MNRAS / sty3049 . ISSN  0035-8711 . S2CID  53691133 .
    8. ^ а б Лагранж-Анри, AM; Beust, H .; Ferlet, R .; Видаль-Маджар А. и Хоббс Л. М. (1990). «HR 10 - новая звезда, похожая на Beta Pictoris?». Астрономия и астрофизика . 227 : L13 – L16. Bibcode : 1990A & A ... 227L..13L .
    9. ^ а б Lecavelier Des Etangs, A .; и другие. (1997). «Наблюдения HST-GHRS кандидатов в околозвездные газовые диски, подобные β Pictoris». Астрономия и астрофизика . 325 : 228–236. Bibcode : 1997A&A ... 325..228L .
    10. ^ Валлийский, BY; Craig, N .; Кроуфорд, ИА; Прайс, RJ (1998-10-01). «Бета-Пик-подобный газ околозвездного диска вокруг HR 10 и HD 85905» . Астрономия и астрофизика . 338 : 674–682. ISSN  0004-6361 .
    11. ^ Валлийский, BY; Монтгомери, С. (2013). "Изменчивость околозвездного газового диска вокруг звезд типа A: обнаружение экзокомет?" . Публикации Тихоокеанского астрономического общества . 125 (929): 759–774. Bibcode : 2013PASP..125..759W . DOI : 10.1086 / 671757 .
    12. ^ « „ Общие Exocomets“Через Галактики Млечный Путь» . Space.com . 7 января 2013 г. Архивировано из оригинала 16 сентября 2014 года . Проверено 8 января 2013 года .
    13. ^ Кифер, Ф .; Lecavelier Des Etangs, A .; и другие. (2014). «Экзокометы в околозвездном газовом диске HD 172555». Астрономия и астрофизика . 561 : L10. arXiv : 1401.1365 . Бибкод : 2014A & A ... 561L..10K . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201323128 . S2CID  118533377 .
    14. ^ а б Валлийский, Барри Ю.; Монтгомери, Шэрон Л. (2015). «Появление и исчезновение поглощения газа экзокометами» . Успехи в астрономии . 2015 : 980323. дои : 10,1155 / 2015/980323 .
    15. ^ а б Eiroa, C .; Реболлидо, I .; Montesinos, B .; Villaver, E .; Absil, O .; Henning, Th; Bayo, A .; Canovas, H .; Carmona, A .; Чен, гл; Эртель, С. (01.10.2016). «Сигнатуры экзокомет вокруг звезды A-оболочки φ Леонис?». Астрономия и астрофизика . 594 : L1. arXiv : 1609.04263 . Bibcode : 2016A & A ... 594L ... 1E . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201629514 . ISSN  0004-6361 . S2CID  41231308 .
    16. ^ Montgomery, Sharon L .; Валлийский, Барри Ю. (2017-06-01). «Необычно высокая околозвездная изменчивость поглощения вокруг дельты Щита / лямбда звезды Бётиса HD 183324» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 468 : L55 – L58. DOI : 10.1093 mnrasl / / slx016 . ISSN  0035-8711 .
    17. ^ Кунц, Манфред; Лойбнеггер, Биргит; Дворжак, Рудольф (30.11.2018). «Экзокометы в системе 47 UMa: теоретическое моделирование, включая водный транспорт». Астрономический журнал . 156 (6): 290. arXiv : 1811.09579 . Bibcode : 2018AJ .... 156..290C . DOI : 10.3847 / 1538-3881 / aaeac7 . ISSN  1538-3881 . S2CID  118921188 .
    18. ^ Матра, Лука; Крал, Квентин; Су, Катя; Брандекер, Алексис; Дент, Уильям; Гаспар, Андраш; Кеннеди, Грант; Марино, Себастьян; Оберг, Карин; Роберж, Аки; Вилнер, Дэвид (2019-04-04). «Экзокометрия». Бюллетень Американского астрономического общества . 51 (3): 391. arXiv : 1904.02715 . Bibcode : 2019BAAS ... 51c.391M .
    19. ^ Лагранж-Анри, AM; Gosset, E .; Beust, H .; Ferlet, R .; Видаль-Маджар А. (октябрь 1992 г.). «Околозвездный диск beta Pictoris. XIII. Обзор переменных линий CA II». Астрономия и астрофизика . 264 : 637–653. Bibcode : 1992a & A ... 264..637L . ISSN  0004-6361 .
    20. ^ Беуст, Х. (1994). "β Pictoris: модель" падающих испаряющихся тел ". CDDP . 10 : 35. Bibcode : 1994cddp.conf ... 35B .
    21. ^ Видаль-Маджар, А .; Lagrange-Henri, A.-M .; Фельдман, PD; Beust, H .; Лиссауэр, JJ; Deleuil, M .; Ferlet, R .; Gry, C .; Хоббс, Л. М.; Макграт, Массачусетс; Макфейт, Дж. Б. (октябрь 1994 г.). «Наблюдения β Pictoris с помощью HST-GHRS: дополнительное свидетельство падения комет». Астрономия и астрофизика . 290 : 245–258. Bibcode : 1994A & A ... 290..245V . ISSN  0004-6361 .
    22. ^ Montesinos, B .; Eiroa, C .; Lillo-Box, J .; Реболлидо, I .; Дьюпвик, АА; Absil, O .; Ertel, S .; Marion, L .; Kajava, JJE; Redfield, S .; Isaacson, H .; Cánovas, H .; Meeus, G .; Mendigutía, I .; Mora, A .; Ривьер-Марикалар, П .; Villaver, E .; Мальдонадо, Дж .; Хеннинг, Т. (сентябрь 2019 г.). «HR 10: Двойная система главной последовательности с околозвездными оболочками вокруг обоих компонентов. Открытие и анализ». Астрономия и астрофизика . 629 : А19. arXiv : 1907.12441 . Bibcode : 2019A&A ... 629A..19M . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201936180 . ISSN  0004-6361 . S2CID  198967613 .
    23. ^ EDT, Меган Бартелс, 30.10.17, 14:24 (30.10.2017). «Астрономы впервые обнаружили кометы за пределами нашей солнечной системы» . Newsweek . Проверено 12 ноября 2019 .
    24. ^ а б Zieba, S .; Zwintz, K .; Кенуорти, Массачусетс; Кеннеди, GM (2019-05-01). «Транзитные экзокометы, обнаруженные в широкополосном свете с помощью TESS в системе β Pictoris». Астрономия и астрофизика . 625 : L13. arXiv : 1903.11071 . Bibcode : 2019A & A ... 625L..13Z . DOI : 10.1051 / 0004-6361 / 201935552 . ISSN  0004-6361 . S2CID  85529617 .
    25. ^ Lecavelier Des Etangs, A .; Видаль-Маджар, А .; Бурки, G .; Ламерс, HJGLM; Ferlet, R .; Nitschelm, C .; Севр, Ф. (декабрь 1997 г.). «Вариации света Beta Pictoris. I. Планетарная гипотеза». Астрономия и астрофизика . 328 : 311. Bibcode : 1997A & A ... 328..311L . ISSN  0004-6361 .
    26. ^ Lecavelier Des Etangs, A .; Видаль-Маджар, А .; Ферле, Р. (21 декабря 1998 г.). «Фотометрические изменения звезд из-за внесолнечных комет». Астрономия и астрофизика . 343 : 916. arXiv : astro-ph / 9812381 . Бибкод : 1999A & A ... 343..916L . ISSN  0004-6361 .
    27. ^ Дункан, М .; Quinn, T .; Тремейн, С. (ноябрь 1987 г.). "Формирование и размеры кометного облака Солнечной системы". AJ . 94 : 1330. Bibcode : 1987AJ ..... 94.1330D . DOI : 10.1086 / 114571 . ISSN  0004-6256 .
    28. ^ Джексон, Алан П .; Тамайо, Даниэль; Хаммонд, Ной; Али-Диб, Мохамад; Рейн, Ханно (21.07.2018). «Выброс каменистого и ледяного материала из двойных звездных систем: последствия для происхождения и состава 1I / 'Оумуамуа». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества: письма . 478 (1): L49 – L53. arXiv : 1712.04435 . Bibcode : 2018MNRAS.478L..49J . DOI : 10.1093 / mnrasl / sly033 . ISSN  1745-3925 . S2CID  102489895 .
    29. ^ Халлатт, Тим; Вигерт, Пол (2020). «Динамика межзвездных астероидов и комет в Галактике: оценка местных регионов-кандидатов-источников для 1I / 'Оумуамуа и 2I / Борисов». Астрономический журнал . 159 (4): 147. arXiv : 1911.02473 . Bibcode : 2020AJ .... 159..147H . DOI : 10,3847 / 1538-3881 / ab7336 . S2CID  207772669 .
    30. ^ Bolin, Bryce T .; Лиссе, Кэри М .; Касливал, манси М .; Куимби, Роберт; Тан, Ханьцзе; Медная пшеница, Крис; Линь, Чжун-И; Морбиделли, Алессандро; Бауэр, Джеймс; Бердж, Кевин Б.; Кафлин, Майкл (2020). "Характеристика ядра, морфологии и активности межзвездной кометы 2I / Борисов с помощью оптического и ближнего инфракрасного роста, точки Апача, IRTF, ZTF и наблюдений Кека". Астрономический журнал . 160 : 26. arXiv : 1910.14004 . DOI : 10,3847 / 1538-3881 / ab9305 . S2CID  204960829 .
    31. ^ Кайаццо, Илария; Хейл, Джереми С. (2017-08-11). «Загрязнение белых карликов возмущенными экзокометами» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 469 (3): 2750–2759. arXiv : 1702.07682 . Bibcode : 2017MNRAS.469.2750C . DOI : 10.1093 / MNRAS / stx1036 . ISSN  0035-8711 . S2CID  119482670 .
    32. ^ Камень, Николай; Мецгер, Брайан Д.; Лоеб, Авраам (21 марта 2015 г.). «Испарение и аккреция внесолнечных комет после ударов белых карликов». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 448 (1): 188–206. arXiv : 1404,3213 . Bibcode : 2015MNRAS.448..188S . DOI : 10.1093 / MNRAS / stu2718 . ISSN  0035-8711 . S2CID  118616060 .
    33. ^ Цукерман, Б .; Koester, D .; Рейд, Индиана; Хюнш, М. (10 сентября 2003 г.). «Металлические линии в белых карликах Д.А. *» . Астрофизический журнал . 596 (1): 477. Bibcode : 2003ApJ ... 596..477Z . DOI : 10.1086 / 377492 . ISSN  0004-637X .
    34. ^ а б [email protected]. «Хаббл находит старшего брата кометы Галлея, разорванного белым карликом» . www.spacetelescope.org . Проверено 27 декабря 2019 .
    35. ^ Сюй (许 偲 艺), S .; Цукерман, Б .; Dufour, P .; Янг, ЭД; Klein, B .; Юра, М. (09.02.2017). "Химический состав внесолнечного объекта пояса Койпера". Астрофизический журнал . 836 (1): L7. arXiv : 1702.02868 . Bibcode : 2017ApJ ... 836L ... 7X . DOI : 10,3847 / 2041-8213 / 836/1 / L7 . ISSN  2041-8213 . S2CID  39461293 .
    36. ^ «Спитцер НАСА обнаруживает возможную кометную пыль вокруг мертвой звезды» . НАСА / Лаборатория реактивного движения . Проверено 27 декабря 2019 .
    37. ^ Цукерман, Б .; Песня, Инсок (2012). "Газообразный околозвездный диск возрастом 40 млн лет в 49 Кита: массивные кометные облака, богатые углекислым газом, у молодых звезд A-типа". Астрофизический журнал . 758 (2): 77. arXiv : 1207.1747 . Bibcode : 2012ApJ ... 758 ... 77Z . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 758/2/77 . S2CID  119198485 .
    38. ^ «Экзокометы, погружающиеся в юную звезду (впечатление художника)» . www.spacetelescope.org . Проверено 12 января 2017 года .

    • Внесолнечные кометы - НАСА