О возможности наблюдения окиси азота на экзопланетах земного типа с помощью обсерватории WSO-UV (Спектр-УФ)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Принято считать, что наличие \({{{\text{N}}}_{2}}{\kern 1pt} - {\kern 1pt} {{{\text{O}}}_{2}}\) доминантной атмосферы является признаком биологической и геологической активности на экзопланетах земного типа, которые находятся в зоне потенциальной обитаемости. Одним из индикаторов такой атмосферы является молекула окиси азота NO. Из спутниковых наблюдений атмосферы Земли известно, что наиболее яркой полосой окиси азота в ультрафиолетовом диапазоне является \({\text{\gamma }}\)-полоса (203–248 нм). Космические телескопы, такие как действующий HST и планируемый к запуску WSO-UV (Спектр-УФ), позволяют наблюдать в данном спектральном диапазоне. В работе приведены оценки светимости различных экзопланет в \({\text{\gamma }}\)-полосе NO. Установлено, что обнаружение эмиссии NO в γ-полосе в атмосферах типичных экзопланет земного типа возможно с помощью спектрографов обсерватории WSO-UV (Спектр-УФ) за разумное наблюдательное время (5 орбит Спектр-УФ или 120 ч наблюдений).

Об авторах

Г. Н. Цуриков

Институт астрономии РАН

Email: grishatsurikov9826@yandex.ru
Россия, Москва

Д. В. Бисикало

НЦФМ; Институт астрономии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: grishatsurikov9826@yandex.ru
Россия, Саров; Россия, Москва

Список литературы

  1. H. Lammer, L. Sproß, J. L. Grenfell, M. Scher, et al., Astrobiology 19, 7 (2019).
  2. E. E. Stüeken, M. A. Kipp, M. C. Koehler, E. W. Schwieterman, et al., Astrobiology 16 (2016a).
  3. L. Sproß, M. Scherf, V. I. Shematovich, D. V. Bisikalo, and H. Lammer, Astronomy Reports 65, No. 4 (2021).
  4. A. A. Boyarchuk, B. M. Shustov, I. S. Savanov, M. E. Sach-kov, D. V. Bisikalo, et al., Astronomy Reports 60 (2016).
  5. B. M. Shustov, M. E. Sachkov, S. G. Sichevsky, R. N. Ar-khangelsky, et al., Sol. Syst. Res. 55, No. 7 (2021).
  6. V. I. Shematovich, D. V. Bisikalo, and J. C. Gérard, Geophysical Research Letters 18(9) (1991).
  7. J.-C. Gérard, V. I. Shematovich, and D. V. Bisikalo, Geophysical Research Letters 18(9) (1991).
  8. J.-C. Gérard,V. I. Shematovich, and D. V. Bisikalo, Geophysical Monograph Series. The Upper Mesosphere and Lower Thermosphere: A Review of Experiment and Theory 87 (1995).
  9. J.-C. Gérard, D. V. Bisikalo, V. I. Shematovich, and J. W. Duff, Journal of Geophysical Research 102(A1) (1997).
  10. C. A. Barth, Piana Space Sci. 40, No. 24 (1992).
  11. R. R. Meier, Space Science Reviews 58, 1–185 (1991).
  12. D. W. Rusch and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 80(25) (1975).
  13. C. A. Earth, D. W. Rusch, and A. I. Stewart, Radio Science 8(4), 379–385 (1973).
  14. C. A. Barth, K. D. Mankoff, S. M. Bailey, and S. C. Solomon, Journal of Geophysical Research 108, No. A1 (2003).
  15. A. W. Merkel, C. A. Barth, and S. M. Bailey, Journal of Geophysical Research 106(A12) (2001).
  16. D. E. Siskind, C. A. Barth, and R. G. Roble, Journal of Geophysical Research 94(A12) (1989a).
  17. D. E. Siskind, C. A. Barth, D. S. Evans, and R. G. Roble, Journal of Geophysical Research 94(A12) (1989b).
  18. C. A. Barth, Ann. Geophys. 22, 198 (1966).
  19. J. B. Pearce, J. Quant. Specrosc. Radiat. Transfer. 9 (1969).
  20. F. G. Eparvier and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 97(A9) (1992).
  21. T. E. Cravens, Planet Space Sci. 25 (1977).
  22. J. Luque and D. R. Crosley, LIFBASE: database and spectral simulation Program (Version 1.5) (SRI International Report MP 99-009, 1999).
  23. J. W. Chamberlain, Physics of the Aurora and Airglow (Academic Press, New York, ISBN: 9781483222530, 1961).
  24. D. D. Cleary, Journal of Geophysical Research 91(A10) (1986).
  25. A. J. D. Farmer, V. Hasson, and R. W. Nicholls, J. Quant. Specrosc. Radiat. Transfer. 9 (1972).
  26. G. V. Marr, Proceedings of the Physical Society 83(2) (1964).
  27. A. Berk, P. Conforti, R. Kennett, T. Perkins, et al., Proc. SPIE 9088, Algorithms and Technologies for Multispectral, Hyperspectral, and Ultraspectral Imagery XX, 90880H (2014).
  28. D. L. Albritton, A. L. Schmeltekopf, and R. N. Zare, Diatomic Intensity Factors (Harper and Row, New York, 1977).
  29. C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 69 (1964).
  30. J. B. Tatum, Astrophysical Journal Supplement 14, 21 (1967).
  31. J. R. Reisel, C. D. Carter, and N. M. Laurendeau, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer 47, No. 1, (1992).
  32. R. Engleman and Jr. P. E. Rouse, Journal of Molecular Spectroscopy 37 (1971).
  33. T. Holstein, Physical Review 72(4) (1947).
  34. K. G. Kislyakova, M. Holmström, H. Lammer, and N. V. Erkaev, Characterizing Stellar and Exoplanetary Environments (Astrophysics and Space Science Library, Springer International Publishing Switzerland, ch. 7, vol. 411, 2015).
  35. N. V. Erkaev, H. Lammer, P. Odert, and Y. N. Kulikov, et al., Astrobiology 11 (2013).
  36. K. G. Kislyakova, H. Lammer, M. Holmström, M. Pan-chenko, et al., Astrobiology 11 (2013).
  37. M. Zhang, H. A. Knutson, F. Dai, L. Wang, et al., Submitted to Astronomical Journal, arXiv:2207.13099 (July, 2022).
  38. J. C. Gérard and C. A. Barth, Journal of Geophysical Research 82, 4, (1977).
  39. D. Chivian, E. L. Brodie, E. J. Alm, D. E Culley, et al., Science 322 (2008).
  40. H. Zhan, An Update on the Chinese Space Station Telescope Project. National Astronomical Observatories, URL: http://ilariacaiazzo.com/wp-content/uploads/2021/09/HuZhanSlides.pdf (2021).
  41. H. Rauer, S. Gebauer, P. v. Paris, J. Cabrera, et al., A-stron. and Astrophys. 529, A8 (2011).
  42. L. Prichard, D. Welty, A. Jones, et al. STIS Instrument Handbook, Version 21.0 (Baltimore: STScI, 2022).
  43. B. L. James, et al., Cosmic Origins Spectrograph Instrument Handbook, Version 14.0 (Baltimore: STScI, 2022).
  44. L. Fossati, D. V. Bisikalo, H. Lammer, B. M. Shustov, M. E. Sachkov, et al., Astrophys. and Space Sci. 354(1) (2014).
  45. A. Shugarov, I. Savanov, M. Sachkov, P. Jerram, et al., Astrophys. and Space Sci. 354, No. 1 (2014).
  46. R. L. Akeson, X. Chen, D. Ciardi, M. Crane, et al., The NASA Exoplanet Archive: Data and Tools for Exoplanet Research, Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 125(930), (2013).
  47. R. Luger and R. Barnes, Astrobiology 15(2) (2015).
  48. C. P. Johnstone, H. Lammer, K. G. Kislyakova, M. Scherf, and M. Güdel, Earth and Planetary Science Letters 576 (2021).
  49. C. P. Johnstone, M. L. Khodachenko, T. Lüftinger, K. G. Kislyakova, H. Lammer, and M. Güdel, Astron. and Astrophys. 624, L10 (2019).
  50. V. S. Airapetian, A. Glocer, G. V. Khazanov, R. O. P. Loyd, K. France, et al., Astrophys. J. Lett. 836, L3 (2017).
  51. A. Segura, K. Krelove, J. F. Kasting, D. Sommerlatt, et al., Astrobiology 3, No. 4 (2003).
  52. A. Segura, J. F. Kasting, V. Meadows, M. Cohen, et al., Astrobiology 5, No. 6 (2005).
  53. L. Kaltenegger and W. A. Traub, Astrophys. J. 698 (2009).
  54. F. Wunderlich, M. Godolt, J. L. Grenfell, S. Städt, et al., Astron. and Astrophys. 624, A49 (2019).
  55. И. С. Саванов, Астрофизический Бюллетень 76, No. 2 (2021).
  56. K. France, R. O. P. Loyd, A. Youngblood, Al. Brown, et al., Astrophys. J. 820, 89 (2016).
  57. A. Youngblood, K. France, R. O. P. Loyd, J. L. Linsky, et al., Astrophys. J. 824, 101 (2016).
  58. R. O. P. Loyd, K. France, A. Youngblood, C. Schneider, et al., Astrophys. J. 824, 102 (2016).
  59. V. S. Meadows, G. N. Arney, E. W. Schwieterman, J. Lustig-Yaeger, et al., Astrobiology 18, No. 2 (2018).
  60. J. L. Linsky, K. France, and T. R. Ayres, Astrophys. J. 766, 69 (2013).
  61. K. France, C. S. Froning, J. L. Linsky, A. Roberge, et al., Astrophys. J. 763, 149 (2013).
  62. J. Sanz-Forcada, G. Micela, I. Ribas, et al., Astron. and Astrophys. 532, A6 (2011).
  63. J. Robrade and J. Schmitt, Astron. and Astrophys. 435, 1073 (2005).
  64. M. Gudel, M. Audard, F. Reale, S. L. Skinner, and J. L. Linsky, Astron. and Astrophys. 416, 713 (2004).
  65. L. M. Walkowicz and S. L. Hawley, Astron. J. 137, 3297 (2009).
  66. M. L. Hill, K. Bott, P. A. Dalba, T. Fetherolf, et al., a-ccepted for publication in Astron. J., arXiv:2210.02484 (October, 2022).

© Г.Н. Цуриков, Д.В. Бисикало, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах