Полное лунное затмение - наблюдение Земли как транзитной планеты
Астрономы преуспели в регистрации солнечного света, проходящего через атмосферу Земли, подобно изучению далеких экзопланет. Во время необычного случая лунного затмения Большой бинокулярный телескоп (LBT) наблюдал свет, который был отфильтрован атмосферой Земли и отражен Луной в уникальных деталях. В дополнение к кислороду и воде, впервые в нашей атмосфере были обнаружены атомные спектральные линии натрия, кальция и калия.
Когда экзопланета проходит перед своей звездой, астрономы могут регистрировать как уменьшение яркости звездного света, который блокирует планета, так и звездный свет, который проходит сквозь атмосферу планеты. Хотя это всего лишь крошечный сигнал, он содержит отпечаток химической и физической сигнатуры планеты и предоставляет основную возможность для измерения атмосферных составляющих планеты. В астрофизике этот метод называется трансмиссионной спектроскопией и является относительно молодой техникой, которая быстро развивается, поскольку многие транзиты экзопланет были обнаружены из космоса.
«Пока что этот метод применим только к планетам больших размеров, то есть к огромным, подобным Юпитеру планетам, вращающимся вокруг своей родной звезды. Полное лунное затмение, которое является полным солнечным затмением, если смотреть с нашей собственной луны, является ничем иным, как транзитом нашей собственной Земли, и косвенно наблюдаемым".
Солнечный свет, который проходит через атмосферу Земли до того, как он достигает Луны и обратно отражается от Земли, называется Земным блеском. Атмосфера Земли содержит много побочных продуктов биологической активности, таких как кислород и озон в сочетании с водяным паром, метаном и углекислым газом. Эти биогенные молекулы представляют собой узкие молекулярные полосы на оптических и ближних инфракрасных длинах волн,которые помогают обнаруживать молекулы в атмосферах других планет. Взяв Землю в качестве прототипа обитаемой планеты, наблюдения земного света предоставляют возможность проверить наличие биогенных и связанных с ними химических элементов с помощью тех же методов, которые используются для наблюдения за звездами с планетами типа Юпитера. Земной свет, таким образом, является идеальным тестовым примером для будущих находок экзоземных планет с больших телескопов нового поколения.
В январе 2019 года произошло полное лунное затмение. За это время Луна потускнела в 20 000 раз, и именно поэтому для наблюдений была необходима способность собирать свет с помощью Большого бинокулярного телескопа (LBT) 11,8 м в Аризоне. Кроме того было использовано высокое спектральное разрешение Потсдамского Эшелле Поляриметрического и Спектроскопического Инструмента (PEPSI - спектрограф Эшелла с высоким разрешением для большого бинокулярного телескопа в Аризоне), чтобы отделить ожидаемые крошечные поглощения спектральных линий атмосферы Земли от нормального солнечного спектра при беспрецедентном спектральном разрешении и в поляризованном свете.
«PEPSI уже внес значительный вклад в изучение экзопланет транзитным способом», - добавляет Кристиан Вейе, директор Обсерватории LBT. «Рассматривая Землю как экзопланету благодаря полному лунному затмению, хорошо подходящему для местоположения LBT в Аризоне, и добавлению поляриметрии к изысканному разрешению спектрографа PEPSI, удалось обнаружить натрий, кальций и калий в атмосфере Земли».
