Что такое экзопланета простыми словами
Перейти к содержимому

Что такое экзопланета простыми словами

  • автор:

Что такое экзопланеты и как ищут жизнь во Вселенной

Экзопланеты в представлении художника

В слове «экзопланета» приставка «экзо» означает «вне», «снаружи». Получается, что экзопланеты — это все планеты за пределами Солнечной системы. Большинство из них, как и Земля, вращаются вокруг звезд, но встречаются и не привязанные к орбите определенной звезды.

Большинство открытых экзопланет находятся в одном регионе нашей Галактики — внутри Млечного пути. При помощи мощных телескопов ученые измеряют размеры планет, их состав и поверхность. Большая часть открытых экзопланет состоят из тех же элементов, что и планеты Солнечной системы. Отличаются только комбинации и соотношение: на некоторых больше воды и льда, на других — железа и углерода. При этом нет ни одной планеты, которая была бы идентична Земле или другим телам Солнечной системы.

Первую экзопланету обнаружили в 1992 году. С тех пор астрономы идентифицировали тысячи планет, и их число постоянно растет. С Земли не всегда просто обнаружить новые тела: не хватает мощности телескопов, и обзор может перекрываться звездами или другими планетами. Количество открытых небесных объектов может увеличиться в разы, как только ученые наладят технологию запуска космических роботизированных телескопов, которые будут отправлять на Землю данные о своих наблюдениях. Часть таких телескопов уже запущена в космос, но развитие направления поможет ускорить процесс открытия и изучения небесных тел.

Какие бывают типы экзопланет

Наша Галактика состоит из огромного количества звезд — не менее 100 млрд, включая Солнце. Если представить, что вокруг каждой звезды вращается минимум одна планета, то количество неоткрытых экзопланет представляется астрономическим. При этом ученые предполагают, что у каждой звезды есть своя система, в которую входит сразу несколько планет. В таком случае количество экзопланет внутри одного Млечного Пути может составлять триллионы.

Тысячи лет до нашего поколения люди догадывались о существовании планет за пределами Солнечной системы. Сейчас мы точно знаем, что экзопланеты существуют и их много, но все еще не можем добраться ни до одной из них. У ближайшей к Земле звезды — Проксима Центавры — есть минимум одна планета. Вероятно, это планета земного типа, и на ней может находиться вода. Но лететь до нее придется более четырех световых лет, при этом ученые пока не могут с точностью описать свойства планеты и сказать, подходит ли она для жизни. Остальные экзопланеты находятся на расстоянии сотен или тысяч световых лет от нас, и посетить их пока нет никакой возможности.

С момента открытия первой экзопланеты прошло почти 30 лет, но мы до сих пор не знаем о всем разнообразии существующих планет. Поэтому их деление скорее условно.

Газовые гиганты

В космосе встречаются газовые гиганты, наподобие Юпитера и Сатурна. Сейчас известно о 1367 экзопланетах такого типа. Самые известные из них:

51 Pegasi b — газовый гигант с атмосферной температурой более 1000 °C. Первая открытая планета из тех, что вращаются вокруг звезд солнечного типа.

Экзопланета 51 Pegasi b

Экзопланета 51 Pegasi b (Фото: NASA)

KELT-9 b — cамая горячая известная экзопланета. Температура на дневной стороне может подниматься до 4600 °C. Находится на расстоянии 667 световых лет от Земли.

Экзопланета KELT-9 b (справа)

Экзопланета KELT-9 b (справа) (Фото: NASA)

Нептунианские экзопланеты

Маленькие планеты с атмосферой, на которых преобладают водород и гелий. Открыто 1484 планеты, самые известные:

Kepler-1655 b — экзопланета, похожая на Нептун. Полный оборот вокруг звезды (то есть, один год) на Кеплере, проходит за 11,9 дней. Экзопланету открыли в 2018 году.

Экзопланета Kepler-1655 b

Экзопланета Kepler-1655 b (Фото: NASA)

GJ 436 b — экзопланета, которая находится относительно близко к Земле: лететь до нее придется 32 года.

Экзопланета GJ 436 b

Экзопланета GJ 436 b (Фото: NASA)

Суперземли

Экзопланеты из газа, горных пород и их комбинаций, которые в несколько раз больше Земли. Открыто 1346 планет, самые известные:

Barnard’s Star b — вторая самая близкая к Земле экзопланета, лететь до нее шесть лет. Планету открыли в 2018 году. Она в 3,2 раза больше нашей планеты. Звезда, вокруг которой вращается экзопланета, дает ей только 2% энергии, которую получает Земля от Солнца.

Экзопланета Barnard’s Star b

Экзопланета Barnard’s Star b (Фото: NASA)

GJ 15 A b — экзопланета, которая вращается вокруг звезды красного карлика в 11 световых годах от Земли. В ее системе есть еще одна планета, что делает ее ближайшей к нам суперземлей со своей системой.

Экзопланета GJ 15 A b

Экзопланета GJ 15 A b (Фото: NASA)

Планеты земного типа

Скалистые тела, похожие на Землю, Марс или Венеру. Открыто 164 планеты, самые известные:

TRAPPIST-1 e — ее масса составляет 60% массы Земли, а год на планете длится 6,1 дня. Планету открыли в 2017 году.

Экзопланета TRAPPIST-1 e

Экзопланета TRAPPIST-1 e (Фото: NASA)

TRAPPIST-1 d — как и Земля — третья планета от своей звезды. Скалистая планета с температурой поверхности около 2290 °C.

Экзопланета TRAPPIST-1 d

Экзопланета TRAPPIST-1 d (Фото: NASA)

Как ищут экзопланеты

Экзопланеты находят при помощи мощных телескопов, которые располагаются на Земле или летают в космосе. Изучение неба через космический телескоп обсерватории NASA «Кеплер» показало, что в Млечном пути находится больше планет, чем звезд. Данные рассчитывались через статистическую оценку. Сейчас ученым известно, что в Галактике сильно распространены маленькие планеты. Однако открывать их сложно: в силу их размера они могут быть не видны в телескоп. Все усложняется тем, что от них, в отличие от звезд, не исходит света. Вдобавок яркий свет звезды может скрывать планету: это как пытаться рассмотреть пылинку на включенной лампе.

Космический телескоп «Кеплер»

Космический телескоп «Кеплер» (Фото: NASA)

Чтобы найти экзопланету, астрономы пытаются обнаружить признаки нахождения планеты у материнской звезды. Свойства звезды могут меняться, если вокруг нее вращается планета. Во-первых, планета влияет на вращение: звезда начинает немного раскачиваться, и специальное оборудование может уловить это движение. Планета — единственное, что может повлиять на такое изменение. Во-вторых, мощный телескоп может поймать небольшую тень, которая исходит от планеты на звезду. Существуют и другие способы поиска, но эти два считаются основными и применяются чаще всего.

Несмотря на существование таких способов, ученым пока не хватает мощностей, чтобы открыть все планеты. До сих пор не было обнаружено ни одной системы, похожей на Солнечную. Вероятно, это говорит о том, что современные телескопы не могут уловить маленькие планеты. К тому же многие из них вращаются на далеком от звезд расстоянии, и на них почти не падает свет, что делает их поиск почти невозможным с далекого расстояния.

Актуальные прогнозы исследований экзопланет

Мощные телескопы и технологии нового поколения помогут открыть все большее количество экзопланет. Они помогут приблизить нас к поиску планет, похожих на Землю: такие вращаются относительно далеко от звезд и имеют маленькие размеры.

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Гигантский телескоп размером с теннисный корт будет запущен в космос из Французской Гвианы в 2021 году. Телескоп будет наблюдать Вселенную в инфракрасном свете, изучать формирование планетных систем и состав атмосфер экзопланет. Ожидается, что он станет главным космическим инструментом нынешнего десятилетия.

Космический телескоп Джеймса Уэбба

Космический телескоп Джеймса Уэбба (Фото: ESA)

Космическая платформа: телескоп Нэнси Роман

В середине 2020-х годов в космос запустят электростанцию телескопов, которая поможет лучше изучить экзоланеты. Окно зрения этой станции будет в 100 раз превышать окно самого мощного телескопа NASA, который сейчас занимается поиском планет. Главная цель — изучение темной материи и темной энергии, но в рамках своей программы он будет делать и фотографии экзопланет. С его помощью начнут исследовать плотные звезды Млечного Пути, а на их фоне можно поймать и новые планеты.

Наука простыми словами — откуда мы знаем, как выглядят экзопланеты?

Экзопланеты столь далеки и малы (относительно расстояния до них), что это вполне справедливый вопрос. Как можно в точности узнать внешний вид песчинки глядя на ее спектрограмму снятую с другого конца города? Попробуем объяснить.

28 марта 2023

Наука простыми словами — откуда мы знаем, как выглядят экзопланеты?

Представьте газообразную экзопланету в пять раз больше Юпитера, но гораздо ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу. Эта планета совершает оборот вокруг своей звезды всего за пару дней и всегда обращена к ней одной и той же стороной. А теперь представьте крошечную каменистую планету размером всего в треть Земли, которая вращается вокруг своей звезды всего за 4,5 часа. Такие миры действительно существуют. Экзопланеты различаются по размеру, орбите, составу и многому другому. Но как мы можем знать все эти аспекты?

Различные методы характеристики были разработаны и приняты миссиями по исследованию экзопланет. Благодаря сотням научных работ тысячи экзопланет обретают «лицо». Мы узнаем их массу, размер, плотность, состав и даже возраст.

Как такое вообще возможно? Мы постараемся простым языком рассказать о ключевых методах, которые помогают охарактеризовать далекие экзопланеты.

Экзопланета GJ 367 b.

Размер – транзитный метод

Так называемый транзитный метод дает возможность многое узнать об экзопланетах. Когда планета проходит перед своей звездой (с точки зрения наблюдателя), часть звездного света блокируется. Наблюдатель временно получает меньше света от звезды. Транзит повторяется с временным интервалом, зависящим от времени, которое требуется экзопланете для обращения вокруг своей звезды. Например, наблюдатель нашей Солнечной системы должен был бы ждать год, чтобы увидеть повторение прохождения Земли через Солнце. Все просто и эффективно.

Так, например, миссия ESA «Хеопс» изучает планеты, которые, как известно, проходят транзитом, и расшифровывает их размер. Чем больше планета, тем глубже падение звездной яркости она вызывает. Хеопс фокусируется на планетах размером между Землей и Нептуном, у которых более короткие орбитальные периоды (

Орбитальный период — это время, за которое планета совершает один оборот вокруг своей родительской звезды. Для транзитных экзопланет этот период обращения легко определить, так как это просто время между двумя последовательными провалами света. Каждая миссия выбирает своей целью конкретный диапазон размеров (светочувствительности) и период обращения.

Масса — изменения радиальной скорости

Масса является фундаментальной характеристикой экзопланеты. Ученые могут многое узнать о том, как планеты формируются вокруг своих звезд, сравнивая, насколько массивны разные экзопланеты. Два метода могут предоставить нам информацию о массе экзопланет.

Одним из них является метод лучевых скоростей, используемый несколькими наземными обсерваториями. Когда у звезды есть планета, система движется вокруг общей точки, называемой центром масс. Во время этой орбиты свет звезд кажется более голубым, когда он движется к наблюдателю, и более красным, когда он удаляется. Этот сдвиг частоты известен как эффект Доплера, тот же эффект, что и изменение высоты звука сирены скорой помощи, когда она проносится мимо вас. Измеряя смещение света, исходящего от звезды, можно определить скорость (и направление) с которыми звезда движется вокруг центра масс.

Другим методом, который предоставляет нам информацию о массе экзопланет, является метод вариаций времени прохождения или сокращенно TTV. Этот метод работает как транзитный метод для планетной системы с несколькими планетами. Обычно ожидается, что время между транзитами одной и той же планеты не изменится. Когда планета пересекает «лицо» своей звезды раньше или позже, чем ожидалось, в системе, вероятно, есть другая планета, гравитационно притягивающая или толкающая своего соседа. Этот метод уже привел к открытию более 40 экзопланет. Что интересно, разница во времени между транзитами также раскрывает информацию о массах планет.

Плотность – объединяем данные

Когда известны, и масса, и размер, можно определить плотность экзопланеты. Это важная информация, поскольку она может раскрыть ее природу: является ли экзопланета каменистой, как Земля и Марс, или имеет газообразную природу, как Сатурн и Юпитер? Изучение разнообразия экзопланет может пролить свет на формирование планетных систем.

Состав атмосферы – спектроскопия

Спектроскопия — это метод разделения полученного звездного света на разные цвета с помощью призмы. Экзопланеты вращаются вокруг своих звезд, когда они проходят мимо (с нашей точки зрения) часть звездного света проходит через атмосферу планеты. Частицы в атмосфере, такие как водяной пар, углекислый газ, метан и другие, поглощают часть этого света. Это поглощение происходит при определенных длинах волн света. Изучая, на каких длинах волн поглощается звездный свет, мы можем определить, какие частицы присутствуют в атмосфере.

Отслеживание изменений атмосферы с течением времени дает представление о процессах, происходящих на поверхности этих экзопланет. Космический телескоп JWST использует этот метод для определения характеристик экзопланет.

Облака и поверхность – фазовая кривая

Когда планета вращается вокруг своей звезды, она отражает звездный свет так же, как наша Луна — солнечный свет. Точно так же экзопланеты имеют разные «фазы», ​​когда разные части их поверхности отражают свет. Изучая небольшие различия в получаемом солнечном свете во время обращения планеты, можно определить, насколько отражательна поверхность планеты. Интересно, что таким образом можно выявить и наличие облаков в атмосфере экзопланет.

Изменения в звездном свете, отражаемом планетой, когда она вращается вокруг своей звезды, дают представление о физических процессах, которые управляют переносом тепла с жаркой дневной стороны на более холодную ночную сторону. Анализ фазовых кривых также раскрывает детали атмосферы планеты, в том числе наличие облаков и, возможно, даже намеки на состав облаков.

Структура экзопланетных систем — прямое изображение

Вышеуказанные методы давали различные характеристики отдельных экзопланет. Если мы хотим узнать больше об экзопланетных системах в целом, мы можем сделать прямое изображение системы. Сфотографировать планеты сложно, потому что свет звезд затмевает свет их планет. Вам нужна камера с очень высоким разрешением или способ заблокировать яркий звездный свет, и не все космические миссии оборудованы для этой задачи.

Космические телескопы Hubble и JWST имеют необходимое разрешение и могут делать изображения планет вокруг звезд, отличных от нашего Солнца. С помощью этой техники мы также можем узнать об орбитальных периодах планет и расстояниях до их звезд.

Экзопланеты

Экзоплане́та (от др.-греч. εξω, exo — «вне, снаружи»; также экстрасолнечная планета от лат. extra — «вне, снаружи») — планета, обращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, то есть не принадлежащая Солнечной системе. Планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся крайне далеко от Солнца (ближайшая — на расстоянии 4,22 св. года — примерно 40 000 000 000 000 километров). Поэтому долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой. Сейчас такие планеты стали открывать благодаря усовершенствованным научным методам, зачастую на пределе их возможностей.

К концу мая 2009 г. известно 348 экзопланет в 295 планетных системах [1] . Подавляющее большинство из них обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство из известных экзопланет — газовые гиганты, и более походят на Юпитер, чем на Землю. Очевидно, это объясняется ограниченностью методов (легче обнаружить короткопериодичные массивные планеты).

История открытия

Прогресс открытия экзопланет по годам

Первые попытки найти планеты вне солнечной системы были связаны с наблюдениями за положением близких звезд. Еще в 1916 году Эдуард Бернард обнаружил красную звездочку, которая «быстро» смещалась по небу относительно других звезд. Астрономы окрестили ее Летящей звездой Барнарда. Это одна из ближайших к нам звёзд и по массе в семь раз меньше Солнца. Исходя из этого, влияние на нее планет, если они есть, должно было быть заметным. В начале 60-х годов XX века Питер Ван де Камп объявил, что открыл у неё спутник массой с Юпитер. Однако Дж. Гейтвуд в 1973 году выяснил, что звезда Барнарда движется без колебаний и, значит, массивных планет не имеет.

В конце 80-х годов ХХ столетия многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звезд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.

Впервые сверхмассивная планета — коричневый карлик была найдена Д. Латамом в 1989 году около звезды HD 114762. Однако ее планетный статус был подтвержден только в 1999 году.

Первые нормальные экзопланеты были зарегистрированы у нейтронной звезды PSR 1257+12, их открыл астроном Александр Вольшчан (Aleksander Wolszczan, [1]) в 1991. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва сверхновой.

В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды 51 Пегаса с периодом 4,23 сут. Планета, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находящийся в непосредственной близости от светила. В среде астрономов планеты этого типа так и называют «горячие юпитеры».

В дальнейшем, путём измерения лучевой скорости звёзд для поиска её периодического доплеровского изменения было обнаружено более сотни экзопланет.

Понятно, что старания исследователей были направлены на поиск планет, подобных Земле. И вот в августе 2004 года была обнаружена первая такая планета, в системе звезды μ Жертвенника. Планета делает оборот вокруг светила за 9,55 суток, расстояние до звезды 0,09 а. е., температура на поверхности порядка 900 K. Масса её оценивается приблизительно в 14 масс Земли.

В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) объекта-кандидата в экзопланету 13 ноября 2008 года — впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы, был получен снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Первая планетная система, открытая у горячей белой звезды раннего спектрального класса (А5) — все открытые ранее планетные системы (за исключением планет у пульсаров) были обнаружены — вокруг звезд более поздних классов F-M . [2]

13 ноября 2008 года — впервые удалось обнаружить планету вокруг звезды Фомальгаут путем прямых наблюдений. [2]

Миссии

Поиск экзопланет продолжается:

  • Корот (COROT) (ЕКА) — специализированный 30-сантиметровый орбитальный космический телескоп, снимающий кривые блеска многих звёзд в момент прохождения перед ними планет. Запущен 27 декабря2006 г. Предполагалось с его помощью обнаружить десятки планет земного типа. К маю 2009 г. COROT открыл шесть экзопланет и один коричневый карлик.
  • Кеплер (НАСА) — запущен 7 марта 2009. Космический телескоп системы Шмидта с диаметром зеркала 0,95 м, способный одновременно отслеживать 100 000 звёзд. Планируется обнаружить около 50 планет, размерами идентичными Земле, и порядка 600 планет, в 2,2 раза превосходящих Землю по размеру. Kepler будет обращаться вокруг Солнца по орбите радиусом в одну астрономическую единицу. Расчётный срок эксплуатации 3,5 года.

Также в более далёком будущем планируется запуск:

  • PEGASE — запуск ориентировочно 2010-2012
  • New Worlds Mission — запуск в 2013
  • систем инфракрасных телескопов IRSI/DARWIN (ЕКА) — 2015
  • оптического интерферометра Space Interferometry Mission SIM (НАСА) 2015-2016
  • Terrestrial Planet Finder TPF (НАСА) — запуск после 2020

Методы поиска экзопланет

Данная схема показывает, как более мелкий объект, вращающийся вокруг более крупного, вызывает изменения в положении и скорости последнего.

  1. Астрометрический метод. Основан на изменении собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. С помощью астрометрии были уточнены массы некоторых экзопланет, и открыты некоторые (Эпсилон Эридана b). Будущее этого метода связано с орбитальными миссиями, такими, как SIM.
  2. Метод транзитнойфотометрии, связан с прохождением планеты на фоне звезды. Позволяет определить размеры, а в сочетании с методом Доплера — плотности планет. Дает информацию о наличии и составе атмосферы.
    На февраль 2008 обнаружено 35 планет.
  3. Гравитационное линзирование. У этого метода крайне ограниченное применение, так как между наблюдаемой звёздной системой и Солнцем должна быть другая звезда, фокусирующая своим гравитационным полем свет наблюдаемой звёздной системы. Повторное наблюдение невозможно. Метод чувствителен к планетам с малой массой, вплоть до земной.
    На февраль 2008 года открыты 8 планет.
  4. Спектрометрическое измерение радиальной скорости звёзд (метод Доплера). Это самый распространённый метод. С его помощью можно обнаружить планеты с массой не меньше нескольких масс Земли, расположенные в непосредственной близости от звезды и планеты-гиганта с периодами до ~10 лет. Планета, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её, и мы можем наблюдать доплеровское смещение спектра звезды.
    Этот метод позволяет определить амплитуду колебаний радиальной скорости для пары «звезда — одиночная планета», массу звезды, период обращения, эксцентриситет и нижнюю границу значения массы экзопланеты ~M_j \sin \alpha. Угол ~\alphaмежду нормалью к орбитальной плоскости планеты и направлением на Землю современные методы измерить не позволяют.
    На февраль 2008 открыто 257 планет.
  5. Радиопоиск. Если вокруг пульсара вращаются планеты, то излучаемый сигнал имеет осциллирующий характер. Мощные направленные пучки излучения образуют в пространстве конические поверхности. Если на такой поверхности окажется Земля, тогда возможно зарегистрировать данное излучение.

Номенклатура

Взгляд художника на планету HD 189733b

Открытым экзопланетам в настоящее время присваиваются названия состоящие из названия звезды, около которой обращается планета, и дополнительной строчной буквы латинского алфавита, начиная с буквы «b» (например: 51 Пегаса b). Следующей планете присваивается буква «c», потом «d» и так далее по алфавиту. При этом буква «a» в названии не используется, так как такое название подразумевало бы собственно саму звезду. Кроме того, следует обратить внимание на то, что планетам присваиваются названия в порядке их открытия, а не по мере удаления от звезды обращения. То есть, планета «с» может быть ближе к звезде, чем планета «b», просто открыта она была позднее (как, например, в системе Глизе 876).

В названиях экзопланет существует исключение. Дело в том, что до открытия системы 51 Пегаса в 1995 г. экзопланеты называли иначе. Первые обнаруженные экзопланеты у пульсара PSR 1257+12 были названы прописными буквами PSR 1257+12 B и PSR 1257+12 C. Кроме того, после обнаружения новой, более близкой к звезде планеты, она была названа PSR 1257+12 A, а не D. Впоследствии эти планеты были переименованы во избежание путаницы в соответствии с современной системой именования экзопланет.

Некоторые экзопланеты имеют дополнительные неофициальные «прозвища» (как, например, 51 Пегаса b неофициально названа «Беллерофонт»). Однако в научном сообществе в настоящее время присвоение официальных личных имён планетам считается непрактичным и соответственно не практикуется.

Свойства экзопланет

Сравнение нашей Солнечной системы с системой 55 Рака

Планеты обнаружены приблизительно у 10 % звёзд, включенных в программы поисков. Их доля растёт по мере накопления данных и совершенствования техники наблюдения.

Большинство открытых экзопланет — это планеты-гиганты (так как планеты других типов обнаружить труднее). В последнее время открыто также несколько планет с массами порядка массы Нептуна и ниже.

Наблюдается зависимость количества планет-гигантов от содержания тяжелых элементов (металлов) в звездах. Системы с планетами-гигантами встречаются также преимущественно у звёзд солнечного типа (классов K5-F5), в то время как у красных карликов их доля значительно меньше (у 200 наблюдаемых красных карликов обнаружены пока что только три подобные системы). Последние открытия, сделанные методом гравитационного микролинзирования, говорят о широкой распространённости систем с планетами средней массы типа Урана и Нептуна вместо газовых гигантов. Это в первую очередь относится к маломассивным звёздам и звёздам с низким содержанием металлов.

Для ряда планет получена оценка их диаметра, что позволяет определить их плотность, а также строить предположения относительно наличия массивных ядер, состоящих из тяжёлых элементов. Европейские астрономы под руководством Тристана Гийо (Tristan Guillot) из Обсерватории Лазурного берега (Франция), установили, что при сравнении плотности планет с содержанием металлов в их звездах имеется определённая корреляция. Планеты, сформированные вокруг звёзд, которые являются столь же богатыми металлом, как наше Солнце, имеют маленькие ядра, в то время как планеты, звезды которых содержат в два-три раза больше металлов, имеют намного большие ядра.

Наиболее близкой к Земле по условиям, из известных на данный момент (ноябрь 2007), является экзопланета Глизе 581 c, температура на которой, по предварительным оценкам, находится в диапазоне 0-40° С. Также теоретически на этой планете возможно существуют запасы жидкой воды (что подразумевает возможность существования жизни).

Некоторые планетные системы

Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане

Взгляд художника на планету PSR B1620-26c (открыта в 2003); планете около 12,5 миллиардов лет, это старейшая из известных экзопланет.

Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 Ab

Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390Lb (температура поверхности −220 °C), которая вращается вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования.

  • 51 Пегаса — первая солнцеподобная звезда главной последовательности, у которой была обнаружена экзопланета.
  • υ Андромеды — первая звезда главной последовательности, у которой была обнаружена многопланетная система.
  • ε Эридана — не считая Солнца, это третья из ближайших звёзд, видимых без телескопа.
  • 55 Рака — на текущий момент (ноябрь 2007) является одним из рекордсменов по числу открытых планет (5).
  • μ Жертвенника — имеет одну из самых маломассивных известных экзопланет возможно принадлежащую к планетам земной группы.
  • 47 Большой Медведицы — среди обнаруженных планетарных систем, эта — одна из наиболее похожих на Солнечную систему.
  • γ Цефея — первая относительно тесная двойная звезда, у одной из компонентов которой (γ Цефея A) была открыта планета.
  • Gliese 876 — первый красный карлик, у которого была обнаружена планетная система.
  • HD 209458 — содержит одну из самых примечательных экзопланет — HD 209458 b «Осирис» — «испаряющаяся планета».
    • OGLE-235/MOA-53 — первая экзопланета, обнаруженная благодаря эффекту гравитационного микролинзирования.
      • PSR 1257+12 — пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами Солнечной Системы.
      • HD 188753 — первая тройная звёздная система в которой была открыта экзопланета (HD 188753 Ab).
      • HD 189733 — впервые в истории изучения экзопланет была составлена карта температур поверхности для планеты HD 189733 b.
      • Глизе 581 c — из известных в настоящее время экзопланет наиболее похожа на Землю.
      • Глизе 581 e — наименьшая по массе из известных экзопланет.

      Последствия открытия экзопланет

      Открытие экзопланет позволило астрономам сделать вывод: планетные системы — явление в космосе распространённое. До сих пор нет общепризнанной теории образования планет, но теперь, когда появилась возможность подвести статистику, ситуация в этой области меняется к лучшему. Большинство обнаруженных систем сильно отличается от Солнечной — скорее всего это объясняется селективностью применяемых методов (легче всего обнаружить короткопериодичные массивные планеты). В большинстве случаев планеты, подобные Земле, современными методами в таких планетных системах обнаружить пока невозможно. Интересно, что у звезды Эпсилон Эридана (которая вместе с Тау Кита и Эпсилон Индейца считается одной из трёх ближайших к Солнцу звёзд, подходящих для существования жизни, см.

      Примечания

      1. Schneider, JeanInteractive Extra-solar Planets Catalog (англ.) . The Extrasolar Planets Encyclopedia (2008-06-29). Проверено 3 октября 2006.
      2. Astronomers capture first images of new planets,

      См. также

      • Список экзопланетных систем
      • Планетная система
      • Пульсарные планеты
      • Кеплер (телескоп)

      Ссылки

      • Энциклопедия внесолнечных планет
      • Каталог внесолнечных планет
      • Обзор методик поиска внесолнечных планет
      • Журнал Миранда, Астронет — «Ученые нашли простой и доступный способ поиска других солнечных систем»
      • Журнал Миранда, Астронет — «Новые свидетельства в пользу существования планетной системы около Веги»
      • Журнал Миранда, Астронет — Статья о экзопланете в М4
      • Exoplanets.org
      • The Extrasolar Planets Encyclopaedia
      • Открытие внесолнечных планет
      • Популярная статья «Оазисы экзопланет»
      • Экзопланеты по Воробьевой
      • infuture.ru Поразительные экзопланеты

      Литература

      • Бурба Г.Оазисы экзопланет // Вокруг света. — М.: 2006. — № 9 (2792). — С. 38-45.
      • Левин А.Свита звезд // Популярная механика. — М.: 2009. — № 1 (75). — С. 24-29.
      • Burrows A. A theoretical look at the direct detection of giant planets outside the Solar System. Nature, 2005, v. 433, p. 261—268

      Wikimedia Foundation . 2010 .

      Экзопланета: что это такое и как ее ищут

      Закат на спутнике экзопланеты в представлении художника

      Космические глубины всегда интересовали человечество. Там можно найти ответы на вопросы, связанные с существованием самой Земли, узнать, есть ли другие цивилизации. Другая жизнь возможна на экзопланетах, которые исследователи впервые обнаружили в 80-х годах XX века.

      Суть понятия «экзопланета», их виды

      Что такое экзопланета? В переводе с др.-греч. «ἔξω», «exō» означает ‘вне’, ‘снаружи’. Экзопланета — планета, которая расположена вне Солнечной системы и находится возле других звезд, подобных Солнцу.

      Первые экзопланеты обнаружили в конце 1980-х годов. Значительная удаленность от Солнца, малый размер и тусклость не позволяли отыскать их раньше с помощью визуальных методов. Поиск стал возможен благодаря совершенствованию научных методов непрямого обнаружения. Первый снимок гигантской газовой экзопланеты HIP 65426 b был сделан космическим телескопом «Джеймс Уэбб» в сентябре 2022 года.

      Сколько экзопланет во Вселенной? На 31 августа 2022 года известно о существовании 5156 экзопланет, которые имеют повторную регистрацию с наземных телескопов. Самая близкая к Земле — Проксима Центавра b.

      В 1995 году была создана база данных экзопланет — The Extrasolar Planets Encyclopaedia. В начале 2000-х в каталоге было только 10, а в 2014 году — больше 800 объектов.

      Наименованием экзопланет заведует Международный астрономический союз. Кроме базы данных, открытые небесные тела заносят в Washington Multiplicity Catalog (WMC). Экзопланеты называют по имени звезды, вокруг которой движется планета, с добавлением прописной буквы, начиная с «b». Вторую открытую в этой системе планету именуют «с» и т. д. Например, открытая в звездной системе 55 Cancri первая планета получила название 55 Cancri b.

      Если речь идет о бинарных звездах, связанных между собой гравитацией, вращающиеся возле таких звезд планеты называют следующим образом: к заглавной букве звезды добавляют строчную букву планеты. Например, в созвездии 16 Лебедя открытую в 1996 году экзопланету назвали 16 Лебедя Bd.

      В 2015 году Международный астрономический союз провел эксперимент, объявив о всемирном голосовании за присвоение звездам и экзопланетам собственных имен. В результате собственные имена получили 14 звезд и 31 экзопланета. В результате звезду 55 Cancri назвали Коперником, а вокруг нее теперь вращаются Галилео, Липперши, Браге, Хэрриот, Янсен, пишет TechInsider. Звезду Лич окружает Полтергейст, Драугр (‘живой мертвец’ в скандинавской мифологии), Фобетор (бог кошмаров в Древней Греции). По мнению ученых, собственные имена звезд и планет непрактичны, поэтому будут ли в дальнейшем открытые планеты и звезды получать такие названия, неизвестно.

      При характеристике экзопланет ученые сравнивают их с известными планетами Солнечной системы. Например, есть Суперземля (по массе больше Земли, но меньше Юпитера), Горячий Юпитер (масса приблизительно как у Юпитера, но к своей звезде такие планеты на два порядка ближе, чем Юпитер к Солнцу).

      Изображение Солнечной системы и системы 55 Рака

      Какие планеты называют экзопланетами? Если сказать просто, это планеты вне Солнечной системы. Среди экзопланет выделяют два типа планет:

      • газовые (состоят в основном из газов и имеют небольшую плотность);
      • земного типа (состоят из твердых веществ).

      Первыми открытыми экзопланетами оказались газовые гиганты. Обнаружить их было легче всего. Астрофизик из Аризонского университета Давид Сударский классифицировал газовых гигантов в зависимости от степени разогрева их атмосферы. Температура на экзопланетах колеблется от −120 °C, как у Юпитера и Сатурна, и до 1100 °C.

      Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390L b

      Судя по числу открытых экзопланет, в космосе большое количество планетных систем. Они отличаются от Солнечной системы. Ученые подозревают, что экзопланеты с другими характеристиками пока не доступны для поиска.

      Как ищут экзопланеты и есть на них жизнь

      Существуют несколько методов, позволяющих отыскать экзопланеты. Наблюдения из космоса более точные, так как точка с Земли может искажать видение.

      Вот наиболее распространенные методы их поиска:

      Авторское представление о работе транзитного метода

      • Транзитный метод, который используют наземные обсерватории и космические телескопы. Планету можно увидеть, когда она проходит транзитом между точкой наблюдения с Земли и своей звездой.
      • Метод Доплера позволяет обнаружить планеты-гиганты и превышающие массу Земли. В момент движения планеты вокруг звезды последняя раскачивается, и по смещению спектра можно определить массу планеты, период обращения.
      • Метод прямого наблюдения дает прямые изображения экзопланет с помощью изоляции от света их звезды.

      В 2009 году для исследования экзопланет НАСА запустило космический телескоп «Кеплер» с диаметром зеркала 0,95 м. На 2015 год благодаря космической обсерватории было подтверждена природа больше, чем 1 тыс. планет и 4700 кандидатов. В декабре 2021 года был запущен космический телескоп «Джеймс Уэбб» с зеркалом диаметром 6,5 м. Экзопланеты он сможет отслеживать напрямую, а также изучать состав их атмосферы.

      Изучение экзопланет и их звезд на разных этапах развития поможет лучше понять устройство Солнечной системы, предположить ход ее развития и сроки жизни.

      Есть ли жизнь на экзопланете? Достоверного ответа на данный момент нет. Ученые прогнозируют, что только в галактике Млечный Путь обитаемых планет около 300 миллионов. Не имеется в виду обязательно наличие цивилизаций, разумной жизни в нашем понимании. Даже присутствие микробов говорит о наличии жизни и пригодности атмосферы планеты к их существованию. Если найдут хоть одну планету со следами жизни, с вероятностью до 97% можно будет утверждать, что в нашей Галактике есть и другие такие планеты.

      Существующий в настоящее время список потенциально жизнепригодных экзопланет включает 59 экзопланет и четыре планеты Солнечной системы (Землю, Венеру, Марс, Меркурий). Планеты отсортированы в соответствии с индексом подобия Земле, разработанный Лабораторией жизнепригодности планет при университете Пуэрто-Рико в Аресибо. Индекс сравнивает экзопланеты с Землей по шкале от 0 до 1, где 1 означает полную идентичность. Учитывают радиус планеты, ее плотность, вторую космическую скорость и температуру поверхности.

      В поисках жизни на экзопланетах ученые проявляют больший интерес к тем космическим телам, которые находятся в так называемой «зоне обитания». Это расстояние между планетой и звездой, позволяющее оптимально нагреть поверхность планеты, чтобы растопить лед, получить воду, но не выжечь всю поверхность. Например, ближайшая к Земле экзопланета Проксима b (расстояние 4,22 световых года) с индексом подобия 0,87 слишком близка к своей звезде. Вода там могла испариться, а поверхность подвергнуться жесткому облучению и выжиганию солнечным ветром.

      В ближайшие десятилетия ожидается технологический прорыв в области изучения космоса. В результате информация о планетах за пределами Солнечной системы значительно увеличится.

      Звездное небо таит в себе еще много неизведанного и интересного. Теоретически на какой-то из экзопланет, так же как и на Земле, возможна жизнь. Человечество стоит на пороге этого открытия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *