Екзопланета - це що таке? Як відкривають і вивчають екзопланети?

Екзопланета - це планета, яка знаходиться поза межами нашої Сонячної системи. За останні два десятиліття були виявлені тисячі подібних об`єктів, в основному за допомогою космічного телескопа НАСА «Кеплер».

Екзопланета - що це таке?

ці космічні об`єкти значно відрізняються за своїми розмірами і орбітах. Деякі з них є гігантськими планетами, що кружляють поблизу від своїх зірок. Одні покриті льодом, інші скелями. НАСА та інші агентства шукають особливий вид планети: їм потрібна екзопланета, схожа на Землю, яка обертається навколо зірки, схожої на Сонце, і розташована в населеній зоні.

Жила зона є діапазоном відстаней від зірки, при яких температура планети дозволяє існування рідких океанів води, що має вирішальне значення для життя. Найперша визначення зони було засновано на простому тепловій рівновазі, але сучасні розрахунки включають безліч інших факторів, в т. Ч. Парниковий ефект атмосфери планети. Це робить кордону населеної зони розмитими.

Відео: Exoplanets. What is an exoplanet. 10 nearest exoplanets. (21 edition)

Теорія зародження життя

Хоча екзопланета - це відкриття 1990 років, протягом багатьох років астрономи були переконані в їх існуванні. Вони не просто вірили, а засновували свої висновки на повільному обертанні нашого власного Сонця та інших зірок.

У астрономів є теорія походження життя в нашій Сонячній системі. Коротко кажучи, що обертається хмара газу і пилу (так звана протосонячній туманність) під дією власної гравітації зруйнувалося і сформувало наше світило і планети. Після цього збереження кутового моменту означало, що майбутнє світило має обертатися все швидше і швидше. Однак, хоча воно має 99,8% маси Сонячної системи, планети мають 96% її кутового моменту. Астрономи задавалися питанням, чому наша зірка обертається так повільно.

Молоде світило мало дуже сильне магнітне поле, силові лінії якого пронизували диск завихрення газу, з якого формувалися планети. Ці лінії були пов`язані з зарядженими частинками газу, і діяли як якоря, сповільнюючи обертання що утворюється Сонця і розкручуючи газ, який в кінцевому підсумку перетворився в планети. Більшість зірок обертається повільно, тому астрономи зробили висновок, що таке ж «магнітне гальмування» відбулося і у них, а це означає, що повинно було статися формування планет. Звідси логічний висновок: планети потрібно шукати навколо подібних до Сонця зірок.

ранні відкриття

З цієї та інших причин вчені спочатку обмежили пошуки екзопланет зірками, схожими на Сонце, але перші два відкриття в 1992 р ставилися до Пульсару (швидко обертовим залишкам світила, який загинув як наднова) під назвою PSR 1257 +12. Перша підтверджена екзопланета, що обертається навколо зірки (фото розміщено в статті), що відповідає цій вимозі, була відкрита в 1995 році. Нею стала 51 Pegasi b, маса якої порівнянна з масою Юпітера, і яка в 20 разів ближче до свого Сонця, ніж Земля. Це стало несподіванкою. Але ще одна дивина сталася за сім років до цього, завдяки якій стало ясно, що буде відкрито безліч екзопланет.

У 1988 році групою канадських вчених була виявлена планета розміром з Юпітер, рухається навколо Гамми Цефея. Але так як її орбіта була набагато менше орбіти Юпітера, вчені не заявили про остаточне виявленні. Астрономи не ризикнули припустити, що такі планети існують. Це настільки відрізнялося від нашої Сонячної системи, що вчені були вкрай обережні.

Від великих до малих

Майже кожна відкрита спочатку екзопланета - це величезний юпітероподобний (або ще більше) газовий гігант, що обертається на невеликій відстані від своєї батьківської зірки. Пояснюється це тим, що астрономи використовували техніку вимірювання радіальної швидкості, яка визначає ступінь «розгойдування» зірки при зверненні планет навколо неї. великі близько розташованих космічні тіла надавали настільки значний вплив, що його можна було легко виявити.

Відео: Євген Гришковець - Планета (повна відеоверсія вистави)

До епохи відкриттів екзопланет прилади могли виміряти тільки руху зірок з точністю до кілометра в секунду, що було недостатнім для виявлення їх коливань під впливом планет. Сучасні прилади здатні вимірювати швидкість до сантиметра в секунду, частково через підвищення точності обладнання, але також і через більшої досвідченості астрономів у виділенні з даних слабких сигналів.

Інформаційний вибух «Кеплера»

На сьогоднішній день налічується більше 1000 підтверджених екзопланет, виявлених одним супутником. Космічний телескоп «Кеплер» був виведений на орбіту в 2009 році і полював за населеними планетами протягом чотирьох років. У ньому використовувався метод, званий «транзитним» - вимірювалося затемнення зірки під час проходження перед нею космічного об`єкта.

«Кеплер» виявив достаток різних типів планет. Крім газових гігантів і тел земної групи, телескоп допоміг встановити існування нового класу «суперземель», розміри яких знаходяться в межах розмірів Землі і Нептуна. Деякі з них розташовані в жилих зонах своїх зірок, але астробіологи ще перевіряють розрахунки, щоб з`ясувати, як в таких світах може розвиватися життя.

У 2014 році астрономи «Кеплера» представили метод «перевірки численністю», який повинен був збільшити швидкість перекладу планет-кандидатів в статус підтверджених. Методика заснована на орбітальній стійкості - багато зірок затемнювалися через короткі проміжки часу, що могло бути викликано тільки планетами на малих орбітах, так як будь це зірки, вони б гравітаційно виштовхнули один одного з системи протягом декількох мільйонів років.

інші місії

Хоча супутники ( «Кеплер» і французький CoRoT), що полювали за екзопланетами, завершили свої початкові місії, вчені до цих пір обробляють отримані з їх допомогою дані, здійснюючи все нові відкриття. І без роботи вони не залишаться. Продовжують працювати супутники MOST і NASA TESS, а швейцарський CHEOPS і супутник ЄКА PLATO почнуть пошук транзиту з космосу найближчим часом. На Землі спектрограф HARPS 3,6-метрового телескопа Європейської південної обсерваторії в Чилі проводить доплеровській пошук коливань зірок, але в полюванні задіяно і безліч інших телескопів.

Одним із прикладів є Космічний телескоп НАСА Spitzer. Оскільки він чутливий в інфрачервоній області спектра, то здатний вимірювати температурний профіль екзопланети і дати уявлення про її атмосфері.

З більше 3000 відомих планет складно зупинити свій вибір на декількох з них. Невеликі тверді екзопланети в населеній зоні здаються кращими кандидатами, але астрономи виділяють інші, розширили наше уявлення про формування та розвитку інших світів.

Відео: Інша Земля, де вона? Чи є життя на інших планетах, чи існує двійник Землі у Всесвіті?

перші ластівки

51 Pegasi b. Як згадувалося вище, це була перша доведена екзопланета, що обертається навколо зірки сонячного типу. Володіючи половиною маси Юпітера, вона віддалена від центру системи на відстань Меркурія. Планета настільки близька до свого світила, що, швидше за все, одна її сторона знаходиться в приливному захопленні - вона постійно повернена до зірки.

HD 209458 b. Це була перша виявлена в 1999 році екзопланета (фото розміщено в статті), яка проходила транзитом повз своєї зірки (хоча при цьому використовувався метод Доплера), за якою послідували інші відкриття. Це перша планета за межами Сонячної системи, у якій були визначені параметри її атмосфери, в тому числі температурний профіль і відсутність хмар.

Варті уваги світи

55 Cancri е. Ця екзопланета - це, як то кажуть, «суперземля», яка рухається по орбіті навколо зірки, досить яскравою, щоб її можна було бачити неозброєним оком. Таким чином, астрономи можуть вивчати систему докладніше, ніж будь-яку іншу. Її «рік» становить всього 17 годин і 41 хвилину (це було встановлено, коли MOST спостерігав за системою протягом двох тижнів в 2011 році). Теоретики припускають, що 55 Cancri е може бути багата вуглецем і має діамантове ядро.

Відео: National Geographic: Океан без води

HD 80606 b. Дана екзопланета - це рекордсмен (на момент свого відкриття в 2001 році) по ексцентричності орбіти. Цілком ймовірно, що шлях її руху, схожий на орбіту комети Галлея, може бути пов`язаний з впливом іншої зірки. Крім того, така екстремальна орбіта є причиною надзвичайної мінливості навколишнього середовища планети.

WASP-33b. Була відкрита в 2011 році і має свого роду сонцезахисним шаром - стратосферой - який поглинає частину видимого і ультрафіолетового світла батьківської зірки. Планета не тільки рухається по орбіті в протилежному напрямку, але також викликає коливання світила, які реєструє супутник MOST.

Близнюки Землі

Kepler-442b. Дана екзопланета - це, як то кажуть, «двійник Землі». Своїми розмірами, масою та температурним режимом вона більше всіх схожа на нашу планету. Відкрита 6 січня 2015 року, вона знаходиться в сузір`ї Ліра на відстані 1,120 світлових років. Температура на поверхні цієї скелястої екзопланети становить -40 ° C. Її маса в 2,34 рази перевищує масу Землі, а гравітація на 30% більше. Планета знаходиться за межами зони, де діє приливний захоплення. В опублікованій в 2015 р роботі вона, поряд з Kepler-186f і 62f, була названої кращим кандидатом в потенційно заселені планети (див. Фото).

Екзопланета Kepler-78b. Вона обертається навколо зірки Кеплер-78. На час відкриття в 2013 р планета найбільше схожа на Землю за масою, радіусу і середньої щільності. Був виявлений не тільки її транзит на тлі світила, а й затемнення і відбите світло, відповідний орбітальним фаз. «Рік» екзопланети триває всього 8,5 години, т. К. Вона в 40 разів ближче до зірки, ніж відстань від Меркурія до Сонця.