Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь составляет более 100 миллиардов. Экзопланета - это планета, которая находится за пределами нашей солнечной системы. В настоящее время учеными открыта лишь малая их доля. О 10 самых невероятных планетах в этом посте.
Самая темная экзопланета - далекий, размером с Юпитер, газовый гигант TrES-2b.
Измерения показали, что планета TrES-2b отражает менее одного процента света, что делает ее чернее угля и естественно темнее любой из планет солнечной системы. Работа, посвященная этой планете, была опубликована в журнале Королевского Астрономического Общества Monthly Notices. Планета TrES-2b отражает меньше света даже чем черная акриловая краска, так что это поистине темный мир.
TrES-4
Самая большая планета из найденных во Вселенной - это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.
Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.
COROT-7b
Год на COROT-7b длится чуть больше 20 часов. Неудивительно, что погода в этом мире, мягко говоря, экзотическая.
Астрономы предположили, что планета состоит из литой и твердой горной породы, а не из замороженных газов, которые непременно выкипит при таких условиях.Температура по словам ученых падает с +2000 С на освещенной поверхности до -200 С на ночной.
WASP-12b
Астрономы увидели космический катаклизм: звезда поглощает собственную планету, которая оказалась в непосредственной близости от нее. Речь идет об экзопланете WASP-12b. Она была обнаружена в 2008 году.
WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром. Однако, в отличие от большинства других экзопланет, WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров (в 75 раз ближе чем Земля от Солнца).
Огромный мир WASP-12b уже заглянул в лицо своей смерти, утверждают исследователи. Самая главная проблема планеты - ее размеры. Она выросла до такой степени, что не может удержать свою материю против сил гравитации родной звезды. WASP-12b отдает свою материю звезде с огромной скоростью: шесть миллиардов тонн каждую секунду. В этом случае планета будет полностью уничтожена звездой примерно через десять миллионов лет. По космическим меркам, это совсем немного.
Kepler-10b
С помощью космического телескопа астрономы смогли обнаружить самую маленькую каменистую экзопланету, диаметр которой составляет около 1,4 диаметра Земли.
Новая планета получила обозначение Kepler-10b. Звезда, вокруг которой она вращается, находится на расстоянии около 560 световых лет от Земли в созвездии Дракона и похожа на наше Солнце. Относясь к классу «суперземель», Kepler-10b находится на довольно близкой к своему светилу орбите, совершая оборот вокруг него всего за 0,84 земных суток, при этом температура на ней достигает нескольких тысяч градусов Цельсия. По оценке учёных, при диаметре в 1,4 диаметра Земли Kepler-10b имеет массу 4,5 земных.
HD 189733b
Объект HD 189733b представляет собой планету, размерами похожую на Юпитер, которая обращается вокруг своей звезды на расстоянии 63 световых лет от нас. И хотя эта планета размерами походит на Юпитер, из-за близости к своей звезде она значительно горячее, чем господствующий газовый гигант нашей Солнечной системы. Как и для других найденных горячих юпитеров, вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением - планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период обращения равен 2.2 земных дня.
Kepler-16b
Анализ данных о системе Kepler-16 показал, что открытая в ней в июне 2011 года экзопланета Kepler-16b вращается сразу вокруг двух звезд. Если бы наблюдатель мог оказаться на поверхности планеты, то он увидел бы, как восходят и заходят два солнца, совсем как на планете Татуин из фантастической саги «Звездные войны».
В июне 2011 года ученые объявили, что в системе находится планета, которая получила обозначение Kepler-16b. Проведя в дальнейшем детальное исследование, они установили, что Kepler-16b вращается вокруг двойной звездной системы по орбите, примерно равной орбите Венеры, и совершает один оборот за 229 дней.
Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей, участвовавшим в проекте Planet Hunters, и профессиональных астрономов удалось обнаружить планету в системе из четырех звезд. Планета обращается вокруг двух звезд, вокруг которых в свою очередь обращаются еще две звезды.
PSR 1257 b и PSR 1257 c
2 планеты вращаются вокруг умирающей звезды.
Кеплер-36b и Kepler-36c
Экзопланеты Кеплер-36b и Kepler-36c - эти новые планеты обнаружены телескопом Кеплер. Эти необычные экзопланеты находятся поразительно близко друг к другу.
Астрономы обнаружили пару соседних экпланет с разными плотностями на орбитах очень близко друг к другу. Экзопланеты слишком близко к своей звезде и не находятся в так называемой "обитаемой зоне" звездной системы, то есть зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности, но они интересны не этим. Астрономов удивило очень близкое соседство этих двух совершенно разных планет: орбиты планет находятся так близко, как никакие другие орбиты ранее открытых планет.
В ясную ночь, когда световые помехи не являются серьезным фактором, небо выглядит захватывающе: просмотру открывается огромное количество звезд. Но, конечно, мы можем видеть всего лишь малую часть от звезд, которые на самом деле существуют в нашей Галактике. Что еще более поразительно, большинство из них имеют собственную систему планет. Возникает вопрос, сколько же всего экзопланет? Только в одной нашей Галактике должны существовать миллиарды внеземных миров!
Итак, давайте предположим, что восемь планет, которые существуют в пределах Солнечной системы, представляют собой среднее значение. Следующим шагом будет умножить это число на количество звезд, которые существуют в пределах Млечного Пути. Фактическое количество звезд в нашей Галактике является предметом некоторого спора. По существу, астрономы вынуждены проводить приблизительные оценки, поскольку мы не можем рассмотреть Млечный Путь извне. А с учетом того, что он находится в форме спирали с перемычкой, галактический диск наиболее трудно изучать из-за интерференции света от его многочисленных звезд. В результате оценка основывается на расчетах массы нашей Галактики, а также массовой доли звезд в ней. Исходя из этих данных, ученые подсчитали, что Млечный Путь содержит от 100 до 400 миллиардов звезд.
Таким образом, галактика Млечный Путь может иметь от 800 миллиардов до 3,2 триллиона планет. Однако для того, чтобы определить, сколько из них пригодны для жизни, мы должны учитывать количество экзопланет, изученных на данный момент.
По состоянию на 13 октября 2016 года астрономы подтвердили наличие 3397 экзопланет из 4696 потенциальных кандидатов, которые были обнаружены в период с 2009 по 2015 год. Некоторые из этих планет наблюдались непосредственно в процессе прямой визуализации. Тем не менее, подавляющее большинство было обнаружено косвенным образом с помощью методов транзита и радиальных скоростей.
Гистограмма показывает динамику обнаружения экзопланет по годам. Credit: NASA Ames/W. Stenzel, Princeton/T. Morton
В ходе первоначальной 4-летней миссии космический телескоп «Kepler» наблюдал около 150 000 звезд, которые главным образом относились к М-классу, также известному как красные карлики. Когда в ноябре 2013 года «Kepler» вошел в новую фазу миссии K2, он сместил акцент на изучение звезд K- и G-класса, которые почти такие же яркие и горячие, как Солнце.
По данным недавнего исследования, проведенного научно-исследовательским центром Эймса (NASA), «Kepler» обнаружил, что около 24% звезд M-класса могут иметь потенциально пригодные для жизни планеты сравнимые по размеру с Землей (те, которые не более чем в 1,6 раза превышают Землю по радиусу). На основании числа звезд М-класса в нашей Галактике могут существовать около 10 миллиардов потенциально пригодных для жизни, похожих на Землю миров.
Кроме этого, анализ результатов K2 предполагает, что около одной четверти больших звезд могут также иметь аналогичные Земле планеты, вращающиеся в пределах обитаемых зон. Таким образом, можно оценить, что только в Млечном Пути существуют буквально десятки миллиардов потенциально пригодных для развития жизни планет.
В ближайшие годы миссии космических телескопов «James Webb» и «TESS» будут способны обнаруживать меньшие планеты, вращающиеся вокруг тусклых звезд, и, возможно, даже определят, есть ли жизнь на какой-либо из них. После того, как эти новые миссии приступят к работе, мы будем иметь более точные оценки размера и количества планет, существующих в нашей Галактике. А до тех пор их расчетное число обнадеживает: шансы на внеземной интеллект весьма высоки!
Долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой, так как планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая - на расстоянии 4,36 световых года). Первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов.
Гипотетически существующий тип экзопланет - планета-океан с двумя спутниками в представлении художника
Сейчас такие планеты стали открывать благодаря усовершенствованным научным методам, зачастую на пределе их возможностей. На 20 января 2016 года достоверно подтверждено существование 2049 экзопланет в 1297 планетных системах, из которых в 507 имеется более одной планеты. Следует отметить, что количество надёжных кандидатов в экзопланеты значительно больше. Так, по проекту «Кеплер» на январь 2015 года числилось ещё 4175 надёжных кандидатов, однако для получения ими статуса подтверждённых планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.
Общее количество экзопланет в Млечный Путь в настоящее время оценивается не менее чем в 100 миллиардов, из которых ~ от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Также, согласно текущим оценкам, около 34 процентов солнцеподобных звёзд имеют в обитаемой зоне планеты, сравнимые с .
Экзопланета Gliese 581d в представлении художника
Подавляющее большинство открытых экзопланет обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство известных экзопланет - газовые гиганты и более походят на , чем на Землю. Очевидно, это объясняется ограниченностью методов обнаружения (легче обнаружить короткопериодичные массивные планеты).
Количество экзопланет, открытых разными способами: Радионаблюдение пульсаров Метод радиальных скоростей Транзитный метод Метод синхронизации Визуальное наблюдение Гравитационное линзирование Астрометрический метод
Исторически первым заявлением о возможности существования планетной системы у другой звезды было сообщение капитана Джейкоба (Capt. W. S. Jacob), астронома Мадрасской обсерватории (East India Company’s Madras Observatory), сделанное в 1855 году. В нём сообщалось о «высокой вероятности» существования «планетарного тела» в двойной системе 70 Змееносца. Позже, в 1890-х годах, астроном Томас Дж. Дж. Си из Чикагского университета и Военно-Морская обсерватория США подтвердили наличие в системе 70 Змееносца несветящего тела (невидимого спутника) с периодом обращения в 36 лет, однако расчёты Ф. Р. Мультона опровергают подтверждения, выполненные Си, доказывая неустойчивость подобной системы. Поэтому на данный момент (2014 год) существование планетной системы у звезды 70 Змееносца не признаётся наукой.
Анимация хронологии открытия экзопланет. Цвет точки означает метод открытия. Горизонтальная ось - размер большой полуоси. Вертикальная ось - масса. Для сравнения белым цветом обозначены планеты солнечной системы
Первые попытки найти планеты вне были связаны с наблюдениями за положением близких звёзд. Ещё в 1916 году Эдуард Барнард обнаружил красную звездочку, которая «быстро» смещалась по небу относительно других звёзд. Астрономы назвали её Летящей звездой Барнарда. Это одна из ближайших к нам звёзд, с массой в семь раз меньше солнечной. Исходя из этого, влияние на неё потенциальных планет должно было быть заметным. В начале 1960-х годов Питер Ван де Камп объявил, что открыл у неё спутник массой с Юпитер. Однако Дж. Гейтвуд в 1973 году определил, что звезда Барнарда движется без колебаний и, следовательно, массивных планет не имеет.
В конце 1980-х годов многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звёзд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.
Впервые внесолнечная планета (Тадмор) была найдена канадцами Б. Кэмпбеллом, Г. Уолкером и С. Янгом в 1988 году у оранжевого субгиганта Гамма Цефея A (Альраи), но её существование было подтверждено лишь в 2002 году.
В 1989 году сверхмассивная планета (или ) была найдена Д. Латамом около звезды HD 114762 A. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году.
Первые экзопланеты - Драугр и Полтергейст - были обнаружены у Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва .
В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды Гельвеций (51 Пегаса) с периодом 4,23 сут. Планета Димидий, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находится в непосредственной близости от светила. В среде астрономов планеты этого типа называют «горячими юпитерами».
В дальнейшем путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) было обнаружено несколько сотен экзопланет.
В августе 2004 года в системе звезды Сервантес (μ Жертвенника) была обнаружена первая планета - горячий Кихот. Она обращается вокруг светила за 9,55 суток, на расстоянии 0,09 а. е., температура на поверхности ~ 900 K (+626 °C), масса ~ 14 масс Земли.
Первая сверхземля, обращающаяся вокруг нормальной звезды (а не пульсара), была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Её масса - 7,5 масс Земли.
В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) кандидата в экзопланеты у коричневого карлика 2M1207.
13 ноября 2008 года впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы - снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Это 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 звёзд более поздних классов (F-M).
13 ноября 2008 года также впервые удалось обнаружить планету Дагон вокруг звезды Фомальгаут путём прямых наблюдений.
В 2011 году Дэвид Беннетт из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) объявил на основе наблюдений 2006-2007 годов на 1,8-метровом телескопе Университетской обсерватории Маунт-Джон в Новой Зеландии об открытии с помощью метода микролинзирования 10 одиночных юпитероподобных экзопланет. Правда, две из них могут быть высокоорбитальными спутниками ближайших к ним звёзд.
В сентябре 2011 года было объявлено об открытии двух экзопланет KIC 10905746 b и KIC 6185331 b любителями астрономии в рамках проекта Planet Hunters, предназначенного для анализа данных собранных телескопом «Кеплер». При этом упоминалось о 10 кандидатах в планеты, но на тот момент только два из них с достаточной степенью уверенности определялись учёными как экзопланеты. Планеты были найдены добровольными участниками проекта среди данных, которые профессиональные астрономы по тем или иным причинам отсеяли и если бы не помощь добровольцев, то эти планеты вероятно остались бы неоткрытыми.
5 декабря 2011 года телескопом Кеплер была обнаружена первая сверхземля в обитаемой зоне - Kepler-22 b.
20 декабря 2011 года телескопом Кеплер у звезды Кеплер-20 были обнаружены первые экзопланеты размером с Землю и меньше - Kepler-20 e (радиусом 0,87 земного и массой от 0,39 до 1,67 масс Земли) и Kepler-20 f (0,045 массы Юпитера и 1,03 радиуса Земли).
22 февраля 2012 года учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики на расстоянии 40 световых лет от Земли открыли первую суперземлю, предположительно являющуюся планетой-океаном - GJ 1214 b. Последние данные транзитных проходов позволяют судить о наличии у GJ 1214 b протяжённой водородно-гелиевой атмосферы, низком уровне метана и слое облаков на уровне давления 0,5 бар, что не соответствует свойствам атмосферы с устойчивым доминированием водяных паров. Период обращения планеты вокруг звезды - - 38 часов, расстояние составляет около 2 миллионов километров. Температура на поверхности планеты составляет примерно 230 °C. В 2015 году была обнаружена экзопланета, похожая на молодой Юпитер.
Кривая блеска звезды Kepler-6, изменение вызвано прохождением экзопланеты Kepler-6 b по диску звезды. По данным телескопа «Кеплер».
Прорабатываемые проекты:
Помимо космических миссий, в будущем планируется развивать наземные инструменты. К примеру, на строящемся Европейском чрезвычайно большом телескопе будет установлено оборудование, способное к изучению атмосферы экзопланет.
Взгляд художника на планету HD 189733 A b
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 существовало исключение . Дело в том, что до открытия системы 51 Пегаса в 1995 году 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, широко не распространено.
Предположительные размеры планет типа Сверхземля, в зависимости от их массы и химического состава. Примеры таких планет: Планета-океан, в значительной части состоящая из воды; Железная планета, Углеродная планета.
Планеты обнаружены приблизительно у 10 % звёзд, включенных в программы поисков. Их доля растёт по мере накопления данных и совершенствования техники наблюдения.
Сравнение Солнечной системы с системой 55 Рака
Поначалу большинством открытых экзопланет были планеты-гиганты (так как планеты других типов обнаружить труднее). Однако к настоящему времени (2012 год) открыто множество планет с массами порядка массы Нептуна и ниже. Из 2326 кандидатов, обнаруженных телескопом Кеплер, 207 имеют примерно земной размер, 680 имеет размеры суперземли , 1181 - Нептуна, 203 - размер, сравнимый с юпитерианским, и 55 - больший, чем у Юпитера.
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 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, звёзды которых содержат в два-три раза больше металлов, имеют намного большие ядра.
У экзопланет движущихся на орбитах с большим эксцентриситетом, внутреннее содержание которых включает в себя несколько слоев вещества, такие как пласты коры, мантии и вещество ядра, приливные силы могут высвобождать тепловую энергию, которая может способствовать созданию и поддержанию благоприятных для жизни условий на космическом теле, а их орбита, со временем, может эволюционировать в околокруговую.
Наиболее близкой по условиям к Земле экзопланетой, известной на 2009 год, является Глизе 581 c, температура на которой, по предварительным оценкам, находится в диапазоне 0-40 °C. Также теоретически на этой планете возможно существуют запасы жидкой воды (что подразумевает возможность существования жизни).
Ипсилон Андромеды d - это газовый гигант класса II, содержащий водные облака. Одним из открытых вопросов экзопланетологии является наличие у газовых гигантов массивных лун, способных удержать достаточно плотную атмосферу. До сих пор наблюдений наличия лун сделано не было. В представлении художника вокруг Ипсилон Андромеды d обращается луна, содержащая жидкий океан.
Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане
Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 A b
Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390L b (температура поверхности −220 °C), которая вращается вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования
Планетная система ε Эридана в представлении художника
Сравнение системы Kepler-11 с орбитами Меркурия и Венеры
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, и меньшие по размерам, на данный момент (август 2012 года), обнаружить возможно только транзитным методом.
Тщательное изучение спектра звезды WASP-9 с помощью высокоточного спектрометра HARPS выявило в нём следы второго звёздного спектра. Таким образом, планеты WASP-9 b не существует.
Люди издавна мечтали, что рано или поздно в космосе, в обозримой близости от нас, обнаружится жизнь, пусть даже и в форме, не похожей на нашу. Многочисленные фантастические повести и рассказы, фильмы о встрече представителей Земли и внеземных цивилизаций будоражат воображение и пользуются неизменным успехом.
Среди множества космических объектов особое внимание ученых привлекают так называемые экзопланеты как потенциальные объекты для зарождения и развития внеземных форм жизни. Что же они собой представляют?
Впервые о возможности существования планетарных систем у других звезд сообщил в 1855 году астроном обсерватории Мадраса капитан Джейкоб. Речь шла о системе двойной звезды 70 Змееносца. Гипотеза была опровергнута более поздними исследованиями, проведенными в 90-х годах ХІХ столетия, однако прецедент был создан, и начало поиску планетных систем вне пределов Солнечной системы было положено.
На протяжении ХХ столетия периодически совершались «открытия», которые не находили подтверждения позднее. И лишь в 1988 году канадскими учеными была открыта внесолнечная планета у звезды Гамма Цефея A (Альраи). Впрочем, на подтверждения этого удивительного открытия ушли годы, и ее существование было подтверждено только в 2002 году. Поэтому первенство все же принадлежит швейцарским астрономам Дидье Кело и Мишелю Майору, которые в 1995 году открыли первую внеземную планету - у звезды 51 Пегаса.
Что такое экзопланета? Это небесное тело, подобно Земле, вращающееся вокруг своего светила - звезды. На сегодняшний день их открыто около трех тысяч. Подавляющее большинство из них - газовые гиганты, подобные нашим Юпитеру, Нептуну и Сатурну, но значительно превышающие их по массе. Жизнь на таких раскаленных небесных телах в привычном нам понимании, то есть в белковой форме, скорей всего, отсутствует.
На январь 2018 года официально подтверждено существование 3726 экзопланет, и около тысячи этих небесных тел еще ожидают официального подтверждения своего статуса с помощью земных телескопов.
Гигантские газовые гиганты классифицируют в зависимости от их температуры и особенностей атмосферы, по внешнему виду. Всего выделяют пять классов:
Приведенная выше классификация была предложена астрофизиком из Университета Аризоны Давидом Сударским.
Намного больше шансов обнаружить жизнь на других планетах чужих звездных систем - тех, что подобны нашей Земле. Что такое экзопланета земного типа? Это небесное тело, состоящее не из раскаленных газов, а твердое, меньших размеров, чем газовые гиганты. Из-за их относительно небольших размеров такие экзопланеты сложнее обнаружить, поэтому их известно не так много, как газовых гигантов - немногим более двухсот.
Еще примерно семьсот имеют размеры так называемой суперземли. Под этим термином понимают небесные тела, масса которых составляет до 10 земных. Разница между ними и газовыми гигантами четко не определена, она составляет примерно 10 земных масс. В качестве примера «пограничной» экзопланеты можно привести Mu Arae c, или Мю Жертвенника с - планету-гигант, которая вращается вокруг желтого карлика в созвездии Жертвенника, открытую в 2004 году. Ее масса составляет примерно 0,33 массы Юпитера. Материнские звезды суперземель - это обычно красные или желтые карлики.
В настоящее время известно несколько методов поиска потенциально обитаемых планет в иных звездных системах. Наилучшие результаты достигается при их сочетании, так как некоторые из них работают только при наличии определенных специфических условий. Основные из них описаны ниже.
Подразумевает измерение радиальных скоростей звезд с помощью спектометра. С помощью спектрометрического метода можно обнаружить планеты-гиганты и экзопланеты, подобные Земле, расположенные вблизи своей звезды, масса которых как минимум в несколько раз больше земной. Связано это с тем, что вращение этих небесных тел становится причиной доплеровского смещения спектра звездного светила. Согласно статистике, с помощью этого метода было открыто уже более 600 экзопланет.
Заключается в изучении колебаний свечения звезд во время прохождения перед их диском гипотетических планет. С его помощью можно вычислить размеры планеты, сочетание же его с первым методом дает представление о плотности небесного тела. Это, в свою очередь, позволяет предположить наличие у него атмосферы. Статистика свидетельствует, что благодаря транзитному методу было открыто около двух сотен планет.
Подобно транзитному, для использования которого необходимо, чтобы наблюдатель и орбита экзопланеты находились в одной плоскости, для этого метода также нужны определенные условия. Он будет эффективен при наличии между земным наблюдателем и звездой другой звезды, играющей роль своеобразной линзы. Позволяет обнаружить у звезды-линзы экзопланеты, работает для тел с небольшой массой. Но применяется он, в силу особых требований, выдвигаемых к расположению небесных тел, ограниченно. Этим способом было открыто около полутора десятков планет.
Основан на изменениях в движении звезд под действием собственных планет. Позволяет определить с достаточной точностью массы экзопланет.
Выше перечислены не все известные методы обнаружения экзопланет, а те, с помощью которых было совершено больше открытий, что доказало их эффективность.
Открытым экзопланетам принято давать названия, производные от их светила - звезды, вокруг которой они вращаются. При этом к названию звезды добавляется буква латинского алфавита, начиная с b, так как а указывала бы на саму звезду. Пример: 51 Пегаса b. Следующей открытой в звездной системе планете присваивается последующая буква алфавита. Получается, что имя экзопланеты ничего не говорит ни о ее свойствах, ни о ее удаленности от звезды, а сообщает лишь о порядке ее открытия в звездной системе. И только в том случае, если открывают две экзопланеты одновременно в одной системе, им присваивают буквы в названиях, исходя из расстояния от звезды.
До открытия в 1995 году звездной системы Пегаса экзопланетам давались названия, состоящие из сложных комбинаций латинских букв и цифр. Кроме того, некоторые из них имели собственные имена, часто связанные с мифологией. В 2015 году голосованием Международного астрономического союза эти названия были закреплены официально. Всего их получили 31 экзопланета и 14 звезд.
На сегодняшний день экзопланеты обнаружены примерно у 10 % звезд, вокруг которых велись поиски.
Приведем краткий список известных звездных систем, имеющих экзопланеты:
Конечно, этот список экзопланетных систем - неполный, на сегодняшний день их известно намного больше.
В апреле прошлого, 2017 года, западноевропейские астрономы впервые обнаружили у экзопланеты земного типа следы атмосферы. Речь идет о небесном теле GJ 1132b, которое вращается вокруг звезды - красного карлика Глизе 1132. Расстояние до нее от Земли составляет 39 световых лет (12 парсек). Радиус экзопланеты GJ 1132b больше нашей планеты на 20%, а ее масса составляет 1,6 земной. Подразумевается, что ее состав близок к составу земных пород, а поверхность - твердая, скалистая. Это самая близкая к нам планета земного типа.
Согласно данным спектрального анализа, атмосфера этой экзопланеты состоит из смеси метана и водяного пара. Температура в верхних ее слоях приблизительно равна 260 градусам Цельсия, но, предполагается, что у поверхности она еще выше, то есть условия на этой экзопланете еще жарче, чем на Венере.
Это ближайшая экзопланета к нашей Солнечной системе, имеющая атмосферу. Ученые-астрономы назвали это открытие одним из самых важных за последние годы.
В статье было рассказано о том, что такое экзопланеты, рассмотрены их виды, правила наименования. Подводя итог, можно сказать, что эпоха массового открытия экзопланет в конце ХХ - начале ХХІ века только начинается. На сегодняшний известны несколько эффективных способов обнаружения этих небесных тел, но все они имеют ту или иную степень погрешности. Наилучший результат дает сочетание нескольких методов обнаружения экзопланетных систем. При этом большинство таких открытий требует подтверждения, которого приходится ждать несколько лет, а то и десятков лет.
Результаты открытий, совершенных земными наблюдателями, позволяют откорректировать наблюдения из космоса. Так, в ходе проекта Гая (Gaia), который был начат в 2013 году, на орбиту Земли выведен спутник, несущий на себе космический телескоп. Основной задачей проекта являлось уточнение звездных карт и масс известных экзопланет, открытых до этого времени. Миссия рассчитана на пять лет, и вполне возможно, нас ждут новые потрясающие открытия - удивительные звезды и новые экзопланеты, на одной из которых может существовать внеземная форма жизни…
>– планеты за пределами Солнечной системы: обнаружение и характеристика, первые открытия, классификация, методы поиска, список, Кеплер и Джеймс Уэбб.
Экзопланетами называют миры, расположенные вне нашей Солнечной системы. За последние 20 лет были найдены тысячи чужих планет при помощи мощного космического телескопа Кеплер НАСА. Все они отличаются по размерам и орбитам. Некоторые – гиганты, вращающиеся очень близко, а другие – ледяные или же скалистые. Но космические агентства сосредоточены на конкретном виде. Они ищут экзопланеты размера Земли и с расположением в зоне обитаемости.
Зона обитаемости – идеальная дистанция между планетой и звездой, позволяющая поддерживать нужную температуру для образования жидкой воды. Первые наблюдения основывались только на балансе тепла, но сейчас учитываются и прочие факторы, вроде парникового эффекта. Конечно, это «размывает» границы зоны.
В августе 2016 года ученые заявили, что нашли подходящий кандидат в экзопланеты земного типа возле звезды Проксима Центавра. Новый мир назвали Проксима b. Он превосходит Землю по массивности в 1.3 раза (скалистый). Отдален от звезды на 7.5 миллионов км, а на орбиту тратит 11.2 дней. Это значит, что планета заблокирована – всегда повернута к звезде одной стороной (как в случае с земным спутником).
Хотя официально наличие экзопланет не подтверждали до 1990-х годов, астрономы знали, что они там есть. И это не строилось на фантазиях и сильном желании. Достаточно было посмотреть на медлительность вращения нашей звезды и планет.
Ученые владели главным механизмом – история появления Солнечной системы. Они знали, что существовало газовое и пылевое облако, не выдержавшее давления собственной гравитации и рухнувшее в себя. В момент крушения появилось и . Сохранение углового момента обеспечило ускорение для будущей звезды. Солнце вмещает 99.8% массы всей системы, а у планет – 96% момента движения. Поэтому исследователи не уставали удивляться медлительности нашей звезды.
Они начали искать исключительно звезды, напоминающие нашу. Но ранние находки в 1992 году неожиданно привели к пульсару (мертвая звезда с быстрой скоростью вращения после взрыва сверхновой) – PSR 1257+12. В 1995 году обнаружился первый мир – 51 Пегаса b. По размеру напоминал , но располагался ближе к своей звезде. Это было удивительное и шокирующее открытие. Но прошло 7 лет, и мы нашли новую планету, намекающую на то, что Вселенная богата на миры.
В 1998 году команда из Канады заметила мир образца Юпитер возле Гамма Цефея. Но ее орбитальный путь был намного меньше, чем у Юпитера, и ученые не претендовали на исследование находки.
Методы регистрации экзопланет
Астрофизик Сергей Попов о транзитных планетах, явлении гравитационного линзирования и телескопе Gaia:
Первые открытые экзопланеты представляли собою газовых гигантов (как Юпитер). Тогда ученые использовали методику лучевых скоростей. Она вычисляла уровень «раскачивания» звезды. Этот эффект создавался, если рядом с ней были планеты. Крупные экземпляры имеют большую массивность, а потому их присутствие обнаружить проще.
Перед тем как вступить в активное исследование экзопланет, земные инструменты умели измерять движение звезд до км/с. Это слишком слабо, чтобы уловить колебание, вызванное планетой. Сейчас существует более тысячи найденных миров, обнаруженных космическим телескопом Кеплер. Оказался на орбите в 2009 году и охотился 4 года. Он вышел на новую методику – «транзит». То есть, измеряет уровень уменьшения яркости звезды в момент, когда перед ней появляется планета и затеняет. Ниже показана схема, где сопоставляются методы поиска и количество открытых экзопланет.
В 2014 году появилась еще одна техника – «тест на множественность», способный ускорять процесс подтверждения кандидатуры в экзопланету. Базируется на орбитальной устойчивости. Большинство звездных транзитов связаны с наличием на орбите малых планет. Но многократно затмевающие звезды могли имитировать этот эффект и выгонять друг друга гравитацией из системы.
 Горячие Юпитеры
Это газовые гиганты, напоминающие массу Юпитера, но совершающие обороты слишком близко к звезде-хозяину. Из-за этого происходит резкий скачок температуры (7000°C). Для ученых было настоящим сюрпризом обнаружить, что этот вид довольно распространен, так как ранее полагали, что такие планеты должны вращаться во внешней линии. |
 Пульсарная планета
Такие объекты совершают орбитальные проходы вокруг нейтронных звезд – остаточные ядра крупных звезд, то есть, все, что сохранилось после взрыва сверхновой. Нет сомнений, что ни одна планета не переживет такое событие, поэтому они формируются уже после. |
|
|
 Суперземля
Это скалистые планеты, превосходящие земную массу в 10 раз. Сама приставка «супер» намекает лишь на характеристики размера, а не какие-то планетарные особенности. Поэтому среди них встречаются и газовые карлики. Первыми найденными суперземлями были два объекта, совершающих обороты вокруг пульсара PSR B1257 + 12.
|
 Эксцентрические планеты
В нашей , планеты по большей части имеют довольно равномерные круговые орбиты. Однако, экзопланеты, найденные до сих пор, могут иметь гораздо более эксцентричные орбиты, двигаясь то близко, то в отдаление от звезды. Если идеальный круг имеет значение эксцентриситета равное ноль, то примерно половина экзопланет имеет эксцентриситет 0,25 или более. Эти эксцентричные орбиты могут привести к довольно экстремальным тепловым волнам. Например, HD 80606b, которая примерно в четыре раза больше Юпитера и находится на расстоянии примерно в 200 световых лет от Земли, имеет эксцентриситет примерно 0,93. Таким образом, орбитальное расстояние HD 80606b меняется в промежутках от орбитального расстояния Земли до орбитального расстояния Меркурия. |
 Газовые и ледяные гиганты
К газовым относят те, что напоминают Юпитер и Сатурн. Из элементов присутствуют водород и гелий, окружающие скалистое или металлическое ядро. У ледяных, вроде Нептуна и Урана, намного меньше этих элементов, зато заметны более тяжелые. К этим типам относятся примерно 2/3 найденных экзопланет. |
 Планета-океан
Эти объекты полностью укрыты водным слоем. Скорее всего, с самого начала это были ледяные миры, появившиеся на большой удаленности от звезды. Но что-то заставило их приблизиться. Температура поднялась и лед трансформировался воду. |
 Хтоническая планета
Изначально были газовыми гигантами, которым не повезло подойти слишком близко к звезде. Из-за этого атмосферы выгорела, оставив лишь металлическое или скалистое ядро. На поверхности может течь лава. Суперземли и хтонические планеты похожи, поэтому их иногда путают. |
|
Их еще называют «сиротами», так как не располагают главной звездой. Находятся в изоляции, потому что по какой-то причине их выбросило из системы. Ученым удалось найти всего несколько примеров, но полагают, что этот тип распространен. |
Земные приборы активно работают над поиском. У нас есть MOST и TESS НАСА, CHEOPS (Швейцария) и спектрограф HARPS. Не стоит забывать о телескопе Спитцер. Он идеален тем, что настроен на инфракрасный диапазон и способен вычислять экзопланеты по температуре и даже характеризовать атмосферные показатели. Ниже представлен список экзопланет, пригодных для жизни.
Мы располагаем двумя тысячами планет за пределами Солнечной системы, поэтому сложно выбрать несколько примеров. Конечно, выделяются небольшие и расположенные в зоне обитания. Но стоит вспомнить еще 5 объектов, способствующих нашему пониманию эволюционного планетарного пути.
- 51 Пегаса b – первая найденная планета, обладающая половиной массы Юпитера. Ее орбитальный путь приравнивается к маршруту Меркурия. Удаленность от звезды мала, поэтому находится в заблокированном состоянии (одна сторона всегда повернута к звезде).
- 55 Рака e – суперземля возле звезды, чья яркость позволяет наблюдать ее невооруженным глазом. Это очень хорошо, так как дает ученым возможность исследовать детали чужой системы. На один орбитальный проход уходит 17 часов и 41 минута. Объект может обладать алмазным ядром и большим количеством углерода.
- WASP-33b – интересная планета с заметной защитной оболочкой. Речь идет о стратосфере, впитывающей видимое и ультрафиолетовое свечение звезды. Ее нашли в 2011 году. Орбитальное движение противоположно звездному, что создает ощутимые вибрации.
- HD 209458 b – первая, которую удалось найти при помощи звездного транзита в 1999 году. Она также стала первой, у которой выявили атмосферную характеристику вместе с температурными показателями и отсутствием облачных формирований.
- HD 80606 b – считалась самой необычной планетой из-за странностей в орбите (будто проход кометы Галлея вокруг нашей звезды). Скорее всего, на это влияет еще одна звезда. Нашли в 2001 году. Изучите список экзопланет земного типа с указанием звезды-хозяина и расстояния от Солнца.
| Имя | Изображение | Жизнепригодность | Звезда | Расстояние от Солнца |
| Альфа Центавра B b | 1 | Предполагаемая температура поверхности: 1200 °C | Альфа Центавра B | 4,37 |
| Gliese 876 d | 2 | Предполагаемая температура поверхности: 157-377°C | Gliese 876 | 15 |
| Gliese 581 e | 3 | Из-за слишком высокой температуры скорее всего не имеет атмосферы | Gliese 581 | 20 |
| Gliese 581 c | 4 | Сомнительна. Скорей всего находится вне обитаемой зоны | Gliese 581 | 20 |
| Gliese 581 d | 5 | Возможная психропланета. Находится внутри обитаемой зоны | Gliese 581 | 20 |
| Глизе 667 Cc | 6 | Возможная мезопланета | Gliese 667C | 22 |
| 61 Девы b | 7 | 61 Девы | 28 | |
| HD 85512 b | 8 | Возможная Термопланета. Считалась наиболее жизнепригодной экзопланетой до открытия Глизе 667 Cc. | HD 85512 | 36 |
| 55 Cancri e | 9 | Слишком высокая температура из-за близости к звезде | 55 Cancri | 40 |
| HD 40307 b | 10 | Слишком высокая температура из-за близости к звезде | HD 40307 | 42 |
| HD 40307 c | 11 | Слишком высокая температура из-за близости к звезде | HD 40307 | 42 |
| HD 40307 d | 12 | Слишком высокая температура из-за близости к звезде | HD 40307 | 42 |
Посмотрите увлекательные видео про экзопланеты, чтобы исследовать их строение, внутренний состав, классификацию, особенности атмосферы и расположение в зоне обитаемости.
Внутреннее строение экзопланет
Астрофизик Сергей Попов о веществах планетарных недр, типах экзопланет и зависимости плотности от размера:
Атмосферы экзопланет
Астрофизик Сергей Попов о способах изучения атмосферы, структуре внешних слоев газовой оболочки планет и горячих юпитерах:
Зона обитаемости
Астрофизик Сергей Попов о параметрах зоны обитаемости, парниковом эффекте и перспективах поиска жизни на экзопланетах:
Как удается найти мир, по размеру напоминающий нашу планету, если он скрывается за десятками световых лет? И насколько сложно отыскать экзопланету земного типа с потенциалом для жизни? Вся грандиозность поставленной проблемы становится понятнее, если вспомнить, что крупные звезды кажутся всего лишь небольшими яркими точками. Некоторые даже в мощные телескопы не удается разглядеть.
Планеты достигают лишь небольшой части от звездной массы. Из-за этого ядерный синтез не активируется. В таком случае миры очень крошечные и темные, что еще больше усложняет работу исследователей. Приплюсуйте к этому и тот момент, что планеты обнаруживаются рядом с яркими звездами, часто закрывающие их своим свечением.
Но для ученых нет ничего невозможного и они всегда находят обходные пути. Если планету нельзя увидеть в прямое наблюдение, то остаются приметные звезды, которые влияют на орбитальный путь планеты. В начале 20-го века астрономы выявили конкретные критерии поиска, но только в последнее время телескопы достигли нужной чувствительности, чтобы применить их на практике и не ошибаться. Какие же есть методы? Перечислим их:
С развитием техники ученым удается открывать все больше экзопланет, чье количество начинает исчисляться уже тысячами. Именно поэтому важно уметь группировать объекты, чтобы разбираться в характеристиках. Но у нас до сих пор мало информации о далеких планетах, поэтому само определение остается неточным.
Астрофизик Сергей Попов об открытии экзопланет, астрономическом спутнике «Кеплер» и спектральных измерениях
Спутники экзопланет
Астрофизик Сергей Попов об образовании Луны, методах регистрации спутников и потенциальной обитаемости экзолун:
Давайте разберемся в том, что такое планета. В 2006 году вышел документ Международного астрономического союза (МАС), в котором говорилось, что объект для планетарного статуса должен соответствовать нескольким критериям:
Эти условия появились только после того, как Майк Браун обратил внимание на несколько миров на окраине Солнечной системы. По размеру они напоминали . Пришлось пересмотреть определение и Плутон автоматически перенесли в категорию карликовых планет.
Важно отметить, что это решение не восприняли с энтузиазмом и одобрением. За Плутон заступались не только ученые, но и простые люди. Особенно сильно протестовал Алан Стерн. Он был главным исследователем миссии «Новые горизонты», посетившей Плутон в 2015 году. Он много раз заявлял, что «устранить чужеродные объекты» – слишком расплывчатое требование. Ведь на Земной орбите есть астероиды. Да и фото продемонстрировали сложный и интересный мир, на котором видны горы, замороженные озера и прочие планетарные атрибуты.
Но в МАС отказались что-то менять и сказали, что карликовые планеты представляют такой же научный интерес. Они также упомянули такие крупные тела, как и , на которых заметно много интересных особенностей.
В 2017 году Стерн и несколько других ученых предложили более усовершенствованное определение: «Планета – субзвездный массивный объект, лишенный ядерного синтеза и обладающий достаточной собственной гравитацией, чтобы сформировать сфероид».
Первую экзопланету заметили в 1992 году недалеко от PSR B1257+12 (пульсар). А вот планету у звезды главной последовательности (51 Пегаса b) обнаружили в 1995 году. С того момента телескопу Кеплер удалось отыскать тысячи «земных» планет и проживающих в зоне обитаемости (есть необходимые условия для того, чтобы вода сохранялась в виде жидкости).
Но он также выявил широкое разнообразие планет. Например, были распространены горячие юпитеры. Некоторые были невероятно древние. Достаточно вспомнить PSR 1620-26 b, которая уступает по возрасту Вселенной всего на миллиард лет. Есть те, кому не повезло проживать чересчур близко к звезде, и их атмосфера напоминает ад на Венере. Были найдены экземпляры, которым удается совершать обороты вокруг двух или даже трех звезд сразу.
Конечно, становится понятно, что при таком планетарном разнообразии очень сложно следовать единой системе классификации. Прежде всего исследователи учитывают предрасположенность к наличию жизни. Такие числятся в списке обитаемых экзопланет.
Вот только для этого нужно знать два параметра: массу и орбиту. К сожалению, современная техника все еще не обладает необходимой мощностью, чтобы изучать чужие атмосферы, если только объект не расположен близко и недостаточно крупный. Но все может измениться с появлением в 2018 году телескопа Джеймс Уэбб.
Многообразие планет
Астрофизик Сергей Попов о газовых и ледяных гигантах, системах двойных звезд и одиночных планетах:
Какие существуют типы экзопланет и что собою представляет классификация? Наверное, самая популярная та, которой пользовались в «Звездном Пути»: населенная планета – класс М. Следуя этой схеме, имеем:
Если взять научные схемы, то для распределения используют массу или разнообразие элементов. Массу получают на основе наблюдений в телескоп. Ее вычисляют по лучевой скорости, улавливаемой спектрографами. В таком случае, классификация выглядит так:
Малые планеты, спутники и кометы:
Земная группа (скалистые):
Газовые гиганты:
Эволюция экзопланет
Астрофизик Сергей Попов об изменениях орбит планет, сверхземле в Солнечной системе и превращении звезды в красного гиганта:
Современные методы изучения экзопланет
Астрофизик Сергей Попов об открытии экзопланет, астрономическом спутнике «Кеплер» и спектральных измерениях:
Планета-сирота
