Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 24.05.2018

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Какой смысл вкладывается в слово "экзопланета"?

shortstoryf

Если ясной ночью вы выйдете на улицу и посмотрите на звёздное небо, то можете смело утверждать такие вещи, о которых наши предки не могли даже и мечтать. Одна из них является утверждением о том, что каждая звезда, которую вы наблюдаете, вероятно, обладает по крайней мере одной планетой.

Миры, вращающиеся вокруг других звёзд, называют экзопланетами, они имеют большое разнообразие размеров, от газовых гигантов, крупнее Юпитера, до небольших, каменных планет, размерами с Землю или Марс. они могут быть достаточно горячими для того, чтобы металл в них закипел, или холодными, чтобы обладать областями вечной мерзлоты. Эти планеты могут вращать так близко от своих звёзд, что их год длиться лишь несколько земных дней. другие могут вращаться сразу вокруг двух солнц, некоторые экзопланеты являются очень тусклыми одиночками, блуждающими по галактике в постоянной темноте.

То, что мы видим ночью, является диском нашей Галактики Млечный Путь. Его спиральные рукава, вероятно, содержат приблизительно 400 миллиардов звёзд, и наше Солнце находится среди них. И если у каждой из этих звёзд есть не одна планета, а, как у Солнечной Системы, целая система, то количество планет в Галактике принимает действительно астрономические значения — порядка триллионов объектов.

Млечный Путь

Диск Млечного Пути в небе над обсерваторией Ла-Силья в Чили. В нём скрыты триллионы планет, большая часть которых, как ожидается, будет найдена. Источник: ESO/S. Brunier

Мы, люди, размышляем о таких вещах уже в течение тысяч лет, но наше поколение является первым, которое знает наверняка, что экзопланеты действительно существуют, пусть и не так близко. Самая близкая к нам звезда под названием Проксима Центавра, как недавно выяснили специалисты, обладает по крайней мере одной планетой, вероятно, твёрдой. Звезда находится от Солнца на расстоянии 4.5 светового года, что равно более чем 40 триллионам километров. Но всё же большая часть экзопланет, обнаруженных до сегодняшнего дня, расположена ещё дальше — на расстоянии сотен или тысяч световых лет.

Но есть и плохие новости: по что человечество не имеет никакого способа, чтобы достигнуть этих планет, и уже тем более мы не сможем на их тропинках оставить свои следы в ближайшее время. Но есть и хорошие новости. Уже сейчас мы сможет посмотреть на них, измерить их температуру, исследовать атмосферу и, возможно, однажды обнаружить признаки жизни, которая может быть скрыта в тех пикселях света, в которых сейчас запечатлены эти далёкие миры.

Первой экзопланетой, показавшей себя человечеству, стал объект 51 Пегаса b — горячий Юпитер, расположившийся на расстоянии 50 световых лет от нас, который тесно вращается от звезды 51 Пегаса, её год составляет 4 земных дня. Её обнаружили в 1995 году, именно тогда совершенно внезапно экзопланеты стали реальностью.

Экзопланета

На этой иллюстрации показана каменная экзопланета, которую будут изучать телескопы «Уэбб» и TESS. Источник: ESO/M. Kornmesser

Но ещё до этого времени уже появлялись некоторые технические намёки на существование экзопланет. Так, существование планеты, которая сейчас известна как Тадмор (Tadmor), было предсказано ещё в 1988 году, а косвенно её открыли в 1992 году. Десять лет спустя удалось точно подтвердить, что эта планета существует в двойной системе оранжевого субгиганта Гамма Цефея A. Официальное наименование эта экзопланета получила следующее: Гамма Цефея A b. В начале 1992 года была обнаружена система из трёх планет, вращающихся вокруг пульсара, расположившегося на расстоянии 2300 световых лет от нас. Пульсарами называют очень плотные, быстровращающиеся остатки мёртвых звёзд, из-за чего все экзопланеты, входящие в их системы, получают катастрофические дозы излучения.

Сейчас же можно сказать, что мы живём во вселенной экзопланет. Количество подтверждённых объектов достигло 3700 и это число постоянно растёт. И эта выборка лишь из небольшого участка галактики. В течение следующего десятилетия количество обнаруженных планет может подняться до десятков тысяч, поскольку постоянно увеличивается мощность и число роботизированных телескопов, способных регулярно изучать космос.

Как мы этого добились?

Мы стоит перед пропастью научной истории. Эра раннего исследования и первого подтверждённого обнаружения экзопланеты прошла и уступает место следующей фазе. Более современные и более точные телескопы в космосе и на Земле готовы окунуться в эту неизведанную глубину. Новые приборы смогут охватывать не только более широкую область пространства в максимальных деталях, но и будут способны пристально всматриваться в глубь отдельных объектов. Некоторые будут заниматься работой по ещё более точной переписи населения этих далёких экзопланет, уточняя их разнообразие размеров и топов. Другие телескопы будут проводить более точный анализ индивидуальных планет, их атмосфер и потенциала существования неких форм жизни.

Прямое наблюдение экзопланета, то есть получение их фактического изображения, будет играть всё большую роль, хотя все текущие знания о текущем состоянии этих объектов были получены по большей части посредством косвенных наблюдений. Эти наблюдения включают в себя два основных метода: метод радиальных скоростей и метод транзитов.

Метод радиальных скоростей называют ещё методом колебаний, потому что его принцип основан на изменении положения звезды по мере того, как предполагаемая экзопланета вращается вокруг неё по орбите и влияет на неё своей гравитацией. Величина отклонения звезды много может сказать о весе или массе планеты. Именно с помощью этого метода и было предположено в 1995 году существование экзопланеты у звезды 51 Пегаса. К настоящему времени наземные телескопы методом радиальных скоростей обнаружили почти 700 экзопланета.

Экзопланеты HR 8799

Изображения четырёх экзопланет, каждая из которых крупнее Юпитера, вращающиеся вокруг молодой звезды HR 8799. Источник: Jason Wang/Christian Marois

Но подавляющее большинство экзопланет было обнаружено другим способом, который фиксирует тень экзопланеты или очень слабое изменение светимости звезды, когда планета для наблюдателя с Земли проходит по диску звезды. Именно такое пересечение диска планеты и диска звезды астрономы называют транзитом. Величина падения светимости звезды точно указывает на диаметр диска планеты

Космический телескоп «Кеплер», запущенный в 2009 году обнаружил почти 2700 подтверждённых экзопланет именно эти методом. Теперь, работая в рамках миссии K2, он продолжает увеличивать количество обнаруженных объектов, хотя его миссия скоро полностью завершится, потому что запасы топлива стремятся к нулю.

У каждого метода есть свои плюсы и свои минусы. Выявление колебания звезды обеспечивает понимание массы планеты, но не даёт информации о её охвате или диаметре. Выявление транзита экзопланеты раскрывает её диаметр, но не массу.

Но когда разнообразные методы исследования используются вместе, мы можем изучить статистику целых планетарных систем без прямого наблюдения за самими планетами. Самый яркий пример таких исследований — обнаружение планетарной системы TRAPPIST-1, расположившейся на расстоянии 40 световых лет от нас. В этой системе были обнаружены сразу семь планет размером с Землю, вращающиеся вокруг красного карлика.

Система планет TRAPPIST-1 была исследована как с помощью наземных обсерваторий, так и с помощью космических телескопов. С помощью последних удалось понять не только диаметры экзопланет, но и слабое гравитационное влияние, которое оказывают эти планеты друг на друга. Благодаря этому учёным удалось определить массу каждой планеты.

Таким образом, теперь мы знаем, как определить массы и диаметры планет у других звёзд. Ещё мы понимаем количество энергии, излучаемое звездой и достигающее поверхности этих планет, позволяя учёным оценить их температуры. Мы можем даже провести приемлемые оценки количества света и предположить цвет неба, как если бы мы оказались на их поверхности. И, хотя, остаётся очень много неизведанного об этих семи мирах, включая то, обладают ли они атмосферами или океанами, ледяной корой или просто ледниками, система TRAPPIST-1 на сегодняшний день является самой известной солнечной системой кроме нашей.

Куда мы идем?

Экзопланеты миссии

Иллюстрация настоящих и будущих миссий и обсерваторий в программе поиска экзопланет НАСА. Источник: NASA

На подходе следующее поколение космических телескопов. Первая ласточка — запуск космического аппарата TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), который будет заниматься поиском экзопланет транзитным методом. Этот экстраординарный инструмент должен провести обзор почти всего неба и изучить близкие и яркие звёзды в поисках экзопланет проходящих транзитом. Получается, что телескоп «Кеплер» уже передал эстафетную палочку будущих открытий аппарату TESS и теперь спокойно может уходить на покой.

TESS, в свою очередь, выявит наиболее подходящих кандидатов для более подробного исследования с помощью будущего космического телескопа имени Джеймса Уэбба, старт которого перенесён на 2020 год. Телескоп «Уэбб» должен развернуть на орбите гигантское, сегментированное, собирающее свет зеркало, которое разработано специально для того, чтобы улавливать свет непосредственно от самих планет. После этого полученную информацию можно разделить на цветовые спектры, своего рода штрих код, показывающий то, какие газы присутствуют в атмосфере планеты. Среди целей будущего телескопа значатся суперземли, то есть планеты, более крупные, чем наша Земля, но меньше Нептуна. Некоторые такие объекты вполне могут оказать каменными, то есть увеличенными версиями нашей Земли.

Об этих больших планетах известно мало, в особенности то, могли ли бы некоторые из них подойти для существования жизни. Если нам повезёт, то, возможно, на одной из них будут обнаружены признаки присутствия кислорода, углекислого газа и метана. Такое соединение газов схоже с составом земной атмосферы, что косвенно может указать на наличие жизни. Но поиск атмосфер, подобных земным, на экзопланетах размерами с нашу Землю, вероятно, станет доступен поколению ещё более мощных космических зондов, миссии которых могут быть реализованы уже в 2020-х или 2030-х годах.

По информации НАСА.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google