Для чего ищут экзопланеты
Что такое экзопланеты и зачем их ищут астрономы?
Последние 20 лет астрономы со всего мира активно ищут в космосе новые экзопланеты. Наше Солнце не зря называют карликом. В небе огромное количество звезд, которые обгоняют небесное светило по размеру в несколько раз. И вокруг этих звёзд также может существовать жизнь.
Внесолнечные или экзопланеты, которые ищут астрономы
Очень долго астрономы не могли найти в космосе ничего, кроме звёзд. Планеты гораздо меньше, чем звёзды и зачастую расположены на большом расстоянии от них. Экзопланеты − это именно те небесные тела, которые расположены вне солнечной системы. Однако для того чтобы объект признали планетой, он должен удовлетворять ещё двум требованиям.
Во-первых, её масса должна быть меньше, чем масса звезды, но больше, чем метеорит или астероид, которые может находиться вблизи. В противном случае, планете будет недостаточно собственной гравитации.
И последнее правило – возле орбиты планеты должно быть достаточно свободного пространства. Кстати, именно по этой причине в состав Солнечной системы больше не входит Плутон. Вокруг очень много метеоритов и астероидов.
Как астрономы открывают в космосе экзопланеты
Несмотря на то, что в космосе огромное количество звёзд, ученым удалось открыть всего около 2000 подобных небесных объектов. Эти данные получены за последние 20 лет, которые наука изучает это явление.
Всего существует два варианта поиска. Первый заключается в том, чтобы на протяжении длительного времени отслеживать движение звезды. Так как и звезда, и возможная планета находятся в постоянном движении, в спектре свечения с первой будет наблюдаться доплеровский сдвиг, в том случае, если в этой области действительно есть экзопланета.
Второй способ – это наблюдение прохождения планеты по диску звезды. Если расположить телескоп в предполагаемой плоскости орбиты планеты, в какой-то момент можно заметить, что свечение звезды станет чуть слабее из-за ее частичного затмения планетой.
Зачем астрономам нужно искать новые космические объекты?
Ответ, на самом деле, прост. Во все времена человека тянуло к неизвестному, и космос был первым в этом списке. Позже, ученые задумались о том, существует ли жизнь в пределах нашей Земли. Если хотя бы одна их экзопланет имеет на своей поверхности континенты и океаны, значит, в будущем человечество может открывать для себя новые горизонты.
Сейчас ведутся активные исследования экзопланет в системе Альфа Центавра. Астрономы всего мира пытаются дать ответ на вопрос, сможет ли когда-то человек вступить на поверхность одной из этих внесолнечных планет. Но, к сожалению, на данный момент ни один из существующих приборов не приспособлен для подобных экспериментов.
Что такое экзопланеты и как их искать
Миры за пределами Солнечной системы
Фантасты много лет мечтали о других мирах у далеких звезд. А современная наука уже находит такие миры!
Экзопланеты — любые планеты во Вселенной, которые не вращаются вокруг нашего Солнца. Изучая их, мы лучше понимаем собственную Солнечную систему, ищем следы внеземных цивилизаций и новый дом для человечества. В долгосрочной перспективе.
Немного истории
В небе тысячи звезд, но в реальности их намного больше! Наше Солнце тоже звезда. Одна из многих: наша планета не уникальна, как и вся Солнечная система.
Еще в XVI веке Джордано Бруно (которого инквизиция сожгла за его убеждения) говорил, что мы живем лишь в одном из миров, которых во Вселенной великое множество.
Джордано Бруно умер в 1600 году — через четыре века, в 1992 году, ученые обнаружили первую планету вне Солнечной системы и подтвердили его слова.
Памятник Джордано Бруно в Риме
Искать экзопланеты сложно: в отличие от звезд, они не излучают, а только отражают свет. Поэтому они очень тусклые — то, что планеты должны существовать очень близко к звездам, лишь усугубляет ситуацию.
Представьте, что вы пытаетесь рассмотреть светлячка рядом с мощным прожектором, который светит вам прямо в лицо. Сложно!
Как искать экзопланеты
Увидеть экзопланету в телескоп практически невозможно (впервые у нас получилось это в 2004 году), поэтому искать их приходится по косвенным признакам.
Астрометрия
Так, наблюдая движение звезд по ночному небу, мы можем отслеживать небольшие периодические колебания из стороны в сторону. Их наличие указывает, что вокруг звезды вращается экзопланета: по амплитуде колебаний можно определить, насколько планета массивна.
Допплеровский метод
Еще один метод — наблюдение за спектром света звезды. Как и в случае с астрометрией, этот метод обусловлен движением самой звезды вокруг центра масс всей планетарной системы.
По мере вращения вокруг барицентра звезда то отдаляется, то приближается к нам. В силу вступает эффект Допплера: когда звезда от нас отдаляется, ее спектр смещается в красную сторону, а когда приближается — в синюю.
Звезда движется к нам, спектр синеет; движется от нас — краснеет
Анализируя спектр свечения звезд, ученые выявляют периодические «покраснения» и «посинения», которые указывают на наличие в системе планет. Зная массу звезды и интенсивность смещений, можно делать выводы о массе самой экзопланеты.
Гравитационное микролинзирование
Гравитационное линзирование — эффект, который возникает при искривлении пути луча света из-за гравитации массивного тела, в результате чего свет преломляется и фокусируется. Отсюда название «линзирование».
Подробнее об этом эффекте я писал в статье о темной материи — но там речь шла о преломлении света сверхмассивными объектами (галактиками и скоплениями галактик).
При поиске экзопланет речь идет о намного меньшей массе — соответственно, и о более слабом эффекте.
Для использования метода микролинзирования все должно выстроиться в одну линию:
Благодаря микроискажениям изображения от далекой звезды ученые смогут сделать выводы о существовании планет вокруг звезды-линзы.
Транзитный метод
Транзитный метод — самый эффективный на данный момент. Именно с его помощью найдено подавляющее большинство подтвержденных экзопланет.
Метод заключается в наблюдении за вариациями яркости звезд.
Если плоскость вращения планеты вокруг своей звезды пересекает линию наблюдения, то в какой-то момент (с нашей точки зрения) планета будет проходить по диску своей звезды. В этот момент она отбросит тень на звезду и заблокирует часть света, который долетает до нас — это событие называется транзитом.
Падение наблюдаемой яркости звезды при транзите планеты
Для астрономов транзит выглядит как периодическое падение в яркости звезды. По времени транзита и его интенсивности (количеству блокируемого света) можно делать выводы о наличии планеты, а также о ее радиусе и орбитальном периоде.
Если использовать допплеровский метод, который сообщает информацию о массе экзопланеты, мы можем заодно узнать плотность планеты и радиус ее орбиты.
Телескоп «Кеплер» — самый известный инструмент, который использует транзитный метод. С его помощью найдены 2326 подтвержденных экзопланет (около 70% от всех обнаруженных объектов).
Обитаемые планеты
Мы находим самые разные экзопланеты: от маленьких каменных миров (меньше Меркурия) до «горячих Юпитеров» — газовых гигантов, которые в несколько раз превышают размер Юпитера, но так и не стали звездами.
Для нас большой интерес представляют потенциально обитаемые планеты — на них можно найти внеземные цивилизации, да и «запасной» дом для человечества не будет лишним.
» data-medium-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone-1280×640.jpg» data-large-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone.jpg» loading=»lazy» src=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone.jpg» alt=»» width=»1280″ height=»640″ srcset=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone.jpg 1280w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone-362×181.jpg 362w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/habitable-zone-768×384.jpg 768w» sizes=»(max-width: 1280px) 100vw, 1280px» />
Зона обитаемости: не слишком жарко, не слишком холодно
Чтобы планета могла поддерживать жизнь, она должна иметь твердую поверхность и температурный режим, при котором вода находится в жидком агрегатном состоянии (от 0 до 100 градусов по Цельсию).
Для каждой звезды регион, в котором планете будет сообщаться достаточно энергии, чтобы плавить лед (но недостаточно, чтобы испарять океаны), отличается. Такое пространство называется «зоной обитаемости». Для горячих звезд она будет располагаться дальше от звезды, для холодных — ближе.
Все известные экзопланеты, отсортированы по температуре (слева направо) и плотности (снизу вверх)
На сегодняшний день подтверждено существование 3372 экзопланет, из которых только 21 находится в обитаемой зоне.
Мы нашли экзопланеты вокруг всех типов звезд — подобных Солнцу, маленьких белых карликов, массивных синих звезд; даже вокруг красных гигантов, которые доживают свой век. Мы находим планеты, которые живут в бинарных системах (системах с двумя солнцами)!
Только в нашей галактике могут существовать сотни миллиардов планет. Вероятно, планет даже больше, чем звезд на небе.
» data-medium-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset.jpg» data-large-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset.jpg» loading=»lazy» src=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset.jpg» alt=»» width=»1280″ height=»720″ srcset=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset.jpg 1280w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset-362×204.jpg 362w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/binary-sunset-768×432.jpg 768w» sizes=»(max-width: 1280px) 100vw, 1280px» />
«Новая надежда»: Люк Скайуокер наблюдает двойной закат на Татуине
По мере улучшения технологий поиска мы сможем лучше искать и изучать экзопланеты. Например, с помощью телескопа James Webb (который будет запущен в 2018 году) мы планируем увидеть даже атмосферы ближайших к нам планет. Телескоп будет работать в инфракрасном диапазоне и сможет лучше видеть более тусклые объекты (вроде экзопланет).
» data-medium-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst-1200×900.jpg» data-large-file=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst.jpg» loading=»lazy» src=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst.jpg» alt=»» width=»1280″ height=»960″ srcset=»https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst.jpg 1280w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst-320×240.jpg 320w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst-1200×900.jpg 1200w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst-768×576.jpg 768w, https://beardycast.com/wp-content/uploads/2016/08/jwst-960×720.jpg 960w» sizes=»(max-width: 1280px) 100vw, 1280px» />
Космический телескоп James Webb: исследователи возлагают на него большие надежды в поиске экзопланет
Понимая другие миры, мы сможем узнать больше информации о собственном мире. И кто знает — может быть, именно на одной из планет вокруг далеких звезд мы найдем подтверждение, что мы не одни во Вселенной.
Обнаружен ближайший двойник Земли: что это значит
Известный российский астроном Александр Родин объяснил, почему открытие экзопланеты Proxima b так важно для науки.
Вчера международная группа астрономов объявила об открытии планеты Proxima b, которая очень похожа на Землю. Но если ранее подобные экзопланеты находили на расстоянии 20, 25 или 600 световых лет, то эта оказалась намного ближе к нам: Proxima b вращается вокруг соседней к Солнцу звезды — Проксимы Центавра, расположенной примерно в четырех световых годах от Земли (что, конечно, тоже немало — это в 270 000 раз дальше, чем от Земли до Солнца).
Планета, относимая к земному типу, делает полный оборот вокруг звезды за 11,2 дня и находится в обитаемой зоне звезды. По массе Proxima b примерно на треть больше Земли, и у нее вполне могут быть атмосфера и вода в жидком виде, но определить это пока невозможно.
Отправить космические аппараты на такое далекое расстояние планируется в рамках проекта Юрия Мильнера и Стивена Хокинга. Но на техническую реализацию проекта разработчики отводят не менее 20 лет.
Зачем ученые ищут экзопланеты
«Всего лишь одно поколение назад не было единого мнения относительно того, насколько типична наша Солнечная система в Галактике и существуют ли планетные группы рядом с другими звездами. И если такие планетные системы существуют, возможно ли, что мы найдем на них благоприятные условия для жизни? Эти условия требуют сочетания достаточно большого количества факторов, тонкой настройки. Случайное совпадение таких фактов практически равно нулю. Для всего человечества существование внеземной цивилизации — гигантский научный, религиозный и философский вызов, и как только астрономия предоставила такие возможности, люди начали искать планеты у других звезд».
Чем интересна открытая планета
Как ученые нашли эту планету
«Различить в телескоп экзопланету рядом со звездой — довольно сложная задача, так как планета является источником очень слабого света в сравнении с ее родительской звездой, вокруг которой она вращается (в данном случае это Проксима Центавра). Никакой телескоп не увидит такой слабый объект на фоне другого сильного. Да еще и с размытием от нашей собственной атмосферы.
Сегодняшнее открытие было сделано с помощью метода лучевых скоростей, который позволяет определить массу, орбитальные периоды и расстояние планеты до звезды. Впервые поиски экзопланет этим методом увенчались успехом в начале 1990-х, когда на телескопах появилась совершенная спектральная аппаратура: в 1992 году на конференции Американского астрономического общества было объявлено о планетах около пульсара, что воспринималось полной экзотикой».
«С тех пор большая часть планет, которая наблюдалась методом лучевых скоростей, — это планеты, похожие на планеты гиганты — наши Юпитер или Сатурн. Именно такие планеты проще всего обнаружить с помощью эффекта Доплера.
Другой метод нахождения экзопланет — метод коронографии, которым, в частности, занимаются наши коллеги в ИКИ РАН, — позволяет увидеть планету на фоне более яркой звезды.
По мере увеличения качества и количества наблюдений стало понятно, что в нашей Вселенной существуют планеты, похожие на Землю по своим характеристикам, из чего напрашивается вывод, что Земля, скорее всего, не уникальна. Есть надежда, что по мере совершенствования аппаратуры мы обнаружим планеты, пригодные для жизни, но пока подтверждений этой гипотезе в нашей Галактике нет».
Может ли там быть жизнь
«На данный момент те методики, которые применяют астрономы, не позволяют судить о том, есть ли на планетах биосферфа. Даже если мы узнаем состав атмосферы, мы не сможем сделать однозначный вывод о наличии жизни на этих планетах. Чтобы это понять, нужно использовать транзитный метод, методы коронографии и спектральный анализ, но все это пока только гипотетические рассуждения».
Экзопланеты: сколько их найдено и где искать жизнь?
Недавно астрономы сделали первое в истории изображение молодой солнечной звезды в сопровождении двух гигантских экзопланет. Она очень похожа на нашу, но на гораздо более ранней стадии ее развития. Почему это событие так важно? Что из себя представляют экзопланеты? Есть ли земли, подобные нашей планете? Как ищут и зачем? И где можно искать жизнь вне нашей Солнечной системы?
Читайте «Хайтек» в
Многие из этих новых планет очень отличаются от тех, которые вращаются вокруг нашего Солнца, и даже архитектура экзопланетных систем мало похожа на нашу. Прошло время, и огромное количество информации было найдено в некоторых из этих далеких миров. Что еще более примечательно, так это то, насколько быстро область экзопланетных исследований выросла за относительно короткий период времени.
Экзопланеты — что это такое?
Экзопланета — это планета за пределами нашей Солнечной системы. Экзопланета вращается вокруг своей звезды — аналогу нашего Солнца. Вместе со звездой одна или несколько экзопланет составляют Солнечную систему, подобную нашей. Расстояние от ближайшей планеты до принимающей звезды может быть больше или меньше, чем у Меркурия, а дальние планеты могут располагаться дальше Сатурна и Плутона и быть больше Юпитера — так или иначе, экзопланета, одна или несколько образуют со своей звездой Солнечную систему.
Какими бывают «другие» Солнечные системы?
Как ищут экзопланеты?
В 2006 году была запущена первая космическая миссия, посвященная экзопланетным исследованиям, — миссия под названием CoRoT. В течение нескольких месяцев после запуска CoRoT обнаружил свою первую планету, горячий юпитер, вращающийся вокруг звезды, подобной Солнцу. В следующие несколько лет CoRoT поставил экзопланетные исследования из космоса на устойчивую основу с постоянным обнаружением необычных планет.
Методы обнаружения экзопланет становятся все более точными.
Метод транзита позволяет телескопам измерять сияние, чтобы подтвердить присутствие планет вокруг звезды, поскольку при каждом прохождении планеты перед звездой происходит потемнение. Циклические изменения в яркости показывают прохождение планеты между Землей и звездой.
Астрометрия — это метод, который обнаруживает движение звезды путем точных измерений ее положения на небе. Этот метод также может быть использован для идентификации планет вокруг звезды путем измерения крошечных изменений в ее положении, когда она колеблется вокруг центра масс планетной системы.
Обнаружение с помощью гравитационного микролинзирования происходит, когда гравитационное поле звезды искривляет пространство-время, которое отклоняет свет от далекой звезды позади. Этот эффект виден только в том случае, если две звезды выровнены относительно Земли. Если у звезды, которая действует как линза, есть планета, поле планеты может иметь небольшой, но заметный эффект.
Прямое обнаружение экзопланет основано на изображениях высокого разрешения и высокой контрастности с использованием адаптивной оптики.
Сколько во Вселенной экзопланет? Какие они бывают?
К концу 2019 года было найдено и подтверждено более 4 000 экзопланет. Некоторые из них массивны, как Юпитер, но находятся на орбите гораздо ближе к своей звезде, чем Меркурий к нашему Солнцу. Другие экзопланеты — скалистые или ледяные, а у многих просто нет аналогов в нашей Солнечной системе.
По большей части экзопланеты состоят из тех же самых элементов, которые составляют планеты в нашей солнечной системе, хотя с различными балансами состава, которые придают каждой экзопланете свои отличительные качества. Существует четыре первичные классификации экзопланет, включая нептуноподобные миры, миры с планетами, похожие на горячий Юпитер, миры с суперземлями и миры с планетами-аналогами Земли.
Суперземля — это планета с массой от 1 до 10 масс Земли. Классификация суперземли относится только к массе планеты, но ничего не говорит о ее поверхностных условиях или пригодности для жизни.
Первые суперземли, две экзопланеты с массами, в четыре раза превышающими массы Земли, были обнаружены на орбите вокруг пульсара PSR B1257+12 в 1992 году.
Первая суперземля вокруг звезды главной последовательности была открыта командой под руководством Эудженио Риверы в 2005 году. Она вращается вокруг Gliese 876 и получила обозначение Gliese 876 d (два газовых гиганта размером с Юпитер ранее были обнаружены в этой системе). Планета имеет оценочную массу 7,5 массы Земли и очень короткий орбитальный период всего около 2 дней. Из-за близости Gliese 876 d к звезде-хозяину, красному карлику, Gliese 876 d может иметь температуру поверхности 430–650 Кельвинов (156,85–376,85 °C) и может поддерживать жидкую воду.
Это был первый красный карлик, у которого была обнаружена планетная система. Вероятно, массивные планеты-гиганты вообще нетипичны для подобных звезд. С тех пор были открыты десятки суперземель, масса которых составляет всего 1,9 массы Земли.
В апреле 2007 года ученые объявили об открытии двух новых суперземель вокруг Gliese 581, на краю обитаемой зоны вокруг звезды, где жидкая вода может оказаться возможной на поверхности.
Gliese 581 c массой по меньшей мере в 5 масс Земли и расстоянием до своей звезды до 11 млн км (0,073 астрономических единиц) находится на «теплой» границе обитаемой зоны. Последующие исследования показали, что Gliese 581 c, вероятно, перенес мощнейший парниковый эффект, такой же, что и Венера.
Астрономы предположили, что суперземли могут быть более геологически активными, чем наша планета, и испытывать более энергичную тектонику из-за более тонких плит, которые находятся под большим напряжением. Те, кто занят поиском инопланетной жизни, в восторге от суперземель из-за возможности того, что они могут быть каменистыми и, возможно, обитаемыми, в отличие от газовых гигантов.
Мини-нептун (иногда известный как газовая карликовая планета или переходная планета) — это экзопланета, от 2 до 10 масс Земли с плотностью менее 1. Планеты этого типа меньше Урана (14,5 массы Земли) и Нептуна (17,1 массы Земли).
Мини-нептун — газовый карлик, на котором жидкий океан окружен густой атмосферой водорода и гелия и небольшим скалистым ядром. Хотя недавнее открытие показало, что мини-нептуны, которых все считали газовыми планетами, могут быть суперземлями со скалистым ядром, которое окружено водой в сверхкритическом состоянии. Такое состояние вода принимает при очень высоких давлениях и температурах.
Планеты по своим размерам и массой между Землей и Нептуном не существуют в нашей Солнечной системе, но они, кажется, распространены в других частях Вселенной. Они представляют собой нечто среднее между каменистыми планетами нашей солнечной системы и ее ледяными гигантами. В итоге астрономам удалось проанализировать атмосферу одного из этих «средних» отдаленных миров, которые известны как класс «мини-нептуны». Результаты рецензирования были объявлены 2 июля 2019 года и опубликованы в журнале Nature Astronomy 1 июля 2019 года.
Мини-нептун — планета Gliese 3470 b — вращается вокруг своей звезды — красного карлика. Планета весит примерно 12,6 земных масс, что делает его гораздо более массивной, чем Земля, но менее массивной, чем Нептун в нашей солнечной системе (17 масс Земли). Если поместить Gliese 3470 b в нашу Солнечную систему, он будет прекрасно подходить между Землей и Нептуном с точки зрения размера. Считается, что на планете есть большое скалистое ядро, похороненное под глубокой, сокрушительной атмосферой водорода и гелия.
Однако ученые периодически задаются вопросом: Gliese 3470 b — мини-нептун в том виде, в каком он упоминается сейчас, или это суперземля?
Еще пример мини-нептунов — Кеплер-11f имеет массу 2,3 массы Земли и плотность 0,69, такую же, как у Сатурна, масса которого составляет 95 Земли. Эти свойства класса, эта экзопланета в категории мини-нептун или газообразных карликов, которые имеют жидкий океан, окруженный густой атмосферой водорода и гелия и небольшого скалистого ядра.
Горячие юпитеры — это газовые планеты-гиганты с периодом обращения менее 10 дней. Короткий период означает, что горячие юпитеры очень близки к своим звездам-хозяевам. Обычно они находятся на расстоянии обычно менее 0,1 астрономических единиц, что составляет одну десятую расстояния от Земли до Солнца. Горячие юпитеры доминировали в открытиях планет в течение, по крайней мере, одного десятилетия, потому что их легче всего найти с помощью метода радиальной скорости (допплера) и метода транзита.
Согласно современным моделям формирования планет, технически горячие юпитеры не должны существовать. Газовый гигант не может сформироваться так близко к своей звезде, потому что гравитация, радиация и интенсивный звездный ветер должны препятствовать слипанию газа вместе.
Тем не менее, они существуют; из более чем 4 000 подтвержденных экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день, до 337 могут быть горячими юпитерами.
Одним из возможных решений является то, что горячие юпитеры образуются дальше, где строительных материалов достаточно, а затем мигрируют на свои текущие позиции. Миграция горячих юпитеров может быть вызвана разными механизмами. Есть мнение, что причиной является дисбаланс токов в протопланетном диске. Некоторые ученые считают, что орбиты горячего юпитера возбуждаются до очень высокого эксцентриситета (числовая характеристика орбиты небесного тела, которая характеризует «сжатость» орбиты).
Однако новое исследование, представленное на 233-м заседании Американского астрономического общества в Сиэтле, подтверждает идею, которая противоречит предыдущим представлениям о формировании планет, но набирает обороты в этой области.
Гигантские планеты, которые вращаются вокруг своих звезд, возможно, за несколько дней сформировались в месте, близком к их солнцам, вместо того, чтобы сформироваться в отдалении и позже мигрировать к звезде.
Работа, опубликованная 5 октября 2018 года в The Astrophysical Journal Letters, показывает, что такие гигантские планеты, называемые горячими юпитерами, могут образовываться в месте, близком к их звездам, и оставаться там на протяжении всей своей жизни, не испаряясь.
В 2017 году был обнаружен мир, похожий на Юпитер, настолько горячий, что планета испаряется своей собственной звездой. С дневной температурой более 4 315,556 °C (4 600 Кельвинов), KELT-9b — это планета, которая горячее, чем большинство звезд. Но его голубая звезда типа А, называемая KELT-9, еще горячее — фактически она, вероятно, распадает планету за счет испарения.
В 2019 году был установлен новый рекорд среди орбит горячих юпитеров. Судя по исследованию, газовый гигант под названием NGTS-10b вращается вокруг своей звезды так близко, что он совершает полный оборот за 18,4 часа. Открытие делает эту Солнечную систему невероятной лабораторией для изучения приливных взаимодействий между звездой и опасно близкой гигантской экзопланетой.
До научного поиска и изучения внесолнечных планет эта возможность существования планет, подобных Земле, обсуждалась лишь в философии и научной фантастики. Принцип заурядности предполагает, что планеты, подобные нашей, должны быть распространены во Вселенной, в то время как гипотеза уникальной Земли предполагает, что они чрезвычайно редки. Тысячи экзопланетных звездных систем, обнаруженных до сих пор, сильно отличаются от нашей солнечной системы, пока подтверждают гипотезу уникальной Земли.
Философы отмечают, что размер вселенной таков, что где-то должна существовать почти идентичная планета. В далеком будущем люди могут использовать технологию для искусственного получения аналога Земли путем терраформирования. Теория мультивселенной предполагает, что аналог Земли может существовать в другой Вселенной или даже быть другой версией самой Земли в параллельной Вселенной.
Судя по исследованию от 4 ноября 2013 года, может существовать 40 000 000 000 планет размеров Земли, вращающихся вокруг своих звезд в зонах обитаемости в пределах Млечного пути. Ближайшая такая планета может быть на расстоянии 12 световых лет. Астрономы предоставили результаты на основе данных миссии Кеплера.
Научные находки с 1990-х годов сильно повлияли на область астробиологии, модели обитаемости планет и поиск внеземного разума (SETI).
Мы знаем только одну планету, на которой есть жизнь — Земля. И на нашей планете вода является важнейшим компонентом жизни, каким мы его знаем. В то время как астрономы до сих пор не уверены, есть ли жизнь на других планетах, они сужают поиск потенциально обитаемых миров, используя несколько критериев.
Поскольку наша концепция жизни — Земля, астрономы ищут планеты с характеристиками, подобными ей. Такими, например, как жидкая вода. Но небесный объект может вращаться только так близко (как Меркурий) или так далеко (как Плутон) от своей звезды, что вода прежде испарится или замерзнет на его поверхности, чем там сможет образоваться жизнь. Зона обитаемости — это диапазон расстояний с правильными температурами, чтобы вода на планете оставалась жидкой. Ученые надеются, что такие открытия в зоне обитаемости, как планеты размером с Землю Кеплер-186f, приведут нас к воде — и однажды к инопланетной жизни.
Если где и можно найти жизнь, то, скорее всего, это будут экзопланеты в зоне обитаемости.
Будущее изучение экзопланет: основные миссии и их задачи
JWST (James Webb Space Telescope)
Миссия NASA/ESA/CSA космического телескопа Джеймса Вебба в связи с запуском в 2021 году обеспечит игровые изменяющие новые возможности для наблюдения экзопланет и их атмосфер. С набором из четырех приборов, работающих на инфракрасных длинах волн, Уэбб будет использовать несколько методов для исследования этих внесолнечных тел.
Высокочувствительные спектроскопические наблюдения транзитных планет — с аналогичными характеристиками в отношении размера и массы — откроют эру сравнительной планетологии для экзопланет.
Уэбб будет характеризовать атмосферы экзопланет путем регистрации спектров поглощения, отражения и излучения на инфракрасных длинах волн для планет, охватывающих диапазон размеров от суперземель до газовых гигантов. Он будет использовать тот факт, что на этих длинах волн молекулы в атмосферах экзопланет обладают большим количеством спектральных характеристик, предоставляя наблюдателям богатый набор диагностических инструментов, многие из которых недоступны с Земли.
Уэбб также сможет напрямую визуализировать некоторые молодые и массивные экзопланеты, вращающиеся на больших расстояниях от их родительской звезды, чем большинство транзитных. Три из инструментов Уэбба обладают высококонтрастными возможностями визуализации (в двух случаях это осуществляется с помощью коронографа), чтобы свести к минимуму блики родительской звезды и упростить изображение планеты. Наблюдения с несколькими инфракрасными фильтрами предоставят много информации об этих планетах, их свойствах и механизмах их формирования.
Комбинируя точные измерения радиусов PLATO для большой выборки планет с соответствующими планетарными массами, определенными из наземных наблюдений, ученые смогут исследовать разнообразие существующих планет. Эти наблюдения также позволят ученым определить объемный состав большого числа малых планет, изучить, насколько они похожи на Землю, и исследовать их обитаемость.
Открывая планеты, вращающиеся вокруг ярких звезд, PLATO станет первооткрывателем для последующих миссий, ищущих сигнатуры жизни — эти типы планет являются лучшими кандидатами для последующих спектроскопических измерений для измерения структуры и состава атмосфер планет.
Находящийся в разработке космический телескоп, который планируется запустить в 2028 году в рамках четвертой миссии среднего класса Cosmic Vision Европейского космического агентства. Планируется, что с помощью телескопа будут исследованы не менее 1 000 экзопланет при помощи транзитного метода.
С момента запуска в 2028 году ARIEL будет предназначена для проведения высокоточных наблюдений с использованием одновременной фотометрии в видимой области спектра и спектроскопии в ближней инфракрасной области волн. Она будет наблюдать и изучать около 1 000 преимущественно горячих и горячих транзитных газовых гигантов, Нептунов и суперземель вокруг ряда звездных типов и архитектур планетных систем.
С этим набором космических телескопов, которые будут запущены в течение следующего десятилетия, мы можем ожидать приближения к обнаружению «Земли 2.0», в то же время добавляя более странные и неожиданные планеты в коллекцию экзопланет. Впереди захватывающие времена.
Зачем изучать экзопланеты?
«Мы одни во Вселенной?» — это один из самых глубоких вопросов, который может задать человечество. Открытие первой экзопланеты, вращающейся вокруг такой звезды, как наше Солнце, было сделано в 1995 году, и сегодня исследование экзопланет является одной из наиболее быстро растущих областей в астрономии.
Изучение разнообразного спектра экзопланет и планетных систем, которые были обнаружены на сегодняшний день — от малых до больших, от тех, которые кажутся земными, до глубоко причудливых — не только помогает нам узнать о том, как эти конкретные системы формировались и развивались, но и предоставляет важные подсказки к пониманию того, может ли и где существовать жизнь где-либо еще во Вселенной.