Экзопланета - это что такое? Как открывают и изучают экзопланеты? Экзопланета что это

Экзопланеты - планеты других звёзд

Содержание страницы:

Экзопланетами, или внесолнечными планетами называют планеты, которые не относятся к Солнцу. Они находятся вне пределов Солнечной системы, обращаясь вокруг своих собственных светил. Учеными на сегодняшний день открыто более 3 тысяч экзопланет. В нашей галактике экзопланет около 100 миллиардов, и из них планет, подобных Земле, может быть от 5 до 20 миллиардов.

Как их ищут и находят

Главным инструментом поиска внесолнечных систем планет на сегодняшний день служит спутник «Кеплер», имеющий сверхчувствительный фотометр. Его единственное предназначение – поиск планет у других звёзд, ведь экзопланета — надежда на то, что мы не одиноки во Вселенной. За четыре года работы телескопа обнаружено более 3500 кандидатов, из которых подтверждены 246 объектов. Некоторые из них имеют вполне земные размеры.

Проще всего отыскать планеты, имеющие большую массу, ведь они сильнее меняют блеск своей звезды, когда проходят по диску. Это изменение блеска звезды и регистрирует аппарат «Кеплер», поэтому большинство открытых объектов массивнее Юпитера. Меньшая часть их по массе близка к Сатурну и лишь очень немногие подобны Земле. Если планета сильно удалена от свей звезды, опознать её уже практически невозможно.

Методы поиска экзопланет

1. Непосредственное наблюдение. Этот метод пока в перспективе, для современных телескопов заметить какой-либо объект, расположенный у светила, практически невозможно: оно затмевает его своим ярким светом. Сами же планеты являются тёмными объектами, испускающие лишь отражённый свет. К тому же, угловые расстояния планет чрезвычайно малы. Но уже проектируются приборы, – звёздные коронографы, – которые будут затемнять свечение звезды.
2. Измеренная яркость звёзд. Наблюдатель может понять, есть ли у звезды спутники, по изменению её яркости. Планета, проходя на фоне звезды, затмевает её свечение. Если параметры звезды и планеты 10:1, то яркость уменьшится на 1%. Однако, тот метод недостаточно эффективен — его использование подразумевает, что плоскость искомой планеты должна быть точно ориентирована на наблюдателя, то есть, на Землю.
3. Фиксация положения звезды. Каждая планета не только притягивается своим светилом, но и притягивает его сама. Конечно, это влияние мало, но всё же вызывает смещение звезды, и она описывает некую орбиту. Параметры орбиты зависят от пропорции масс объектов. Эти величины малы, но астрономы уже научились их регистрировать.
4. Определение скорости звёзд. Звезда, испытывая притяжение своего сателлита, перемещается по своей, малой орбите, со скоростью, что и планета вокруг него. Используя эффект Доплера, можно вычислить скорость приближения или удаления звезды к наблюдателю. Спектральный анализ позволяет отследить такие изменения.
5. Гравитационное микролинзирование. Для применения данного метода необходимо наличие между наблюдателем и исследуемым объектом ещё одной звезды. Она своим гравитационным полем способна отклонить свет наблюдаемой звезды (получается своего рода линза). Если звезда-линза обладает планетами, то выявляется асимметрия её блеска.
6. Наблюдения пульсаров. Применяя радионаблюдения этих объектов, можно по специфическому характеру излучаемого сигнала определить наличие планет у пульсара. 

Самые интересные экзопланеты

Kepler-186f

Эта планета отыскалась в системе звезды Kepler-186 созвездия Лебедь. По своим размерам Kepler-186f схожа с Землёй. Поверхность её твёрдая, но ни массу, ни состав планеты пока определить не удалось.

Обращаясь вокруг своего светила за 130 земных суток, экзопланета получает энергии от звезды примерно одну треть от получаемой нашей планетой. Местный полдень по освещённости похож на земной день, когда до захода остаётся час. Пока не ясен состав атмосферы, но вполне возможно его схожесть с земным. Самое значимое в этом открытии именно то, что доказано существование планет земных размеров, орбиты которых расположены в «зоне жизни».

Kepler-10-C

Данная планета из класса «суперземель» обнаружена в созвездии Дракон. «Суперземлями» называют планеты, имеющие массы не более 10 земных. Её солнце – жёлтый карлик возраста 12 млрд. лет.

Вычисленная масса планеты составила 17 масс Земли, но поверхность её твёрдая.

По радиусу она больше нашей планеты всего в 2 – 3 раза и имеет возраст около 12 млрд. лет. Это свидетельствует, что во втором-третьем миллиардолетиях Вселенной уже могли образовываться скалистые планеты.

Kapteyn b

В созвездии Живописца возле Kapteyn, красного субкарлика, обнаружена старейшая экзопланета Kapteyn b. Она примерно в 2,5 раза древнее нашей планеты, но массой больше в 5 раз.

Поскольку суперземля находится в зоне обитаемости, на ней вероятно наличие жидкой воды. А это необходимое условие для возникновения жизни. Не исключается наличие атмосферы на планете, а температурные параметры оцениваются от -50°C на ночной стороне до 10°C на дневной. Продолжительность местного года 48 суток. Учитывая все особенности, Kapteyn b вполне может быть обитаемой.

OGLE-2013-BLG-0341LBb

Эта уникальная планета вращается вокруг одной из двойных звёзд. К тому же, расстояние от неё до материнской звезды такое же, как от нашей планеты до Солнца.

Но звезда тусклее нашего светила в 400 раз, поэтому температура планеты не поднимается выше -200°C. Открытие OGLE-2013-BLG-0341LBb представляет интерес с точки зрения существования планет у двойных звёзд.

TrES-4

Этот газовый гигант имеет массу 0,9 и радиус 1,7 юпитерианских. Планета расположена в созвездии Геркулес на удалении от Земли в 1600 световых лет. Очень малая плотность (0,33 г/см3) относит её к классу рыхлых планет.

Высокая температура в 1450°C и низкая масса не позволяют планете удерживать атмосферу. Она постоянно улетучивается, образовывая хвост, подобно кометному.

COROT-7 b

Эту планету класса «суперземель» обнаружил космический аппарат «COROT» в 2009 году. При размерах, вполне сопоставимых с земными, она обегает свою звезду за 20 часов.

Она повёрнута к светилу всегда одной стороной. Температура на освещённой стороне COROT-7 b от 2500°C до 2600°C, поэтому большинство минералов находятся в расплавленном состоянии. Обратная сторона представляет собой застывшую лаву или же слой водяного льда.

SWEEPS-10

Самая скоростная из всех известных экзопланет. Местный год составляет всего 10 часов. Она отстоит от своего солнца на расстоянии 1,2 млн. км и имеет массу 1,6 масс Юпитера.

Планета обращается вокруг красного карлика, и он разогревает её до 1650 °C. Если бы звезда была более горячей, SWEEPS-10 уже давно бы испарилась.

HD 149026b

Этот объект из созвездия Геркулеса считается одним из самых горячих и тяжёлых среди экзопланет. Вероятно, планета, имея плотную атмосферу, практически полностью поглощает свет, полученный ею от звезды, и поэтому температура её поверхности достигает 2000°C.

Имея размеры Сатурна, ядро этого горячего шара тяжелее нашей планеты в 100 раз. Это делает плотность HD 149026b необычайно высокой.

HD 209458 b 

Другое название этой планеты-кометы Озирис. До неё от нас 153 световых лет. При массе чуть меньше чем у Юпитера, она совершает один виток вокруг своего солнца за 3,5 дня. Озирис испускает шлейф из газа своей же атмосферы, в которой присутствуют углерод и кремний.

Температура атмосферы 1226°C. Это позволяет сделать предположение, что планета накалена звездой так сильно, что её атмосферу покидают даже тяжёлые элементы.

HD 188753 Ab 

Это горячий газовый гигант. На небосводе этой планеты возможно лицезреть одновременно три солнца. Гигант обращается вокруг системы из трёх звёзд, и расстояние до него от Земли 149 световых лет.

Один оборот планеты составляет 3,5 дня, и жара на поверхности, вследствие близости к главной звезде, достаточно высока.

CoKu Tau 4

В созвездии Тельца обнаружена самая молодая экзопланета. Возраст её солнца всего 1 млн. лет, поэтому планета ещё моложе. Интересна система именно своим возрастом. Можно отслеживать формирование планетарной системы и практически проверять выдвинутые до этого гипотезы.

Есть ли там жизнь?

Солнечная система изучается очень давно, и главной проблемой всегда было то, что её не с чем было сравнить. С недавнего времени ситуация изменилась: чуть ли не ежедневно открываются всё новые планетные системы. В основном, обнаруженные планеты по классификации – гиганты, похожие на Юпитер.

Ученые разделились на две группы: одни уверены, что Земля – единственное место во Вселенной, где смогла появиться не просто жизнь, но и её разумная форма, другие же истово верят, что в космосе много обитаемых планет, и их население с нетерпением ждёт контакта с нами. Но для науки важны только факты, коих на данный момент нет. Существование жизни на экзопланетах не подтверждено.

В заключение

Поистине, обнаруженные планеты других звёзд являются одним из самых значительных достижений науки последних десятилетий. Разрешилась загадка, очень долго не дававшая покоя исследователям: другие планеты во Вселенной существуют! Наша Солнечная система отнюдь не уникальна, а является закономерным процессом формирования планет вокруг своих звёзд. И планетные системы имеют схожие параметры. Уникальна Солнечная система пока только в одном: до настоящего момента не удалось обнаружить миры, в которых зародился разум. Или всё-таки побеждают скептики, верящие в исключительную уникальность Земли, или ещё слишком мало данных о возможных космических оазисах. Да и приборы не обладают достаточным совершенством для глобальных открытий. Тем не менее, экзопланеты – первая, но наверняка не последняя ступенька лестницы познаний космоса.

comments powered by HyperComments

light-science.ru

Экзопланета - методы обнаружения подобных объектов

Экзопланета – это вне солнечная планета вращающаяся вокруг своей звезды. С момента первого обнаружения их в конце 1980-х г. таких планет на сегодня было обнаружено более 4000, но многие из них являются не подтвержденными. Согласно официальным данным на 21 марта 2016 года было достоверно подтверждено присутствие в 1341 солнечных системах 2097 различных планет данного типа.

Содержание:

1.  Вступление.
2.  История открытия экзопланет.
3.  Современные методы обнаружения экзопланет в других звездных системах.
4.  Типы экзопланет обнаруженные астрономами.
5.  Какие инструменты применяют для обнаружения экзопланет.
6.  Некоторые планетные системы с экзопланетами.

Вступление

Долгое время было затруднительно обнаружить такие планеты, т.к. они слишком малы и невидны на таком огромном межзвездном расстоянии. К примеру, до ближайшей звезды нужно лететь четыре с половиной года со скоростью света. Все такие планеты были обнаружены только в Млечном пути на различных расстояниях. Самая ближайшая из них является Альфа Центавра B b, примерное удаление от нас 4,36 световых года. Большинство обнаруженных экзопланет похожи на газовые гиганты Юпитер и Нептун.

По мнению многих ученых, общее количество таких планет в нашей галактике Млечный путь может достигать примерно 100 миллиардов, а до 20 миллиардов таких планет можно отнести к классу «землеподобных». Существует мнение, что около 34 % всех солнецеподобных звезд могут иметь землеподобные планеты в обитаемой зоне. Самая большая вероятность обнаружить обитаемую планету это, поиски вблизи коричневых карликов. Такие погасшие звезды самые старые в нашей галактике, их возраст может достигать до 14 миллиардов лет, а планеты в этих солнечных системах намного древнее нашей Земли.

Интересное: Ученые подсчитали, сколько планет во Вселенной.К содержанию

История открытия экзопланет

Первым в истории сообщением о существовании некоего небесного тела у другой звезды, был астроном Мадрасской обсерватории, капитан В.С.Джейкоб. Сделанные им записи в 1855 году сообщали, что есть высокая вероятность существования космического тела размером с планету в системе 70 Змееносца (двойная система). Позднее в 1890 году Томас Дж. Си, астроном из Чикагского университета подтвердил догадку Джейкоба. Он сообщил, что двойная система 70 Змееносца имеет некий невидимый спутник звезды, с периодом обращения в 36 лет. Однако проведенные расчеты астрофизика Ф.Р.Мультона опровергают наличия экзопланеты в данной системе и по состоянию на 2014 год они не опровергались.В 1916 году астроном Эдуард Барнард обнаружил звезду, которая представляла собой быстро смещающуюся красную точку на звездном небе. Эта небольшая звезда имеет массу меньшую, чем Солнце в 7 раз. Исходя их этого в 1960-х годах, астроном Питер Ван де Камп попытался вычислить у «Летящей звезды Барнарда» ее спутник. Он сообщил, что звезда имеет свой спутник с массой как у Юпитера. Новые расчеты Дж. Гейтвуда в 1973 году опровергли наличия у этой звезды своих массивных планет.Благодаря развитию науки в 1980 годах астрономы стали применять новые методы для обнаружения потенциальных экзопланет. В частности поиски начали с применением высокоточных спектрометров и новых научных методов.

В 1989 году сверхмассивная планета (или коричневый карлик) была найдена Д. Латамом около звезды HD 114762 A. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году.

Авторское представление о транзите планеты GJ 1214b перед своей звездой

Первые потонциальные к жизни планеты — Драугр и Полтергейст — были обнаружены у нейтронной звезды Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва сверхновой.

В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды 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 нептун 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 планет. Правда, две из них могут быть высокоорбитальными спутниками ближайших к ним звёзд.

В сентябре 2011 года было объявлено об открытии двух подобных планет 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 — красного карлика — 38 часов, расстояние составляет около 2 миллионов километров. Температура на поверхности планеты составляет примерно 230 °C. В 2015 году была обнаружена новая планета, похожая на молодой Юпитер.

К содержанию

Современные методы обнаружения экзопланет в других звездных системах

Фото «Популярная механика», нажмите для увеличения.

1. Метод Доплера — спектрометрический, стал самым распространенным методом для обнаружения потенциальных экзопланет оп массе в несколько масс Земли находящихся радом от звезды и планеты газовые-гиганты, с периодом обращения до 10 лет. Метод заключается в вычислении радиальной скорости звезды. Планета, когда вращается вокруг своей звезды, как бы раскачивает ее, смещая ее спектр (Доплеровское смещение спектра звезды). Данным методом удалось обнаружить на 2011 год 647 планет.

2. Метод транзитного прохождения — этот метод заключается в наблюдении за изменением яркости звезды в момент прохождения на ее фоне планеты. Данный метод требует долгого наблюдения за звездой и если транзит был зафиксирован, то требуется неоднократное его подтверждение. Плюсом такого метода является определение размеров планеты, состав и наличие атмосферы (с применением спектрографа). Минусом данного метода является возможность увидеть планету только если она находится в одной плоскости при наблюдении. На 2011 год было обнаружено 185 потенциальных планет.

3. Метод гравитационного микролинзирования. При вычислении подобных объектов требуется, что бы между предполагаемой планетой и наблюдателем на Земле находилась другая звезда (играющая роль линзы). В том случае, если у звезды-линзы есть спутники планеты, то наблюдается асимметричная кривая блеска. Этот метод применяется крайне редко, но при его помощи можно вычислить планеты с Земной массой.На 2011 год данным методом вычислили 13 планет.

4. Астрометрический метод предполагает изменение пространственного движения звезды под воздействием гравитационного потенциала планеты. В основном этим методом производится уточнение массы и размер ранее обнаруженной экзопланеты, в частности были уточнены размеры Эпсилона Эридана b.

5. Радионаблюдение пульсаров. Крайне сложный метод обнаружения планет Земной группы, он заключается в измерении направленных пучков энергии излучаемых от пульсара. Если вокруг пульсара вращается некая планета, то излучаемый сигнал, имеет особенный осциллирующий характер. На 2010 год обнаружили 5 планет у двух пульсаров.

6. Прямое наблюдение. Данным методом можно вычислить планеты удаленные от своей звезды на расстоянии от 10 до 100 астрономических единиц. Удаленный планеты достаточно горячи поэтому изображение тяготеет к выбору звёзд. Ярким примером обнаружения стала планетарная система HR 8799. Ученые из NASA предполагают, что «Космический телескоп имени Джеймса Уэбба» с 6,5 метровым зеркалом сможет напрямую распознавать экзолпнеты и наличие у них атмосферы.

К содержанию

Типы экзопланет обнаруженных астрономами

Горячий Юпитер

Благодаря огромным размерам, такие газовые гиганты проще обнаружить у далеких звезд современными методами.

Первая планета газовый гигант «Горячий Юпитер», стала 51 Пегаса. Находится она в планетарной системе со спокойной звездой в 50 световых годах от Земли.

Пульсарная планета

Первую планету, вращающуюся вокруг пульсара PRS B1257+12, обнаружили в 1994 году с помощью радиотелескопа с расстояния в 800 световых лет от Земли. Пульсар это не простая звезда, а быстровращающийся стробоскоп, образовавшийся после взрыва сверхновой. Предполагается, что зарождение жизни на таких планетах крайне мала т.к. экзопланеты находятся в зоне крайне высоких энергий излучаемых пульсаром.

Суперземля

Данные типы планет имею массу до 10 масс Земли. Первой такой обнаруженной планетой, стала пара планет возле звезды PSR B1257+12.

Предполагается, что планета Суперземля имеет чрезвычайно тектоническую активность. Астрономы из Гарвард-Смитсонсково университета разрабатывают теорию, что на таких планетах тонкие тектонические плиты.

Эксцентрические планеты

Солнечная система довольно четко сбалансирована. Планеты в ней вращаются по ровным орбитам. Обнаруженные эксцентрические странные планеты не вращаются по ровному кругу вокруг звезды. Их орбита то приближается к звезде, то удаляется.

Горячие Нептуны

Такие планеты имеют массу от 10 до 20 от массы Земли, то есть как Нептун или Уран. В отличии от «Холодного Нептуна» горячий Нептун находится ближе к звезде.

Планета Океан

Такие планеты могут быть двух типов. Планета с жидкой водой покрытая полностью или почти полностью.

Вторым вариантом может быть планета океан как «Горячий Нептун» но расположенная ближе к звезде. Такое расположение не дает воде заледенеть. Толщина водяного слоя может достигать пару тысяч километров.

Хтоническая планета

Такие планеты очень близко расположены к своим звездам, покрыты они раскаленным камнем и лавой. На их поверхностях происходит настоящий Ад. К примеру, обнаруженная планета Corot-7b ближе на 23 раза к звезде, чем наш Меркурий.

Планета-сирота.

В основном планеты привязаны гравитацией к звездам, но есть теория, что под действием неких процессов или столкновений, планета может оторваться от своей  звезды, и пустится в свободное плавание.

Настоящим кладом для астрономов стал поиск обитаемых планет. Благодаря современной аппаратуре, ученые обнаружили ряд звездных систем с планетами похожими на Солнечную систему. К примеру звезда 55 Рака имеет 5 подтвержденных экзопланет, а удалена от нас на расстояние всего в 41 световой год.

К содержанию

Какие инструменты применяются для обнаружения подобных планет

В космосе.

Кеплер – космический телескоп, диаметр зеркала 0,95 м. Задача одновременно отслеживать 100 звезд;

COROT – специализированный космический телескоп с зеркалом 0,3 м. Задача следить за отблесками звезд Метод Доплера;

Gaia – космическая обсерватория. Введена в эксплуатацию в 2013 году для построения 3-х мерной карты галактики Млечный путь, предполагается работа по поиску обитаемых планет;

К содержанию

Некоторые планетные системы с экзопланетами

• 51 Пегаса— первая солнцеподобная звезда главной последовательности, у которой была обнаружена экзопланета.
• υ Андромеды— первая звезда главной последовательности, у которой была обнаружена многопланетная система.
• Тау Кита— ближайшая из обнаруженных многопланетных систем (пять планет, открытие пока не подтверждено).
• ε Эридана— не считая Солнца, это третье светило из ближайших звёзд с планетой, видимое без телескопа.
• 55 Рака— на текущий момент у неё известно 5 планет, одна из которых — 55 Рака e, транзитная горячая суперземля размером 2 земных.
• μ Жертвенника— имеет одну из самых маломассивных известных планет Мю Жертвенника c, возможно, принадлежащую к планетам земной группы.
• γ Цефея— первая относительно тесная двойная звезда, у одной из компонентов которой была открыта планета Гамма Цефея A b.
• Глизе 876— первый красный карлик, у которого была обнаружена планетная система.
• HD 209458— содержит одну из самых примечательных планет — HD 209458 b («Осирис») — «испаряющуюся планету».
• OGLE-TR-56— первая звезда, планета которой была открыта транзитным методом.
• OGLE-235/MOA-53— первая экзопланета, обнаруженная благодаря эффекту гравитационного микролинзирования.
• 2M1207— вероятно, первое полученное изображение экстрасолнечной планетной системы.
• PSR 1257+12— пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами Солнечной системы. Одна из планет, предположительно, имеет массу всего в 0,025 земной.
• HD 188753— первая тройная звёздная система, в которой была открыта планета (HD 188753 A b).
• HD 189733— впервые в истории изучения экзопланет была составлена карта температур поверхности для планеты HD 189733 A b.
• Глизе 581 c,Глизе 581 d, HD 85512 b и Kepler-22 b — из известных в настоящее время открытых планет, они достаточно схожи с Землёй.
• KOI-961 d— наименьшая по массе (достоверной) из известных на данный момент (октябрь 2012), (<0,9 массы Земли).
• WASP-17 b— первая обнаруженная планета, которая вращается вокруг звезды в направлении, противоположном вращению самой звезды.
• COROT-7 b— первая суперземля (февраль 2009), обнаруженная транзитным методом и имеющая размер 1,58 размера Земли.
• GJ 1214 b— первая планета-океан (теоретически).
• HD 10180— звезда с максимальным числом открытых планет. На апрель 2012 года было обнаружено девять планет.
• Глизе 581 g— планета с высокой вероятностью существования жидкой воды.
• Kepler-10 b— первая железная планета (плотность планеты 8,8 г/см³).
• Kepler-11— звезда, которая находится в созвездии Лебедя на расстоянии около 613 парсеков от нас. Вокруг звезды обращается, как минимум, 6 планет.
• WASP-19 b— планета с периодом обращения вокруг звезды, равным 0,7888399 земных суток (18,932 часа).
• WASP-33 b— самая горячая экзопланета из известных на 2011 год. Температура — 3200 °C.
• WASP-43 bи GJ 1214 b — обладают самыми «тесными» орбитами. WASP-43 b — среди горячих юпитеров, GJ 1214 b — среди сверхземель. У WASP-43 b большая полуось 0,014 а. е. (2 млн км или 5 звездных радиусов). Родительская звезда WASP-43 — самая маломассивная звезда из всех, около которых вообще были обнаружены горячие гиганты. У GJ 1214 b большая полуось равна 0,014 ± 0,0019 а. е. (эксцентриситет орбиты меньше 0,27 — слабоэллиптическая орбита)
• KIC 10905746 bи KIC 6185331 b — впервые экзопланеты открыты «любителями» среди массива данных, собранных «профессионалами» (проект Planet Hunters)[10]
• Kepler-20 eи Kepler-20 f — первые открытые экзопланеты размером с Землю и меньше, размеры Kepler-20 e составляют всего 0,87, а Kepler-20 f 1,03 радиуса Земли. Открыты телескопом Кеплер
• KOI-961 b,KOI-961 c и KOI-961 d — экзопланета у красного карлика KOI-961, радиусом 0,78, 0,73 и 0,57 радиуса Земли. Радиус KOI-961 d чуть больше, чем у Марса (0,53 радиуса Земли)[29].
• HD 37605 c— первый холодный юпитер, обнаруженный в 2012 году.
• 47 Большой Медведицы— система, состоящая из 3 холодных юпитеров — 47 Большой Медведицы b, 47 Большой Медведицы c и 47 Большой Медведицы d.
• GD 66 b— вероятно, первая гелиевая планета.

К содержанию

 

 

astro-obzor.ru

Экзопланеты

Объекты глубокого космоса > Экзопланеты

Экзопланетами называют миры, расположенные вне нашей Солнечной системы. За последние 20 лет были найдены тысячи 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: с подобным земным размером и 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 подходящего кандидата 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 он заблокирован – всегда повернут к звезде одной стороной (как в случае с земным спутником).

Ранние открытия экзопланет

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 нашей системы. Они знали, что существовало газовое и пылевое облако, не выдержавшее давления собственной гравитации и рухнувшее в себя. В момент крушения появилось Солнце и планеты. 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.

Наиболее юная экзопланета достигает возраста меньше миллиона лет и вращается вокруг звезды Coku Tau 4, удаленной на 420 световых лет. Ученым удается заметить ее из-за большого пробела, присутствующего в звездном диске. Она в 10 раз крупнее земной орбиты и скорее всего создается во время вращения планеты, очищающей пространство диска от пыли.

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 Юпитер, 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.

Бум на данные экзопланет

Первые экзопланеты представляли собою газовых гигантов (как Юпитер). Тогда ученые использовали исключительно 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.

Количество экзопланет, открытых разными способами

Кеплер показал, что существует множество различных объектов. Были не только подобные Юпитеру, но и земного типа. Отсюда появилось новое направление поиска – «суперземли» (по размеру колеблются от Земли к Нептуну).

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.

Типы экзопланет

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.

Экзоземля Эти объекты по параметрам и химическому составу напоминают нашу и вращаются в зоне обитания (идеальная дистанция к звезде, позволяющая сохранять воду в жидком состоянии). Они ценны для обнаружения, так как могут располагать жизнью.

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 Солнечной системе, 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.

Планета-сирота  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.

Диаграмма с относительными размерами экзопланет, найденных Кеплером. Сравнивается с Марсом и Землей

Известные экзопланеты

Мы располагаем двумя тысячами, 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 меркурианскому. 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.

Список ближайших экзопланет земного типа

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	Слишком высокая температура из-за близости к звезде	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

Как искать экзопланеты?

Как удается найти мир, по размеру напоминающий нашу планету, если он скрывается за десятками световых лет? 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:

1. Радиальная скорость
2. Транзитная фотометрия
3. Микролинзирование
4. Астрометрия
5. Прямое наблюдение

Художественная интерпретация планеты, совершающей орбитальный проход вокруг звезды за пределами нашей системы. Это 51 Пегас b – газовый гигант, чей орбитальный путь занимает 4 дня

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.

Что собою представляет планета?

В 2006 году вышел документ Международного астрономического союза (МАС), в котором говорилось, что объект для планетарного статуса должен соответствовать нескольким критериям:

• совершает обороты вокруг Солнца;
• обладает необходимой массой, чтобы закрепить круглую форму;
• устранил мусор и чужеродные объекты с орбиты;

Эти условия появились только после того, как Майк Браун обратил внимание на несколько миров на окраине нашей системы. По размеру они напоминали Плутон. 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 снимки продемонстрировали сложный и интересный мир, на котором видны горы, замороженные озера и прочие планетарные атрибуты.

Плутон и Харон

Но в МАС отказались что-то менять и сказали, что карликовые планеты представляют такой же научный интерес. Они также упомянули такие крупные тела, как Харон и Тритон, 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».

Классификация экзопланет

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.

Макет телескопа Джеймса Уэбба в натуральную величину

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.

Классификация экзопланет

Наверное, самая популярная та, которой пользовались в «Звездном Пути»: населенная планета – класс М. Следуя этой схеме, имеем:

• D – планетоид или спутник, лишенный атмосферы.
• H – непригодная для жизни.
• J – газовый гигант.
• К – есть жизнь или используются купольные камеры.
• L – есть растительность, но нет животных.
• M – наземная.
• N – серная.
• R – изгой.
• T – газовый гигант.
• Y – токсичная атмосфера и высокий температурный показатель.

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:

• астероид: меньше 0.00001 земной массы.
• меркурианский тип: от 0.00001 до 0.1 земной массы.

Земная группа (скалистые):

• субтерран: 0.1-0.5 земной массы.
• терран (земли): 0.5-2 земных масс.
• супертерран: 2-10 земных масс.

Газовые гиганты:

• Нептун: 10-50 земных масс.
• Юпитер: 50-5000 земных масс.

v-kosmose.com

XO-1 (экзопланета) - это... Что такое XO-1 (экзопланета)?

 XO-1 (экзопланета)

XO-1 (GSC 02041-01657) — звезда, обладающая экзопланетой XO-1b.

Найти звезду можно даже в небольшой телескоп.

XO-1b в представлении художника

Планета

• Большая полуось а.е.: 0,049 ± 0,001
• Масса(в массах Юпитера) : 0,9 ± 0,07
• Орбитальный период дней : 3,942
• эксцентриситет : 0
• Аргумент перицентра (омега) -
• тип: Горячий Юпитер
• год открытия : 2006
• температура поверхности:
• период вращения:
• наличие сателитов:
• Предположительный радиус 1,34 радиуса Юпитера
• Эффективная Земная орбита 1 а.е.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "XO-1 (экзопланета)" в других словарях:

• экзопланета — сущ., кол во синонимов: 1 • планета (30) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

• Экзопланета — (др. греч. εξω, exo  вне, снаружи), или внесолнечная планета  планета, обращающаяся вокруг звезды за пределами Солнечной системы. Планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца… …   Википедия

• Экзопланета — планета, принадлежащая иной, не Солнечной планетной системе. Первая система из трех экзопланет была открыта в 1991 г. вблизи нейтронной звезды радиопульсара PSR B1257+12. Автор открытия работающий в США на 305 метровом телескопе Аресибо польский… …   Астрономический словарь

• экзопланета — планета вне Солнечной системы …   Универсальный дополнительный практический толковый словарь И. Мостицкого

• Список экзопланетных систем — Прогресс открытия экзопланет на 19 марта 2010, следующими цветами обозначены методы открытия …   Википедия

• Список первых экзопланет — Ниже приведён отсортированный по нескольким критериям список впервые открытых экзопланет: По методу обнаружения По типу планеты По типу планетной системы По типу звезды Содержание 1 Первая экзопланета 2 …   Википедия

• Список экзопланет, открытых в 2011 году — 2009 2010 2011 2012 2013 См. также: Другие события в 2011 году В 2011 году было открыто 184 экзопланеты[1] …   Википедия

• Глизе 581 g — Экзопланета Списки экзопланет Родительская звезда Звезда Глизе 581 Созвездие Весы Прямое восхождение (α) 15ч …   Википедия

• Планета — У этого термина существуют и другие значения, см. Планета (значения) …   Википедия

• Список экзопланет, открытых в 2010 году — 2008 2009 2010 2011 2012 См. также: Другие события в 2010 году …   Википедия

dic.academic.ru

Интересные Факты - Экзопланеты

 Экзопланеты

Итак, мы с вами вышли за пределы Солнечной системы и оказались в пространстве нашей галактики. И оно ничуть не менее интересно, чем наш мир – мир Солнца. И в этом мире один из наиболее любопытных объектов – экзопланеты, доказать существование и увидеть которые удалось совсем недавно – в самом конце ХХ века. Экзопланеты – это планеты, которые вращаются не вокруг нашего Солнца, а вокруг других звезд нашей Галактики. Первым, кто заявил об их несомненном существовании, был Джордано Бруно, которого церковь сожгла за это предположение (за эту гипотезу) на центральной площади в Риме в 1600 году.

Самая близкая к нам звезда находится на расстоянии, которое свет проходит за 4,22 земных года. Увидеть на таком расстоянии планеты, светящие отраженным светом, очень непросто. Поэтому первые экзопланеты были открыты толко в конце 1980-х, но надёжно подтверждены значительно позднее. Поток находок хлынул лишь в 1990-х гг. В 2006 году количество известных внесолнечных планет превысило 180. В 2007 список насчитывал уже 236 позиций, а в 2009 году – более 330. По состоянию на 2010 г., список внесолнечных планет достиг 502. К началу августа 2012 года достоверно подтверждено существование уже 777 экзопланет в 623 планетных системах, из которых в 105 имеется более одной планеты, а количество надёжных кандидатов в экзопланеты значительно больше. Так, по проекту «Кеплер» на 21 декабря 2011 года числится ещё 2326 экзопланет, и их число растет с каждым годом. Для получения статуса подтверждённых требуется не однократное обнаружение экзопланеты, а повторная ее регистрация с помощью наземных телескопов. Но пока Международный астрономический союз, ведущий учёт небесных тел, не обладает даже официальным списком внесолнечных планет. Один из частных каталогов ведет астробиолог Джен Шнейдер (Jean Schneider). Среди этих объектов недавно обнаружен потенциально обитаемый скалистый мир (National Science Foundation).

Общее предполагаемое количество экзопланет в галактике Млечный Путь, по новым данным, – от 100 миллиардов, из которых от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Около 34% солнцеподобных звёзд имеют в своей обитаемой зоне планеты, сравнимые с Землёй. Так что мы в Галактике вряд ли одиноки, и Джордано Бруно был несомненно прав.

Подавляющее большинство открытых экзопланет обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство известных экзопланет – газовые гиганты, и они более походят на Юпитер, чем на Землю. Но это объясняется ограниченностью методов обнаружения, – легче обнаружить короткопериодичные массивные планеты, чем планеты земного типа.

Впервые такие планеты были обнаружены по слабому «покачиванию» звезд на их галактических орбитах. Вокруг этих звезд вращаются экзопланеты и своей гравитацией "сбивают" звезды с их пути и вызывают "покачивание". К середине 2001 г. планетные системы были открыты у 58 близких к Солнцу звезд и у двух радиопульсаров, причем в некоторых случаях были обнаружены системы из нескольких планет, вращающихся вокруг одной звезды. Точное измерение флюктуаций в движении звезды позволяет оценить массы наиболее крупных членов ее планетной системы и параметры их орбит. Не исключено, что некоторые обнаруженные экзопланеты не входят в околозвездные системы, подобные Солнечной, а движутся в межзвездном пространстве Галактики сами по себе. Этим планетам я посвящу отдельную главу в этой электронной монографии.

Поскольку наиболее легко обнаруживаются самые массивные экзопланеты, сильно раскачивающие звезду, вокруг которой они обращаются, большинство из открытых до сих пор экзопланет оказались массивнее Юпитера. Но некоторые по массе близки к Сатурну, а некоторые – к Земле. Почти одновременно с открытием экзопланет были обнаружены звездообразные объекты сверхмалой массы – коричневые карлики. Тогда возникла необходимость провести четкое разграничение – что считать звездами, а что планетами. Сейчас считается общепринятым, что планета – это объект, в котором за всю его историю реакции ядерного синтеза не происходят ни в каком виде. Как показывают расчеты, при формировании космических объектов нормального (солнечного) химического состава с массой более 13 масс Юпитера температура в глубине их водородной атмосферы достигает нескольких миллионов кельвинов, что приводит к возникновению термоядерной реакции с участием дейтерия – тяжелого изотопа водорода, наиболее легко вступающего в реакцию ядерного синтеза. При меньших массах объектов ядерные реакции в атмосферах звезд не происходят. Поэтому массу в 13 юпитерианских считают максимальной массой для планеты; объекты с массами от 13 до 70 юпитерианских являются «коричневыми карликами», а еще более массивные – настоящими «звездами». Я считаю, что очень четкой границы между планетами и коричневыми карликами не существует. В атмосфере гигантских планет наверняка идет гравитационное расслоение обычного водорода и его тяжелого изотопа. На дне атмосферы, а тем более океана жидкого водорода, должен накапливаться тяжелый водород, а он, как известно, при меньших температуре и давлении способен вступать в термоядерную реакцию синтеза гелия.

В 2010 году была открыта планета, получившая индекс HIP 13044b. Считается, что звезда гравитационная хозяйка этой планеты – газовый гигант – попала в плен нашей Галактики примерно 6–9 миллиардов лет назад, когда Млечный Путь поглотил другую (карликовую) галактику. Планета HIP 13044b в системе этой звезды возникла в то время, когда звезда ещё не входила в состав Млечного Пути. Это говорит о том, что при гравитационных катастрофах в Космосе планетные системы вокруг звезд могут сохраняться и частично или полностью переживать эти катастрофы. Таким образом, в одной планетной системе вокруг звезды могут оказаться планеты, сверхтяжелые ядра которых возникли из разных чёрных дыр, и которые начальную стадию своей эволюции прошли в разных галактиках, позднее слившихся в одну галактику.

Сравнение Солнечной системы и системы звезды Kepler-30. Планеты показаны красными точками на фоне дисков Солнца и Звезды Kepler-30. Планеты в системе Kepler-30 вращаются так же, как и планеты Солнечной системы, в одной плоскости. Схема с сайта: http://kosmos-x.net.ru/news/planety

Планетная система звезды Kepler-30. Схема с сайта: http://www.membrana.ru/particle/4581

На верхней схеме при сравнении планетной системы звезды Kepler-30 (HR 8799) и Солнечной системы показаны четвёрки планет-гигантов и красным цветом – показаны по два пояса астероидов. Масштабные линейки – 20 а.е. На нижней схеме приведены расстояния планет и поясов астероидов от светил, тоже в астрономических единицах. Планеты в системе Кеплера открыли в 2009 г. и подтвердили в 2010 г. Детали открытия можно прочитать в статье в журнале "Nature" и в пресс-релизе обсерватории Кека (иллюстрации NRC-HIA, Christian Marois, W. M. Keck Observatory, B. Zuckerman, Quinn M.Konopacky, Bruce Macintosh, Travis Barman/ Nature).

Всё вместе это делает систему HR 8799 весьма похожей на Солнечную с поправкой на то, что самая близкая к своей звезде новая планета в нашей системе заняла бы позицию между Сатурном и Ураном. Кроме того, суммарная масса этой четвёрки в 20 раз больше, чем общая масса планет в Солнечной системе. Более массивны у HR 8799 и пояса астероидов.

Есть и ещё одно отличие. У HR 8799 четыре гиганта влияют друг на друга намного сильнее, чем гиганты в Солнечной системе. Возможно, что эта планетная система гравитационно неустойчива. Считается, что звезда системы HR 8799 намного моложе Солнца. Как данные четыре планеты появились именно на этих орбитах, не может объяснить ни одна из современных теорий формирования звездных планетных систем. Астрономы наблюдатели называют это настоящим вызовом астрономам теоретикам. Я же считаю, что гипотеза космической сборки планетных систем вокруг звезд из свободных планетоидов, блуждающих в Галактике, в какой-то степени позволяет моделировать этот процесс.

Планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца в одном направлении и примерно в одной плоскости (плоскости эклиптики), и взаимные наклонения орбит планет (за исключением Меркурия) не превышают 3,5°. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к солнечному экватору на 7°. Такое строение Солнечной системы традиционно объясняется в рамках гипотезы формирования планет из газопылевого диска. Однако орбиты многих экзопланет – "горячих юпитеров" – демонстрируют сильный наклон к звездному экватору (вплоть до ретроградного движения), что говорит о бурной гравитационной истории этих систем.

Но у других экзопланет, например, в системе звезды Kepler-30, угол наклона орбит планет к звездному экватору очень мал – почти нулевой. Kepler-30 считается сравнительно молодой солнцеподобной звездой, на ее диске есть темные пятна, аналогичные солнечным, но гораздо большей площади; период вращения звезды оценивается в 16 ± 0,4 земных суток. Наличие пятен приводит к квазипериодическим вариациям блеска звезды с амплитудой около 1,5%. Когда экзопланета этой системы проходит над пятном своей звезды, то на кривой блеска звезды появляется характерная особенность.

Как оказалось, все три экзопланеты этой системы вращаются в той же плоскости, что и пятна, причем иногда они по несколько раз перекрывают одно и то же пятно. Астрономы нашли, что плоскости орбит наклонены к звездному экватору всего на 4 ± 1°. Этим система Kepler-30 напоминает Солнечную систему. Но по всем другим параметрам она резко отличается от Солнечной системы.

Так, масса планеты Kepler-30b оценивается в 11,3 ± 1,4 земных масс, а радиус – в 3,9 ± 0,2 земных радиусов, орбитальный период ее близок к 29 земным суткам. Это очень тяжелая и быстро движущаяся по орбите планета, сильно нагретая своей звездой. Планета Kepler-30c, напротив, – газовый гигант с массой в две массы Юпитера и радиусом 1,1 радиуса Юпитера. По всей вероятности, при такой малой средней плотности у нее очень мощная атмосфера. Однако ее орбитальный период близок к 60 земным суткам, а температурный режим – к температурному режиму Меркурия. Невероятно, что при таком быстром движении по орбите и такой высокой температуре поверхности этот гигант удерживает свою атмосферу. Вероятно, он теряет ее, но и быстро восполняет за счет бурной вулканической деятельности, вызванной гравитационными деформациями ее недр в гравитационном поле звезды. Планета Kepler-30d удивляет большим радиусом (0,93 радиуса Сатурна) при очень низкой средней плотности этой планеты (0,19 ± 0,02 г/см3). Температурный режим экзопланеты Kepler-30d является средним между тепловыми режимами Меркурия и Венеры. Интересно, почему этот "газовый пузырь" не "размазывается" по своей орбите.

Думаю, что пока чересчур доверять информации о размерах и массе экзопланет не следует, эти данные ненадежны. Поэтому делать какие-то далеко идущие выводы и строить гипотезы пока рано.

Степень уплощенности планетных систем и количество в них планет важно для понимания процесса планетообразования и эволюции. Так, существование плоских планетных систем, мало наклоненных к экватору звезды, говорит в пользу стандартной модели формирования планет из протопланетного диска. Напротив, системы с резко наклоненными орбитами являются индикаторами совсем иных процессов, так как необъяснимы в рамках гипотезы формирования планет из газо-пылевых облаков. Однако измерение наклонения орбит планет – очень трудная задача, которая пока решена для малого числа планетных систем (PSR B1257+12, GJ 876, эпсилон Андромеды, Kepler-9, Kepler-10, Kepler-11 Kepler-30).

Экзопланета UCF-1.01 вращается вокруг красного карлика GJ 436, который находится на расстоянии около 33 световых лет от Земли. Эта экзопланета была обнаружена методом транзитной фотометрии – практически единственным надежным методом для обнаружения небольших планет. Ее диаметр около 8 400 км, а масса 0,28 земной. Но это пока тоже предположительно: указанная величина массы у этой планеты будет только в том случае, если по плотности она сходна с Землей, при большей же плотности она окажется массивнее. Такие экзопланеты называют «мини-Землями». Но на Землю планета UCF-1.01 вряд ли похожа, скорее, она похожа на Меркурий, так как вращается по орбите, удаленной от звезды всего на 2,8 млн. км, и совершает оборот вокруг своей звезды всего за 34 часа. Температура на поверхности UCF-1.01 наверняка более +600°С.

В этой же звездной системе обнаружены признаки второй «мини-Земли» – UCF-1.02, масса которой (пока очень приближенно) оценивается как чуть меньшая, чем у UCF-1.01. Однако требуется время для получения дополнительных данных по массе и орбите UCF-1.02. Эти исследования планируются в ближайшее время.

Экзопланета WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, является большим газообразным миром, расположенным в системе звезды на расстоянии около 870 световых лет от Солнца. Эта экзопланета вращается на близком расстоянии от своей звезды и делает это очень быстро. Фото с сайта: http://strannyj-mir.ucoz.ru/

Экзопланета HR 8799c (отмечена кружком) рядом со своей звездой (иллюстрация ESO/M. Janson). Фото с сайта: http://linzik.com/nauka-i-tehnika/

Экзопланета в представлении художника. У нее есть атмосфера и твердая поверхность с выраженным рельефом. На небе этой планеты все тот же Млечный Путь, но вот созвездия выглядят по-другому. Рис. с сайта: http://www.newsland.ru/

Когда экзопланета появляется на фоне диска своей звезды, ее можно обнаружить в очень мощный телескоп. Фото с сайта: http://www.gazeta-spb.ru/news.php?id=84413

Экзопланета (b) возле звезды (А). Наблюдая эту планету, астрономы впервые увидели изменение фаз экзопланеты. Прежде удавалось увидеть экзопланеты только тогда, когда они появлялись на фоне диска звезды. Фото с сайта: http://jaydevvy.livejournal.com/60357.html

Экзопланета. Наблюдая окрестности звезд, очень трудно различить вращающиеся вокруг них планеты. Фото с сайта: http://www.forum-tvs.ru/

На рис. слева: Экзопланета, которая быстро отдаёт вещество звезде. Рисунок с сайта: http://subscribe.ru/archive/science.news.sciencestyle/ 201005/22060123.html Наверное, вот так была сорвана атмосфера и с самой маленькой планеты Солнечной системы – Меркурия, а с Венеры, Земли и Марса Солнце сорвало только водородную часть их некогда мощных атмосфер. Венера, вероятно, при этом могла лишиться и паров воды, которые первоначально наверняка содержались в ее атмосфере. Этот рисунок хорошо иллюстрирует процесс "раздевания" планет от легких оболочек, когда эти планеты попадают в слишком уж "тесные гравитационные объятия" своих звезд-солнц. Только имея большую собственную массу и оказавшись на дальней орбите – такой, как у Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, – планета, в том числе и экзопланета, может сохранить свою галактическую водородную атмосферу.

На схеме справа и внизу показаны четыре экзопланеты, вращающиеся вокруг звезды Gliese 581. Звезда Gliese 581 значительно меньше Солнца, поэтому планеты c и d этой системы движутся по орбитам, условия на которых близки к венерианским (экзопланета c) и марсианским (экзопланета d). Голубым цветом показана зона, находясь в которой, на планетах могут возникать условия, благоприятные для существования жизни и биосферы. Если бы у Gliese 581 была еще одна планета g между планетами c и d, тогда на ней можно было бы ожидать встретить наших "братьев по разуму" (разумеется, если бы при этом размер и состав этой планеты были тоже похожи на размер и состав Земли). Так как звезда Gliese 581 значительно уступает нашему Солнцу по размерам, зона, благоприятная для жизни, находится в ее планетной системе ближе к источнику тепла и света, чем в нашей. Иллюстрация ESO с сайта: http://news.a42.ru/news/item/208963/

Планетная система звезды Gliese 581 находится в 33 световых годах от Земли. Орбиты пяти планет этой системы расположены от своей звезды ближе, чем орбита Меркурия от Солнца. Только орбита самой дальней планеты в этой системе удалена от своей звезды на расстояние чуть большее, чем орбита Венеры от Солнца. Схема с сайта: http://news.a42.ru/news/item/208963/

Женевская группа исследователей экзопланет недавно опубликовала результаты 15-летнего мониторинга лучевой скорости нескольких солнцеподобных звезд. Ряды наблюдений этих астрономов позволили обнаружить планеты-гиганты на орбитах, подобных орбите Юпитера у ряда звезд. Открытие аналогов Юпитера в звездных системах является первым шагом на пути открытия аналогов Солнечной системы, т.е. планетных систем, где гиганты расположены на дальних слабоэллиптических орбитах, а на более тесных орбитах находятся планеты земного типа. Величина и последовательность планет вокруг звезды в первую очередь зависит от того, какой планетоид будет захвачен первым – большой или маленький, со спутниками или нет, каким количеством движения относительно звезды он будет обладать.

Экзопланета Kepler-10b имеет диаметр, равный всего 1,4 диаметра Земли. Это пока самая маленькая из обнаруженных за пределами Солнечной системы экзопланет. Вокруг своей звезды Kepler-10 экзопланета 10b обращается за 0,84 земных дня, она находится в 20 раз ближе к своему светилу, чем Меркурий к Солнцу, а потому на поверхности ее, надо полагать, очень жарко. Средняя плотность этой экзопланеты составляет 8,8 г/см3. Судя по плотности, звезда сорвала с этой планеты не только газообразные и жидкие вещества, но и легкие твердые. По сути, вокруг этой звезды вращается тяжелое ядро этой планеты. Сама звезда Kepler-10 по массе, температуре и размеру сходна с Солнцем, но старше его. Она расположена в 560 световых годах от нас.

Экзопланета COROT-7b размером 1,7 поперечника Земли при массе в 4,8 масс Земли обнаружена в 2009 г. Из лёгких экзопланет известны планеты массой в 1,9 и 3,3 массы Земли. Потенциально обитаемая экзопланета была найдена осенью 2010 г.

Обнаружение экзопланет, да еще в таком большом количестве, показало, что формирование планетарных систем вокруг звезд – не редкость, а обнаружение экзопланет с параметрами Земли возможно и неизбежно. Вместе с тем, открытия эти принесли и новые загадки, ответа на которые нет в прежних гипотезах. Например, были открыты экзопланеты сущие гиганты – с массой в семь Юпитеров. Обнаружены в иных планетных системах и пояса астероидов, напоминающие наши.

В системе HIP 11952 находится как минимум две планеты. Первая имеет массу Юпитера, при этом находится очень близко к своей звезде, совершая оборот вокруг нее примерно за семь дней. Вторая планета имеет период обращения в девять с половиной месяцев, при этом она почти в три раза массивнее Юпитера. Звезда HIP 11952 очень старая звезда – ее возраст составляет 12,8 миллиардов лет. Планеты системы HIP 11952 вряд ли моложе своей звезды.

Открытия показывают, что возникновение планет во Вселенной было возможно и в то время, когда галактические облака были бедны тяжелыми элементами (элементами тяжелее водорода и гелия), так как более тяжелые элементы попросту еще не успели тогда образоваться в термоядерных котлах звезд и заполонить Вселенную. Так утверждает общепризнанная гипотеза. И такие звезды действительно есть. Например, содержание железа в звезде HIP 11952 составляет всего 1% от содержания железа в Солнце. Но то, что планеты могут вращаться вокруг таких звезд, противоречит общепринятой теории. Ведь даже газовым гигантам, таким как Юпитер и Сатурн, необходимы тяжелые элементы для твердого ядра, без которого, как считается, они не смогли бы сформироваться. А звезды, около которых были найдены экзопланеты, могут содержать как мало, так и много тяжелых элементов.

Планетарная система Kepler-36 находится на расстоянии 1200 световых лет от Земли. Звезда этой системы похожа на наше Солнце, однако планеты системы, а их пока обнаружено две, довольно необычны. Одна из планет – Kepler-36b – в полтора раз больше Земли по размерам, но при этом в 4,5 раза тяжелее, ее плотность соответствует плотности металлов и значительно больше, чем у любой планеты Солнечной системы. Другая экзопланета этой системы – газообразный гигант Kepler-36c – имеет размер с Нептун, но при этом вдвое легче его, то есть плотность этой экзопланеты также нетипична для планет такого рода.

Во-вторых, и самое интригующее – это орбиты планет. Расстояние между орбитами двух планет всего в пять раз больше, чем расстояние между Землей и Луной, то есть приливные воздействия во время сближения Kepler-36c и Kepler-36b друг с другом должны быть просто колоссальными. Такие сближения происходят каждые 97 дней, при том, что периоды обращения планет вокруг своей звезды равны соответственно всего 14 и 16 дням. По мнению специалистов, несмотря на экстремальную близость орбит, в обозримом будущем этим планетам столкновение не грозит – их орбиты стабильны.

Необычно и близкое соседство этих экзопланет со своим светилом – всего 17 и 19 млн. км соответственно. Как образовались и как оказались рядом столь разные по своим характеристикам планеты, в теорию образования планет из протопланетного газо-пылевого облака не вписывается.

Многие из открытых планетных систем отличаются от Солнечной системы плотной упаковкой планет на тесных орбитах, причем между планетами наблюдаются орбитальные резонансы – иначе говоря, орбитальные периоды планет соотносятся друг с другом как небольшие числа (2:1, 3:1, 3:2 и т.д.). В Солнечной системе таких планет, связанных простыми орбитальными резонансами, нет, но такие резонансы наблюдаются в системах спутников планет-гигантов (например, у галилеевых спутников Юпитера). Может оказаться, что система Юпитера и его спутников много старше, чем система Солнца и планет Солнечной системы. Части гравитационной системы могут быть много старше самой гравитационной системы.

В статье В. Боруцки с коллегами, опубликованной в Архиве электронных препринтов, описываются многопланетные системы Kepler-31 и Kepler-32, делается попытка оценить массы хотя бы некоторых планет, входящих в их состав. Kepler-31 – звезда главной последовательности спектрального класса F. Ее масса оценивается в 1,21 ± 0,17 масс Солнца, радиус – в 1,.22 ± 0,24 радиусов Солнца, светимость почти в 3 раза превышает солнечную. Расстояние до системы можно оценить в 1770 пк. Четыре кандидата в планеты, вращаясь вокруг звезды, находятся близко к орбитальному резонансу 8:4:2:1 (т.е. пока внешняя планета делает один оборот вокруг звезды, более близкая делает два оборота, еще более близкая – четыре, а внутренняя – восемь). Самая внутренняя планета вращается на расстоянии 0.09 а.е. от звезды (т.е. является горячей суперземлей), остальные три имеют размеры нептунов и расположены на расстоянии 0,16; 0,26 и 0,4 а.е. Все четыре планеты этой системы горячее Меркурия.

Kepler-32 – красный карлик. Температура его фотосферы оценивается в 3900 ± 200° К, масса составляет 0,58 ± 0,05 масс Солнца, радиус – в 0,53 ± 0,04 радиуса Солнца, светимость близка к 0,06 солнечных. Звезда Kepler-32 имеет пять экзопланет. Самая внутренняя планета вращается на расстоянии 0.013 а.е. от звезды, остальные расположены на расстояниях 0,033; 0,05; 0,09 и 0,13 а.е. Планеты третья и четвертая от звезды чрезвычайно близки к орбитальному резонансу 3:2. Массы планет, оцененные по их гравитационному влиянию друг на друга, составляют 7,2 ± 4,1 и 5,2 ± 3,5 земных масс. Температурный режим внешней из подтвержденных планет примерно соответствует температурному режиму Меркурия.

На сайте "Планетные системы" помещен прекрасный каталог экзопланет и их звезд. Интересующихся тонкостями и деталями этого вопроса я отсылаю на этот сайт. Здесь же позволю привести некоторую информацию, позаимствованную на нем.

В созвездии Южная Гидра есть одиночная звезда массой 1,06±0,05 солнечных масс с температурой поверхности 5911° К. Она удалена от нас на 39,4±1 парсек. Вокруг этой звезды вращается 9 планет, удаленных от звезды соответственно на: 0,022; 0,064; 0,09; 0,129; 0,27; 0,33; 0,493; 1,42; 3,4 астрономических единицы. Масса этих экзопланет в массах Юпитера такова: 0,004; 0,041; 0,006; 0,037; 0,079; 0,016; 0,075; 0,067; 0,203. Орбитальный период (оборот вокруг звезды) у этих планет длится соответственно земных суток: 1,178; 5,76; 9,655; 16,358; 49,745; 67,6; 122,76; 601; 2222. Из приведенных параметров видно, как сильно эта планетная система отличается от нашей. Во-первых, очень близко к звезде находятся семь планет, их орбиты размещаются в пространстве и на расстоянии как от Солнца до Меркурия. Чтобы не упасть на звезду, эти планеты очень быстро вращаются вокруг него, – самая близкая планета облетает звезду почти за земные сутки, вторая – за шесть без малого, третья – почти за десять, четвертая – за 16, и только год на пятой длится полтора земных месяца. В общем, этот мир мало похож на наш.

В созвездии Пегаса есть одиночная звезда массой 1,56 солнечных масс. Она удалена от нас на 39,4±1 парсек. Вокруг этой звезды вращается 4 планеты, удаленных от звезды соответственно на: 14,5; 27; 43; 68 астрономических единицы. Масса этих экзопланет в массах Юпитера такова: 9; 10; 10; 8. Орбитальный период (оборот вокруг звезды) у этих планет неизвестен. При этом наклонение плоскостей орбит у этих планет очень большое, т.е. они не находятся в планетном диске. Эта планетная система не похожа ни на предыдущую, ни на нашу Солнечную. Очень массивные планеты движутся по очень удаленным орбитам, и год на них длится более 25 земных лет. А параметры этой звезды очень сходны с параметрами предыдущей звезды и с параметрами Солнца.

В созвездии Девы есть очень массивная одиночная нейтронная звезда PSR 1257+12, удаленная от нас на расстояние 500 парсек. Вокруг нее вращаются три планеты, удаленных от звезды соответственно на: 0,19; 0,36; 0,46 астрономических единицы. Масса этих экзопланет в массах Юпитера такова: 0,00007; 0,013; 0,012. Орбитальный период (оборот вокруг звезды) у этих планет длится соответственно земных суток: 25; 67; 98. При этом наклонение плоскостей орбит у этих планет тоже очень большое, т.е. они не находятся в планетном диске. Очень легкие планеты движутся по очень близким к столь массивной звезде орбитам, и движутся весьма быстро. А параметры этой звезды совсем не похожи на параметры предыдущих звезд и Солнца.

historyukhtoma.ucoz.ru

это что такое? Как открывают и изучают экзопланеты?

Экзопланета – это планета, которая находится вне пределов нашей Солнечной системы. За последние два десятилетия были обнаружены тысячи подобных объектов, в основном с помощью космического телескопа НАСА «Кеплер».

Экзопланета – что это такое?

Эти космические объекты значительно отличаются по своим размерам и орбитам. Некоторые из них являются гигантскими планетами, кружащими вблизи от своих звезд. Одни покрыты льдом, другие скалами. НАСА и другие агентства ищут особый вид планеты: им нужна экзопланета, похожая на Землю, которая вращающаяся вокруг звезды, похожей на Солнце, и расположена в обитаемой зоне.

Обитаемая зона является диапазоном расстояний от звезды, при которых температура планеты позволяет существование жидких океанов воды, что имеет решающее значение для жизни. Самое раннее определение зоны было основано на простом тепловом равновесии, но современные расчеты включают множество других факторов, в т. ч. парниковый эффект атмосферы планеты. Это делает границы обитаемой зоны размытыми.

Теория зарождения жизни

Хотя экзопланета – это открытие 1990 годов, в течение многих лет астрономы были убеждены в их существовании. Они не просто верили, а основывали свои выводы на медленном вращении нашего собственного Солнца и других звезд.

У астрономов есть теория происхождения жизни в нашей Солнечной системе. Коротко говоря, вращающееся облако газа и пыли (так называемая протосолнечная туманность) под действием собственной гравитации разрушилось и сформировало наше светило и планеты. После этого сохранение углового момента означало, что будущее светило должно вращаться все быстрее и быстрее. Однако, хотя оно обладает 99,8% массы Солнечной системы, планеты обладают 96% ее углового момента. Астрономы задавались вопросом, почему наша звезда вращается так медленно.

Молодое светило имело очень сильное магнитное поле, силовые линии которого пронизывали диск завихренного газа, из которого формировались планеты. Эти линии были связаны с заряженными частицами газа, и действовали как якоря, замедляя вращение образовывающегося Солнца и раскручивая газ, который в конечном итоге превратился в планеты. Большинство звезд вращается медленно, поэтому астрономы сделали вывод, что такое же «магнитное торможение» произошло и у них, а это означает, что должно было произойти формирование планет. Отсюда логический вывод: планеты нужно искать вокруг подобных Солнцу звезд.

Ранние открытия

По этой и другим причинам ученые сначала ограничили поиски экзопланет звездами, похожими на Солнце, но первые два открытия в 1992 г. относились к пульсару (быстро вращающимся остаткам светила, погибшего как сверхновая) под названием PSR 1257+12. Первая подтвержденная экзопланета, обращающаяся вокруг звезды (фото размещено в статье), отвечающая этому требованию, была открыта в 1995 году. Ею стала 51 Pegasi b, масса которой соизмерима с массой Юпитера, и которая в 20 раз ближе к своему Солнцу, чем Земля. Это стало неожиданностью. Но еще одна странность произошла за семь лет до этого, благодаря которой стало ясно, что будет открыто множество экзопланет.

В 1988 году группой канадских ученых была обнаружена планета размером с Юпитер, движущаяся вокруг Гаммы Цефея. Но так как ее орбита была гораздо меньше орбиты Юпитера, ученые не заявили об окончательном обнаружении. Астрономы не рискнули предположить, что такие планеты существуют. Это настолько отличалось от нашей Солнечной системы, что ученые были крайне осторожны.

От больших к малым

Почти каждая открытая поначалу экзопланета – это огромный юпитероподобный (или еще больше) газовый гигант, вращающийся на небольшом расстоянии от своей родительской звезды. Объясняется это тем, что астрономы использовали технику измерения радиальной скорости, определяющей степень «раскачивания» звезды при обращении планет вокруг нее. Большие близкорасположенные космические тела оказывали настолько значительное влияние, что его можно было легко обнаружить.

До эпохи открытий экзопланет приборы могли измерить только движения звезд с точностью до километра в секунду, что было недостаточным для обнаружения их колебаний под влиянием планет. Современные приборы способны измерять скорость до сантиметра в секунду, частично из-за повышения точности оборудования, но также и по причине большей опытности астрономов в выделении из данных слабых сигналов.

Информационный взрыв «Кеплера»

На сегодняшний день насчитывается более 1000 подтвержденных экзопланет, обнаруженных одним спутником. Космический телескоп «Кеплер» был выведен на орбиту в 2009 году и охотился за обитаемыми планетами в течение четырех лет. В нем использовался метод, называемый «транзитным» – измерялось затемнение звезды во время прохождения перед ней космического объекта.

«Кеплер» выявил изобилие различных типов планет. Помимо газовых гигантов и тел земной группы, телескоп помог установить существование нового класса «суперземель», размеры которых находятся в пределах размеров Земли и Нептуна. Некоторые из них расположены в обитаемых зонах своих звезд, но астробиологи еще проверяют расчеты, чтобы выяснить, как в таких мирах может развиваться жизнь.

В 2014 году астрономы «Кеплера» представили метод «проверки многочисленностью», который должен был увеличить скорость перевода планет-кандидатов в статус подтвержденных. Методика основана на орбитальной устойчивости – многие звезды затемнялись через короткие промежутки времени, что могло быть вызвано только планетами на малых орбитах, так как будь это звезды, они бы гравитационно вытолкнули друг друга из системы в течение нескольких миллионов лет.

Другие миссии

Хотя спутники («Кеплер» и французский CoRoT), охотившиеся за экзопланетами, завершили свои первоначальные миссии, ученые до сих пор обрабатывают полученные с их помощью данные, совершая все новые открытия. И без работы они не останутся. Продолжают работать спутники MOST и NASA TESS, а швейцарский CHEOPS и спутник ЕКА PLATO начнут поиск транзита из космоса в ближайшее время. На Земле спектрограф HARPS 3,6-метрового телескопа Европейской южной обсерватории в Чили проводит доплеровский поиск колебаний звезд, но в охоте задействовано и множество других телескопов.

Одним из примеров является Космический телескоп НАСА Spitzer. Поскольку он чувствителен в инфракрасной области спектра, то способен измерять температурный профиль экзопланеты и дать представление о ее атмосфере.

Из более 3000 известных планет сложно остановить свой выбор на нескольких из них. Небольшие твердые экзопланеты в обитаемой зоне кажутся лучшими кандидатами, но астрономы выделяют другие, расширившие наше представление о формировании и развитии других миров.

Первые ласточки

51 Pegasi b. Как упоминалось выше, это была первая доказанная экзопланета, обращающаяся вокруг звезды солнечного типа. Обладая половиной массы Юпитера, она удалена от центра системы на расстояние Меркурия. Планета настолько близка к своему светилу, что, скорее всего, одна ее сторона находится в приливном захвате – она постоянно обращена к звезде.

HD 209458 b. Это была первая обнаруженная в 1999 году экзопланета (фото размещено в статье), которая проходила транзитом мимо своей звезды (хотя при этом использовался метод Доплера), за которой последовали другие открытия. Это первая планета за пределами Солнечной системы, у которой были определены параметры ее атмосферы, в том числе температурный профиль и отсутствие облаков.

Примечательные миры

55 Cancri е. Данная экзопланета – это, что называется, «суперземля», которая движется по орбите вокруг звезды, достаточно яркой, чтобы ее можно было видеть невооруженным глазом. Таким образом, астрономы могут изучать систему подробнее, чем любую другую. Ее «год» составляет всего 17 часов и 41 минуту (это было установлено, когда MOST наблюдал за системой в течение двух недель в 2011 году). Теоретики предполагают, что 55 Cancri е может быть богата углеродом и имеет алмазное ядро.

HD 80606 b. Данная экзопланета – это рекордсмен (на момент своего открытия в 2001 году) по эксцентричности орбиты. Вполне вероятно, что путь ее движения, похожий на орбиту кометы Галлея, может быть связан с влиянием другой звезды. Кроме того, такая экстремальная орбита является причиной чрезвычайной изменчивости окружающей среды планеты.

WASP-33b. Была открыта в 2011 году и обладает своего рода солнцезащитным слоем – стратосферой – который поглощает часть видимого и ультрафиолетового света родительской звезды. Планета не только движется по орбите в противоположном направлении, но также вызывает колебания светила, которые регистрирует спутник MOST.

Близнецы Земли

Kepler-442b. Данная экзопланета – это, что называется, «двойник Земли». Своими размерами, массой и температурным режимом она больше всех похожа на нашу планету. Открытая 6 января 2015 г., она находится в созвездии Лира на расстоянии 1,120 световых лет. Температура на поверхности этой скалистой экзопланеты составляет -40 °C. Ее масса в 2,34 раза превышает массу Земли, а гравитация на 30% больше. Планета находится за пределами зоны, где действует приливный захват. В опубликованной в 2015 г. работе она, наряду с Kepler-186f и 62f, была названной лучшим кандидатом в потенциально заселенные планеты (см. фото).

Экзопланета Kepler-78b. Она обращается вокруг звезды Кеплер-78. На время открытия в 2013 г. планета больше всего походила на Землю по массе, радиусу и средней плотности. Был обнаружен не только ее транзит на фоне светила, но и затмение и отраженный свет, соответствующий орбитальным фазам. «Год» экзопланеты длится всего 8,5 часа, т. к. она в 40 раз ближе к звезде, чем расстояние от Меркурия до Солнца.

загрузка...

twofb.ru

это что такое? Как открывают и изучают экзопланеты?

Экзопланета – это планета, которая находится вне пределов нашей Солнечной системы. За последние два десятилетия были обнаружены тысячи подобных объектов, в основном с помощью космического телескопа НАСА «Кеплер».

Экзопланета – что это такое?

Эти космические объекты значительно отличаются по своим размерам и орбитам. Некоторые из них являются гигантскими планетами, кружащими вблизи от своих звезд. Одни покрыты льдом, другие скалами. НАСА и другие агентства ищут особый вид планеты: им нужна экзопланета, похожая на Землю, которая вращающаяся вокруг звезды, похожей на Солнце, и расположена в обитаемой зоне.

Обитаемая зона является диапазоном расстояний от звезды, при которых температура планеты позволяет существование жидких океанов воды, что имеет решающее значение для жизни. Самое раннее определение зоны было основано на простом тепловом равновесии, но современные расчеты включают множество других факторов, в т. ч. парниковый эффект атмосферы планеты. Это делает границы обитаемой зоны размытыми.

Теория зарождения жизни

Хотя экзопланета – это открытие 1990 годов, в течение многих лет астрономы были убеждены в их существовании. Они не просто верили, а основывали свои выводы на медленном вращении нашего собственного Солнца и других звезд.

У астрономов есть теория происхождения жизни в нашей Солнечной системе. Коротко говоря, вращающееся облако газа и пыли (так называемая протосолнечная туманность) под действием собственной гравитации разрушилось и сформировало наше светило и планеты. После этого сохранение углового момента означало, что будущее светило должно вращаться все быстрее и быстрее. Однако, хотя оно обладает 99,8% массы Солнечной системы, планеты обладают 96% ее углового момента. Астрономы задавались вопросом, почему наша звезда вращается так медленно.

Молодое светило имело очень сильное магнитное поле, силовые линии которого пронизывали диск завихренного газа, из которого формировались планеты. Эти линии были связаны с заряженными частицами газа, и действовали как якоря, замедляя вращение образовывающегося Солнца и раскручивая газ, который в конечном итоге превратился в планеты. Большинство звезд вращается медленно, поэтому астрономы сделали вывод, что такое же «магнитное торможение» произошло и у них, а это означает, что должно было произойти формирование планет. Отсюда логический вывод: планеты нужно искать вокруг подобных Солнцу звезд.

Ранние открытия

По этой и другим причинам ученые сначала ограничили поиски экзопланет звездами, похожими на Солнце, но первые два открытия в 1992 г. относились к пульсару (быстро вращающимся остаткам светила, погибшего как сверхновая) под названием PSR 1257+12. Первая подтвержденная экзопланета, обращающаяся вокруг звезды (фото размещено в статье), отвечающая этому требованию, была открыта в 1995 году. Ею стала 51 Pegasi b, масса которой соизмерима с массой Юпитера, и которая в 20 раз ближе к своему Солнцу, чем Земля. Это стало неожиданностью. Но еще одна странность произошла за семь лет до этого, благодаря которой стало ясно, что будет открыто множество экзопланет.

В 1988 году группой канадских ученых была обнаружена планета размером с Юпитер, движущаяся вокруг Гаммы Цефея. Но так как ее орбита была гораздо меньше орбиты Юпитера, ученые не заявили об окончательном обнаружении. Астрономы не рискнули предположить, что такие планеты существуют. Это настолько отличалось от нашей Солнечной системы, что ученые были крайне осторожны.

От больших к малым

Почти каждая открытая поначалу экзопланета – это огромный юпитероподобный (или еще больше) газовый гигант, вращающийся на небольшом расстоянии от своей родительской звезды. Объясняется это тем, что астрономы использовали технику измерения радиальной скорости, определяющей степень «раскачивания» звезды при обращении планет вокруг нее. Большие близкорасположенные космические тела оказывали настолько значительное влияние, что его можно было легко обнаружить.

До эпохи открытий экзопланет приборы могли измерить только движения звезд с точностью до километра в секунду, что было недостаточным для обнаружения их колебаний под влиянием планет. Современные приборы способны измерять скорость до сантиметра в секунду, частично из-за повышения точности оборудования, но также и по причине большей опытности астрономов в выделении из данных слабых сигналов.

Информационный взрыв «Кеплера»

На сегодняшний день насчитывается более 1000 подтвержденных экзопланет, обнаруженных одним спутником. Космический телескоп «Кеплер» был выведен на орбиту в 2009 году и охотился за обитаемыми планетами в течение четырех лет. В нем использовался метод, называемый «транзитным» – измерялось затемнение звезды во время прохождения перед ней космического объекта.

«Кеплер» выявил изобилие различных типов планет. Помимо газовых гигантов и тел земной группы, телескоп помог установить существование нового класса «суперземель», размеры которых находятся в пределах размеров Земли и Нептуна. Некоторые из них расположены в обитаемых зонах своих звезд, но астробиологи еще проверяют расчеты, чтобы выяснить, как в таких мирах может развиваться жизнь.

В 2014 году астрономы «Кеплера» представили метод «проверки многочисленностью», который должен был увеличить скорость перевода планет-кандидатов в статус подтвержденных. Методика основана на орбитальной устойчивости – многие звезды затемнялись через короткие промежутки времени, что могло быть вызвано только планетами на малых орбитах, так как будь это звезды, они бы гравитационно вытолкнули друг друга из системы в течение нескольких миллионов лет.

Другие миссии

Хотя спутники («Кеплер» и французский CoRoT), охотившиеся за экзопланетами, завершили свои первоначальные миссии, ученые до сих пор обрабатывают полученные с их помощью данные, совершая все новые открытия. И без работы они не останутся. Продолжают работать спутники MOST и NASA TESS, а швейцарский CHEOPS и спутник ЕКА PLATO начнут поиск транзита из космоса в ближайшее время. На Земле спектрограф HARPS 3,6-метрового телескопа Европейской южной обсерватории в Чили проводит доплеровский поиск колебаний звезд, но в охоте задействовано и множество других телескопов.

Одним из примеров является Космический телескоп НАСА Spitzer. Поскольку он чувствителен в инфракрасной области спектра, то способен измерять температурный профиль экзопланеты и дать представление о ее атмосфере.

Из более 3000 известных планет сложно остановить свой выбор на нескольких из них. Небольшие твердые экзопланеты в обитаемой зоне кажутся лучшими кандидатами, но астрономы выделяют другие, расширившие наше представление о формировании и развитии других миров.

Первые ласточки

51 Pegasi b. Как упоминалось выше, это была первая доказанная экзопланета, обращающаяся вокруг звезды солнечного типа. Обладая половиной массы Юпитера, она удалена от центра системы на расстояние Меркурия. Планета настолько близка к своему светилу, что, скорее всего, одна ее сторона находится в приливном захвате – она постоянно обращена к звезде.

HD 209458 b. Это была первая обнаруженная в 1999 году экзопланета (фото размещено в статье), которая проходила транзитом мимо своей звезды (хотя при этом использовался метод Доплера), за которой последовали другие открытия. Это первая планета за пределами Солнечной системы, у которой были определены параметры ее атмосферы, в том числе температурный профиль и отсутствие облаков.

Примечательные миры

55 Cancri е. Данная экзопланета – это, что называется, «суперземля», которая движется по орбите вокруг звезды, достаточно яркой, чтобы ее можно было видеть невооруженным глазом. Таким образом, астрономы могут изучать систему подробнее, чем любую другую. Ее «год» составляет всего 17 часов и 41 минуту (это было установлено, когда MOST наблюдал за системой в течение двух недель в 2011 году). Теоретики предполагают, что 55 Cancri е может быть богата углеродом и имеет алмазное ядро.

HD 80606 b. Данная экзопланета – это рекордсмен (на момент своего открытия в 2001 году) по эксцентричности орбиты. Вполне вероятно, что путь ее движения, похожий на орбиту кометы Галлея, может быть связан с влиянием другой звезды. Кроме того, такая экстремальная орбита является причиной чрезвычайной изменчивости окружающей среды планеты.

WASP-33b. Была открыта в 2011 году и обладает своего рода солнцезащитным слоем – стратосферой – который поглощает часть видимого и ультрафиолетового света родительской звезды. Планета не только движется по орбите в противоположном направлении, но также вызывает колебания светила, которые регистрирует спутник MOST.

Близнецы Земли

Kepler-442b. Данная экзопланета – это, что называется, «двойник Земли». Своими размерами, массой и температурным режимом она больше всех похожа на нашу планету. Открытая 6 января 2015 г., она находится в созвездии Лира на расстоянии 1,120 световых лет. Температура на поверхности этой скалистой экзопланеты составляет -40 °C. Ее масса в 2,34 раза превышает массу Земли, а гравитация на 30% больше. Планета находится за пределами зоны, где действует приливный захват. В опубликованной в 2015 г. работе она, наряду с Kepler-186f и 62f, была названной лучшим кандидатом в потенциально заселенные планеты (см. фото).

Экзопланета Kepler-78b. Она обращается вокруг звезды Кеплер-78. На время открытия в 2013 г. планета больше всего походила на Землю по массе, радиусу и средней плотности. Был обнаружен не только ее транзит на фоне светила, но и затмение и отраженный свет, соответствующий орбитальным фазам. «Год» экзопланеты длится всего 8,5 часа, т. к. она в 40 раз ближе к звезде, чем расстояние от Меркурия до Солнца.

загрузка...

4responsible.ru

---

• 
  Экзопланета это что
• 
  Самая жаркая планета
• 
  Самая жаркая планета солнечной системы
• 
  Планета солнечной системы следующая после земли
• 
  Гипотетическая планета тейя
• 
  Что такое экзопланета
• 
  Планета 9
• 
  9 планета солнечной системы
• 
  9 планета
• 
  Девятая планета
• 
  Какое физическое явление служит доказательством квантовой природы света