Открытие экзопланет. Жизнепригодные и потенциально обитаемые 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 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% 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 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 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 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.

Долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой, так как планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая - на расстоянии 4,36 световых года). Первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов.

Гипотетически существующий тип экзопланет - планета-океан с двумя спутниками в представлении художника

Сейчас такие планеты стали открывать благодаря усовершенствованным научным методам, зачастую на пределе их возможностей. На 20 января 2016 года достоверно подтверждено существование 2049 экзопланет в 1297 планетных системах, из которых в 507 имеется более одной планеты. Следует отметить, что количество надёжных кандидатов в экзопланеты значительно больше. Так, по проекту «Кеплер» на январь 2015 года числилось ещё 4175 надёжных кандидатов, однако для получения ими статуса подтверждённых планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.

Общее количество экзопланет в Млечный Путь в настоящее время оценивается не менее чем в 100 миллиардов, из которых ~ от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Также, согласно текущим оценкам, около 34 процентов солнцеподобных звёзд имеют в обитаемой зоне планеты, сравнимые с .

Экзопланета Gliese 581d в представлении художника

Подавляющее большинство открытых экзопланет обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство известных экзопланет - газовые гиганты и более походят на , чем на Землю. Очевидно, это объясняется ограниченностью методов обнаружения (легче обнаружить короткопериодичные массивные планеты).

История открытий

Количество экзопланет, открытых разными способами: Радионаблюдение пульсаров Метод радиальных скоростей Транзитный метод Метод синхронизации Визуальное наблюдение Гравитационное линзирование Астрометрический метод

Исторически первым заявлением о возможности существования планетной системы у другой звезды было сообщение капитана Джейкоба (Capt. W. S. Jacob), астронома Мадрасской обсерватории (East India Company’s Madras Observatory), сделанное в 1855 году. В нём сообщалось о «высокой вероятности» существования «планетарного тела» в двойной системе 70 Змееносца. Позже, в 1890-х годах, астроном Томас Дж. Дж. Си из Чикагского университета и Военно-Морская обсерватория США подтвердили наличие в системе 70 Змееносца несветящего тела (невидимого спутника) с периодом обращения в 36 лет, однако расчёты Ф. Р. Мультона опровергают подтверждения, выполненные Си, доказывая неустойчивость подобной системы. Поэтому на данный момент (2014 год) существование планетной системы у звезды 70 Змееносца не признаётся наукой.

Анимация хронологии открытия экзопланет. Цвет точки означает метод открытия. Горизонтальная ось - размер большой полуоси. Вертикальная ось - масса. Для сравнения белым цветом обозначены планеты солнечной системы

Первые попытки найти планеты вне были связаны с наблюдениями за положением близких звёзд. Ещё в 1916 году Эдуард Барнард обнаружил красную звездочку, которая «быстро» смещалась по небу относительно других звёзд. Астрономы назвали её Летящей звездой Барнарда. Это одна из ближайших к нам звёзд, с массой в семь раз меньше солнечной. Исходя из этого, влияние на неё потенциальных планет должно было быть заметным. В начале 1960-х годов Питер Ван де Камп объявил, что открыл у неё спутник массой с Юпитер. Однако Дж. Гейтвуд в 1973 году определил, что звезда Барнарда движется без колебаний и, следовательно, массивных планет не имеет.

В конце 1980-х годов многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звёзд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.

Впервые внесолнечная планета (Тадмор) была найдена канадцами Б. Кэмпбеллом, Г. Уолкером и С. Янгом в 1988 году у оранжевого субгиганта Гамма Цефея A (Альраи), но её существование было подтверждено лишь в 2002 году.

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

Первые экзопланеты - Драугр и Полтергейст - были обнаружены у Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва .

В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды Гельвеций (51 Пегаса) с периодом 4,23 сут. Планета Димидий, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находится в непосредственной близости от светила. В среде астрономов планеты этого типа называют «горячими юпитерами».

В дальнейшем путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) было обнаружено несколько сотен экзопланет.

В августе 2004 года в системе звезды Сервантес (μ Жертвенника) была обнаружена первая планета - горячий Кихот. Она обращается вокруг светила за 9,55 суток, на расстоянии 0,09 а. е., температура на поверхности ~ 900 K (+626 °C), масса ~ 14 масс Земли.

Первая сверхземля, обращающаяся вокруг нормальной звезды (а не пульсара), была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Её масса - 7,5 масс Земли.

В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) кандидата в экзопланеты у коричневого карлика 2M1207.

13 ноября 2008 года впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы - снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Это первая планетная система, открытая у горячей белой звезды раннего спектрального класса (А5). Все открытые ранее планетные системы (за исключением планет у пульсаров) были обнаружены вокруг звёзд более поздних классов (F-M).

13 ноября 2008 года также впервые удалось обнаружить планету Дагон вокруг звезды Фомальгаут путём прямых наблюдений.

В 2011 году Дэвид Беннетт из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) объявил на основе наблюдений 2006-2007 годов на 1,8-метровом телескопе Университетской обсерватории Маунт-Джон в Новой Зеландии об открытии с помощью метода микролинзирования 10 одиночных юпитероподобных экзопланет. Правда, две из них могут быть высокоорбитальными спутниками ближайших к ним звёзд.

В сентябре 2011 года было объявлено об открытии двух экзопланет KIC 10905746 b и KIC 6185331 b любителями астрономии в рамках проекта Planet Hunters, предназначенного для анализа данных собранных телескопом «Кеплер». При этом упоминалось о 10 кандидатах в планеты, но на тот момент только два из них с достаточной степенью уверенности определялись учёными как экзопланеты. Планеты были найдены добровольными участниками проекта среди данных, которые профессиональные астрономы по тем или иным причинам отсеяли и если бы не помощь добровольцев, то эти планеты вероятно остались бы неоткрытыми.

5 декабря 2011 года телескопом Кеплер была обнаружена первая сверхземля в обитаемой зоне - Kepler-22 b.

20 декабря 2011 года телескопом Кеплер у звезды Кеплер-20 были обнаружены первые экзопланеты размером с Землю и меньше - Kepler-20 e (радиусом 0,87 земного и массой от 0,39 до 1,67 масс Земли) и Kepler-20 f (0,045 массы Юпитера и 1,03 радиуса Земли).

22 февраля 2012 года учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики на расстоянии 40 световых лет от Земли открыли первую суперземлю, предположительно являющуюся планетой-океаном - GJ 1214 b. Последние данные транзитных проходов позволяют судить о наличии у GJ 1214 b протяжённой водородно-гелиевой атмосферы, низком уровне метана и слое облаков на уровне давления 0,5 бар, что не соответствует свойствам атмосферы с устойчивым доминированием водяных паров. Период обращения планеты вокруг звезды - - 38 часов, расстояние составляет около 2 миллионов километров. Температура на поверхности планеты составляет примерно 230 °C. В 2015 году была обнаружена экзопланета, похожая на молодой Юпитер.

Инструменты и проекты изучения экзопланет

Астрономические спутники

Кривая блеска звезды Kepler-6, изменение вызвано прохождением экзопланеты Kepler-6 b по диску звезды. По данным телескопа «Кеплер».

• COROT (ЕКА) - специализированный 30-сантиметровый орбитальный космический телескоп, снимающий кривые блеска многих звёзд в момент прохождения перед ними планет. Запущен 27 декабря 2006 года. Предполагалось с его помощью обнаружить десятки планет земного типа. К марту 2010 года COROT открыл семь экзопланет и один коричневый карлик.
• «Кеплер» (НАСА) - космический телескоп системы Шмидта с диаметром зеркала 0,95 м, способный одновременно отслеживать 100 тыс. звёзд. Запущен 7 марта 2009 года. Планировалось обнаружить около 50 планет, размерами идентичными Земле, и порядка 600 планет, в 2,2 раза превосходящих Землю по размеру. «Кеплер» обращается вокруг Солнца по орбите радиусом в одну астрономическую единицу. Расчётный срок эксплуатации был определен в 3,5 года. Позднее было объявлено о продлении миссии до 2016 года, однако в мае 2013 года телескоп вышел из строя. К этому времени «Кеплер» достоверно открыл 132 экзопланеты. Список надежных кандидатов внесолнечных планет содержал 2740 объектов.
• Gaia - космическая обсерватория. Помимо основной цели (построение трёхмерной карты нашей Галактики), предположительно должен будет открыть около 10 тыс. экзопланет. Был выведен на орбиту 19 декабря 2013 года.

Наземные обсерватории

Ведущие наблюдение транзитным методом

• SuperWASP - самый успешный наземный обзор. Более 70 экзопланет, найденных транзитным методом на 2012 г. Состоит из 2-х обсерваторий: SuperWASP-North в обсерватории Роке де лос Мучачос на острове Пальма (Канарские острова) и SuperWASP-South, находящейся в Южноафриканской астрономической обсерватории. Каждая состоит из 8 широкоугольных автоматических телескопов с апертурой 111 мм.
• Проект HATNet - сеть 6 автоматических телескопов с широким полем зрения, 4 из которых расположено на обсерватории им. Фреда Лоуренса в Аризоне, 2 - на территории Смитсоновской астрофизической обсерватории на Гавайях. Открыто 33 экзопланеты (на начало 2012).

Ведущие наблюдение методом лучевых скоростей (доплеровским)

• HARPS - высокоточный спектрограф, установленный в 2002 году на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья в Чили. Наблюдение ведётся методом лучевых скоростей. Часть ESO
• Обсерватория Кека - обсерватория из 2-х крупнейших в мире зеркальных телескопов. Диаметр первичных зеркал (всего их три, в каждом из телескопов) которых составляет 10 метров.

Прорабатываемые проекты:

• PEGASE - первоначально планировалась на 2010-2012 г.г.
• TESS - одобрен. Запуск в 2017 году.
• EChO - идёт теоретическая проработка проекта. В случае одобрения ЕКА запуск ориентировочно в 2022 году.
• Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST) - запуск после 2025 года.

Помимо космических миссий, в будущем планируется развивать наземные инструменты. К примеру, на строящемся Европейском чрезвычайно большом телескопе будет установлено оборудование, способное к изучению атмосферы экзопланет.

Методы поиска экзопланет

Номенклатура

Взгляд художника на планету HD 189733 A b

Открытым экзопланетам в настоящее время присваиваются названия состоящие из названия звезды, около которой обращается планета, и дополнительной строчной буквы латинского алфавита, начиная с буквы «b» (например: 51 Пегаса b). Следующей планете присваивается буква «c», потом «d» и так далее по алфавиту. При этом буква «a» в названии не используется, так как такое название подразумевало бы собственно саму звезду. Кроме того, следует обратить внимание на то, что планетам присваиваются названия в порядке их открытия, а не по мере удаления от звезды обращения. То есть, планета «с» может быть ближе к звезде, чем планета «b», просто открыта она была позднее (как, например, в системе Глизе 876).

В названиях экзопланет существовало исключение . Дело в том, что до открытия системы 51 Пегаса в 1995 году экзопланеты называли иначе. Первые обнаруженные экзопланеты у пульсара PSR 1257+12 были названы прописными буквами PSR 1257+12 B и PSR 1257+12 C . Кроме того, после обнаружения новой, более близкой к звезде планеты, она была названа PSR 1257+12 A , а не D . Впоследствии эти планеты были переименованы во избежание путаницы в соответствии с современной системой именования экзопланет.

Некоторые экзопланеты имеют дополнительные неофициальные «прозвища » (как, например, 51 Пегаса b неофициально названа «Беллерофонт»). Однако в научном сообществе в настоящее время присвоение официальных личных имён планетам считается непрактичным и, соответственно, широко не распространено.

Свойства экзопланет

Предположительные размеры планет типа Сверхземля, в зависимости от их массы и химического состава. Примеры таких планет: Планета-океан, в значительной части состоящая из воды; Железная планета, Углеродная планета.

Планеты обнаружены приблизительно у 10 % звёзд, включенных в программы поисков. Их доля растёт по мере накопления данных и совершенствования техники наблюдения.

Сравнение Солнечной системы с системой 55 Рака

Поначалу большинством открытых экзопланет были планеты-гиганты (так как планеты других типов обнаружить труднее). Однако к настоящему времени (2012 год) открыто множество планет с массами порядка массы Нептуна и ниже. Из 2326 кандидатов, обнаруженных телескопом Кеплер, 207 имеют примерно земной размер, 680 имеет размеры суперземли , 1181 - Нептуна, 203 - размер, сравнимый с юпитерианским, и 55 - больший, чем у Юпитера.

Наблюдается зависимость количества планет-гигантов от содержания тяжелых элементов (металлов) в звездах. Системы с планетами-гигантами встречаются также преимущественно у звёзд солнечного типа (классов K5-F5), в то время как у красных карликов их доля значительно меньше (у 200 наблюдаемых красных карликов обнаружены пока что только три подобные системы). Последние открытия, сделанные методом гравитационного микролинзирования, говорят о широкой распространённости систем с планетами средней массы типа и Нептуна вместо газовых гигантов. Это в первую очередь относится к маломассивным звёздам и звёздам с низким содержанием металлов.

Для ряда планет получена оценка их диаметра, что позволяет определить их плотность, а также строить предположения относительно наличия массивных ядер, состоящих из тяжёлых элементов. Европейские астрономы под руководством Тристана Гийо (Tristan Guillot) из Обсерватории Лазурного берега (Франция), установили, что при сравнении плотности планет с содержанием металлов в их звездах имеется определённая корреляция. Планеты, сформированные вокруг звёзд, которые являются столь же богатыми металлом, как наше Солнце, имеют маленькие ядра, в то время как планеты, звёзды которых содержат в два-три раза больше металлов, имеют намного большие ядра.

У экзопланет движущихся на орбитах с большим эксцентриситетом, внутреннее содержание которых включает в себя несколько слоев вещества, такие как пласты коры, мантии и вещество ядра, приливные силы могут высвобождать тепловую энергию, которая может способствовать созданию и поддержанию благоприятных для жизни условий на космическом теле, а их орбита, со временем, может эволюционировать в околокруговую.

Наиболее близкой по условиям к Земле экзопланетой, известной на 2009 год, является Глизе 581 c, температура на которой, по предварительным оценкам, находится в диапазоне 0-40 °C. Также теоретически на этой планете возможно существуют запасы жидкой воды (что подразумевает возможность существования жизни).

Некоторые планетные системы

Ипсилон Андромеды d - это газовый гигант класса II, содержащий водные облака. Одним из открытых вопросов экзопланетологии является наличие у газовых гигантов массивных лун, способных удержать достаточно плотную атмосферу. До сих пор наблюдений наличия лун сделано не было. В представлении художника вокруг Ипсилон Андромеды d обращается луна, содержащая жидкий океан.

• 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.

Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане

• 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 экзопланет 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 экзопланет - HD 209458 b («Осирис») - «испаряющуюся планету».

Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 A b

• 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 экзопланета (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 экзопланет они достаточно схожи с Землёй.

Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390L b (температура поверхности −220 °C), которая вращается вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования

• KOI-961 d - наименьшая по массе (достоверной) из известных на данный момент (октябрь 2012) экзопланет (<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 - экзопланета 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 b и 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)

Планетная система ε Эридана в представлении художника

• KIC 10905746 b и KIC 6185331 b - впервые экзопланеты открыты «любителями» среди массива данных, собранных «профессионалами» (проект Planet Hunters)
• Kepler-20 e и 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 - экзопланеты у красного карлика KOI-961, радиусом 0,78, 0,73 и 0,57 радиуса Земли. Радиус KOI-961 d чуть больше, чем у (0,53 радиуса Земли).
• 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.
• WASP-12 b - экзопланета, у которой астрономами из России заявлено возможное существование первой открытой экзолуны (WASP-12 b I).
• HIP 11952 b и HIP 11952 c - экзопланеты у звезды HIP 11952 являются самыми старыми из открытых, с оценочным возрастом 12,8 млрд лет. Прежде это место занимала планета PSR B1620-26 b с возрастом 12,7 млрд лет. Возраст планетной системы у звезды Каптейна - 11,5 млрд лет, у звезды Kepler-444 - 11,2 млрд лет.
• Альфа Центавра B b - ближайшая к Земле экзопланета (открытие пока не подтверждено).
• JMASS J2126-8140 - самая удалённая от родительской звезды планета, известная на данный момент (январь 2016 года) - 1 трлн км (6685 а. е.). До планеты WD 0806-661 b - 375 млрд км (2500 а. е.), до планеты GU Рыбы b - 300 млрд км (ок. 2000 а. е.), до планеты HD 106906 b - 97 млрд км (650 а. е.). Формирующаяся планета у звезды TW Гидры находится на расстоянии 12 млрд км (80 а. е.), газовый гигант у звезды 59 Девы - на расстоянии 6,5 млрд км (43,5 а. е.).

Последствия открытия экзопланет

Сравнение системы Kepler-11 с орбитами Меркурия и Венеры

Открытие экзопланет позволило астрономам сделать вывод: планетные системы - явление в космосе распространённое. До сих пор нет общепризнанной теории образования планет, но теперь, когда появилась возможность подвести статистику, ситуация в этой области меняется к лучшему. Большинство обнаруженных систем сильно отличается от солнечной - скорее всего это объясняется селективностью применяемых методов (легче всего обнаружить короткопериодичные массивные планеты). В большинстве случаев планеты, подобные Земле, и меньшие по размерам, на данный момент (август 2012 года), обнаружить возможно только транзитным методом.

«Закрытие» экзопланет

Тщательное изучение спектра звезды WASP-9 с помощью высокоточного спектрометра HARPS выявило в нём следы второго звёздного спектра. Таким образом, планеты WASP-9 b не существует.

Поиск землеподобных экзопланет — миссия обсерватории «Кеплер», которая выйдет на орбиту в начале 2009 года. За четыре года «Кеплер» обследует около 100 000 звезд типа нашего Солнца в поисках планет, похожих на Землю

Первая экзопланета, зарегистрированная с помощью прямого наблюдения в видимом диапазоне, — Фомальгаут b. На фотографиях, сделанных «Хабблом» с разницей в два года, видно перемещение планеты, совершающей полный оборот за 872 года

Обсерватория «Кеплер» — первая миссия NASA, способная обнаруживать планеты размером с Землю и даже меньше. Инструмент «Кеплера» — сверхчувствительный фотометр, оснащенный телескопом системы Шмидта с апертурой 0,95 м и шириной поля зрения 12°. Измерительная часть фотометра состоит из 42 ПЗС-матриц размерами 50 х 25 мм и разрешением 2200 х 1024 p.

«Кеплер» будет с большой точностью измерять интенсивность поступающего от далеких звезд света и способен засечь ее изменение при прохождении планеты по диску звезды.

Вкруг солнц, бесчисленных и сходных // C огнистым улеем, там, в высоте, // В сверкании пространств холодных, // Вращаются, впивая дивный свет, // Рои трагических планет.

Эмиль Верхарн, цикл «Вечера» (в переводе В. Брюсова)

В 1842 году французский мыслитель Огюст Конт во второй книге «Курса позитивной философии» провозгласил, что «химический и минералогический» состав звезд навеки останется тайной для науки. Между тем тридцатью годами ранее немецкий физик Йозеф Фраунгофер обнаружил в спектрах излучения некоторых звезд характерные темные линии, которые, как мы сейчас знаем, представляют собой подпись элементов, входящих в состав их атмосфер.

В те времена, когда автор этой статьи посещал астрономический кружок Московского планетария, в популярных книжках утверждалось, что с помощью земных телескопов нельзя обнаружить ни единой внесолнечной планеты. В 1990-е годы это предсказание рассыпалось в пух и прах, хотя научные методы, которые дали возможность его опровернуть (сперва радиоастрономические наблюдения, а позже доплеровский анализ спектральных линий), были созданы гораздо раньше.

К концу 2008 года было известно около 310 так называемых экзопланет, обращающихся вокруг звезд нашей Галактики. Нет сомнений, что планетными свитами обладают и светила из других галактик, просто их еще не обнаружили из-за огромных расстояний. Учитывая, что первый спутник обычной звезды был официально открыт всего 13 лет назад, приходится признать, что с самого начала отлов экзопланет взял очень высокий темп. А поскольку в последние годы экзопланеты обычно находят в процессе автоматического сканирования ночного небосвода (техника которого совершенствуется не по дням, а по часам), число таких открытий имеет шансы значительно увеличиться уже в ближайшее время.

Увидеть или угадать?

Самый простой способ поиска экзопланет — прямое наблюдение. Именно так в свое время искали околосолнечные планеты, лежащие за Сатурном: достаточно просто смотреть в телескоп (точнее, анализировать оцифрованные звездные снимки). В принципе (а с недавнего времени и на практике) это вполне решаемая задача — был бы телескоп помощнее да матрица почувствительней.

Однако шансы на успех невелики. Скажем, для звезды солнечного типа на расстоянии 15 световых лет от нас, вокруг которой на расстоянии приблизительно 5 астрономических единиц обращается газовый гигант размером с Юпитер. На земном небе угловое расхождение между такой звездой и ее спутником составит приблизительно одну угловую секунду, что вполне доступно современным телескопам. Но вот беда — контраст маловат. В оптическом спектре мощность звездного излучения превышает отраженный планетарный отблеск в миллиард раз, а в ИК-диапазоне — в миллион. Поэтому подобные открытия пока что возможны лишь в исключительных случаях. В 2004 году один из восьмиметровых телескопов Южной Европейской обсерватории зафиксировал планету с массой в пять Юпитеров, обращающуюся вокруг коричневого карлика 2 М 1207 (70 парсеков от Солнца) на расстоянии двух радиусов орбиты Нептуна (55 астрономических единиц). Однако французским и американским астрономам, которые год спустя опубликовали сообщение об этом открытии, крупно повезло. Материнская звезда в данном случае светит настолько слабо, что инфракрасный контраст между ее излучением и планетарным светом составляет всего 100:1. Первая в истории «прямая» фотография звездно-планетной пары (впрочем, сделанная с помощью адаптивной оптики) вполне заслуженно попала на страницы газет. Впоследствии с помощью инфракрасной фотографии удалось найти еще несколько кандидатов в экзопланеты (по разным оценкам, от пяти до семи). А в ноябре 2008 года американские астрономы сообщили о первой идентификации ранее неизвестной экзопланеты на фотоснимках в видимом свете (это небесное тело с массой от половины до трех масс Юпитера обращается вокруг любимой фантастами звезды Фомальгаут из созвездия Южной Рыбы). Впрочем, можно надеяться, что новые изображения такого рода в следующем десятилетии принесет орбитальный телескоп James Webb и пока еще не построенные наземные телескопы особо крупного калибра.

Невезучая астрометрия

В существовании экзопланет можно убедиться косвенными методами. Об их наличии свидетельствуют как аномалии движения материнских звезд, так и специфические особенности их излучения.

Движением светил на земном небосводе занимается древнейшая ветвь астрономии — астрометрия. Этой науке по силам находить звездные спутники-невидимки: звезда, обладающая космическим компаньоном, и ее спутник обращаются вокруг общего центра масс, и смещение звезды при наличии прецизионной угломерной аппаратуры можно зарегистрировать. Легче всего обнаружить планету, если звезда обладает заметным собственным движением (смещается на земном небосводе относительно других звезд). Еще в 1844 году немецкий астроном Фридрих Бессель пришел к выводу, что мельчайшие аберрации собственного движения Сириуса указывают на наличие у него спутника. Правда, им оказалась не планета, а звезда — точнее, белый карлик (второй по счету в истории астрономии), — которую спустя 18 лет рассмотрел в телескоп американец Алван Кларк.

Внесолнечные планеты начали систематически искать именно астрометрическими методами. Первым в этом деле стал переселившийся в США голландец Пиет Ван де Камп. В 1938 году он стал периодически фотографировать несколько специально выбранных звезд на 61-сантиметровом телескопе Спроуловской обсерватории в штате Пенсильвания. Шестью годами позже он заявил об открытии странного небесного тела, которое при желании можно было счесть кандидатом на роль экзопланеты.

Произошло это так. Де Кампа особенно заинтересовала тусклая звезда в созвездии Змееносца, которую в 1916 году прославил на весь мир американский астроном Эдвард Эмерсон Барнард. На основе многолетних наблюдений он показал, что этот красный карлик обладает рекордным собственным движением, ежегодно смещаясь на 10,3 угловой секунды. К тому же он расположен очень близко к Солнцу, всего 5,96 светового года (ближе лишь Альфа Центавра). Де Камп вполне логично решил поискать планетную свиту звезды со столь уникальными характеристиками и вскоре пришел к заключению, что не ошибся. В 1944 году он доложил на заседании Американского философского общества, что звезда Барнарда обладает несветящимся компаньоном, масса которого в 60 раз больше массы Юпитера. Для планеты многовато, а для звезды недостаточно. Де Камп проявил осторожность и назвал свое гипотетическое тело просто объектом промежуточной массы.

Де Камп не первым выступил с подобным анонсом. В 1943 году его коллега по Спроуловской обсерватории Кай Ааге Стрэнд и астрономы из обсерватории Маккормака Дирк Рейл и Эрик Холмберг сделали аналогичные заявления. Стрэнд сообщил об открытии у звезды 61 Лебедя компаньона массой в 16 Юпитеров, а Рейл и Холмберг обнаружили тело в полтора раза легче, принадлежащее двойной звездной системе 70 Змееносца. Однако эти заявки не удалось подтвердить, и авторы от них отказались. А вот де Камп не сдался. В 1963 году он сообщил, что абсолютно уверен в наличии у звезды Барнарда холодного спутника, но снизил его массу до 1,6 юпитерианской. Чуть позже он подарил ей еще одну планету меньшего калибра. Однако со временем эти выводы были не раз опровергнуты и планеты де Кампа пополнили список астрономических заблуждений. Аналогичная судьба постигла еще одного американского астронома — Джорджа Гэйтвуда. Приходится признать, что астрометрия пока что не принесла для поиска экзопланет пользы.

Первые успехи: радиопоиск

Первый успех в поиске экзопланет достался не оптике, а радиотехнике. Впрочем, это естественно. Как известно, в космосе хватает источников строго периодических радиосигналов — радиопульсаров (это быстро вращающиеся нейтронные звезды, обладающие сильным магнитным полем). Генерируемые на их магнитных полюсах мощные направленные пучки радиволн описывают в пространстве конические поверхности. Если на такой поверхности оказывается наша планета, луч пересекает ее на каждом обороте. Излучение регистрируют на Земле в виде периодических импульсов, из-за чего и сами источники называют пульсарами. Если вокруг пульсара обращаются планеты, то они своим притяжением чуть-чуть меняют характер его вращения и вызывают осцилляции принимаемого на Земле радиосигнала.

Планетные свиты искали у пульсаров с начала 1970-х. Но только в 1992 году работавшие в США поляк Александр Волщан и канадец Дэйл Фрей доказуемо обнаружили две планеты, обращающиеся вокруг миллисекундного пульсара PSR 1257+12, отдаленного от Солнца на 980 световых лет. Позднейшие вычисления показали, что планет не две, а три. Самая легкая из них вдвое тяжелее Луны, массы остальных равны 4,3 и 3,9 массы нашей планеты. Конечно, они не годятся на роль прибежища жизни любого мыслимого типа.

Судя по всему, пульсары не богаты планетами. Во всяком случае, позднее радиоастрономам удалось обнаружить лишь еще одного представителя этого семейства. Им оказался пульсар PSR 1620−26, вокруг которого обращается тело массой в два с половиной Юпитера. И совершенно очевидно, что аппаратура, с помощью которой были сделаны эти открытия, работает исключительно для пульсаров и не годится для поиска несветящихся спутников обычных звезд.

Доплеровская спетроскопия

Астрометрические методы в принципе (но пока не на практике) позволяют обнаруживать экзопланеты по смещениям двумерных траекторий звезд на небесной сфере. Поэтому они должны дать максимальный эффект в случае, если плоскость планетной орбиты перпендикулярна лучу зрения на звезду. Если же с Земли эта планетная система будет видна не в анфас, а в профиль, движение планеты сильнее всего будет влиять не на положение звезды на небесной сфере, а на ее радиальную скорость по отношению к Земле. Двигаясь в нашем направлении, планета-спутник потянет за собой звезду, и эта скорость возрастет; когда же планета пойдет на удаление, радиальная скорость звезды несколько уменьшится. В результате звезда с точки зрения земных наблюдателей будет покачиваться подобно маятнику в направлении «к нам — от нас». Обнаружить визуально такое смещение невозможно, однако в первом положении возникает доплеровское смещение спектральных линий звездного излучения в голубую сторону, а во втором — в красную. Поскольку планета обращается вокруг звезды по замкнутой траектории со стабильным годом, подобные смещения окажутся строго периодичными. Их вполне можно выявить с помощью чувствительных спектроскопов. Этот метод (называемый также методом радиальных, или лучевых, скоростей) работает, даже если угол, о котором шла речь, не равен 90 градусов, но все-таки отличен от нуля. Разумеется, длительность наблюдений должна составлять не менее планетарного года, а еще лучше — нескольких лет.

Охотники за экзопланетами осознали возможности этого метода еще в 1970-х годах. И не просто осознали, но и приступили к работе. В 1988 году канадские астрономы Брюс Кэмпбелл, Гордон Уолкер и Стефенсон Янг сообщили, что им предположительно удалось обнаружить темный спутник Гаммы Цефея. Однако они признали, что их аппаратура была недостаточно чувствительна, чтобы с уверенностью претендовать на открытие. Четыре года спустя их выводы были поставлены под сомнение, но в 2003 году полностью подтверждены. Так что в этом смысле нынешний год можно считать юбилейным — первое открытие экзопланеты состоялось 20 лет назад. Точно так же гарвардский астрофизик Дэвид Латам в 1989 году заявил о возможной идентификации планеты вблизи звезды HD 114762, но подтверждения этого открытия пришлось ждать целых семь лет (правда, до сих пор неизвестно, планета это или коричневый карлик).

В начале 1990-х уже несколько научных коллективов всерьез занимались спектрометрическим поиском как несветящихся, так и очень тусклых компаньонов звезд солнечного типа. Этим методом они надеялись обнаружить не только экзопланеты, но и давно предсказанные теоретиками коричневые карлики, инфракрасные звезды с массой меньше 8% массы Солнца, в недрах которых невозможно термоядерное горение обычного водорода (правда, там может гореть дейтерий, но его запасов хватает ненадолго). И те и другие надежды оправдались 13 лет назад, причем по занятному совпадению одновременно.

Гонка за экзопланетами

Среди многочисленных охотников за экзопланетами вперед вырвались три научные группы. Одну составили уже упоминавшиеся канадцы Кэмпбелл и Уолкер, вторую — американцы Джеффри Марси и Пол Батлер (химик, но с астрономическими устремлениями), третью — профессор астрономии Женевского университета Мишель Мэйор и его аспирант Дидье Келоз. Канадцы вполне могли первыми добиться признанного успеха, поскольку больше других сделали для разработки приборов, позволяющих заметить «раскачивание» звезд. Однако им опять не повезло. В 1994 году они снова претендовали на возможное открытие экзопланеты, однако их выводы не подтвердились. Американцам тоже никак не хотела улыбнуться удача. В том же году Марси сообщил, что они отмониторили треть списка специально выбранных звезд, но результатов так и не получили.

Швейцарцы тем временем приступили к систематическому поиску экзопланет, используя спектрометр высокого разрешения ELODIE, смонтированный в 1983 году на 193-сантиметровом телескопе 1958 года обсерватории От-Прованс в Южной Франции. 23 ноября 1995 года они опубликовали в Nature статью, из которой мир узнал о долгожданном открытии планеты, обращающейся вокруг обычной звезды. Всего через несколько недель американцы подтвердили этот результат и сообщили о регистрации еще пары экзопланет. Планетарная астрономия раз и навсегда вышла за пределы Солнечной системы. А позднее подобные открытия посыпались одно за другим.

Ученые сразу поняли, что экзопланеты отличаются от спутников Солнца. Первая из них была обнаружена около звезды 51 Пегаса. Она обращается по круговой траектории с радиусом в 7,5 млн километров, совершая один оборот всего за 4,2 суток, и обладает весьма солидной массой (0,47 массы Юпитера). Для сравнения: крошечный Меркурий никогда не подходит к Солнцу ближе, чем на 46 млн километров и делает полный оборот за 88 суток. Обе планеты, о которых сообщили американцы, также вызывали удивление. Это явно были газовые гиганты — 2,54 и 7,44 массы Юпитера. При этом они тоже оказались подозрительно близкими к своим звездам — 47 Большой Медведицы и 70 Девы: их большие полуоси равняются, соответственно, 2,1 и 0,48 а.е. (Юпитер отдален от Солнца на 5,2 а.е.). Вторая планета к тому же движется по чрезвычайно вытянутой орбите с эксцентриситетом 0,4, вдвое большим, нежели у Меркурия.

Звездные затмения

Экзопланеты отлавливают и с помощью фотометрии — определения колебаний видимой яркости звездного света. Разумеется, это возможно только в том случае, если планета периодически проходит между Землей и своей звездой. Амплитуда уменьшения светового потока пропорциональна квадрату отношения радиусов затмевающего и затмеваемого тела. Так, если диаметр планеты равен одной десятой диаметра звезды (таково соотношение геометрических параметров Юпитера и Солнца), она перекроет одну сотую звездного света, а планета земного размера уменьшит яркость звезды на одну десятитысячную.

Фотометрический метод не только приносит информацию о наличии и составе атмосферы планеты, но и расширяет возможности доплеровской спектроскопии. Действительно, если планета затмевает звезду, то доплеровская спектроскопия дает не минимальную, а реальную оценку планетарной массы (см. врезку). Осенью 1999 года Дэвид Шарбонне и Тимоти Браун впервые применили связку этих двух методов — спектрометрически выявили наличие спутника у звезды HD 209458, а затем зарегистрировали и периодические провалы на кривой колебаний ее яркости. Полученные данные позволили выяснить, что масса планеты составляет 0,69 массы Юпитера, а диаметр — полтора юпитерианских. Позднее затменный эффект этой планеты с гораздо большей точностью подтвердили приборы орбитального телескопа «Хаббл» и астрометрического спутника «Гиппарх».

В основе другой разновидности фотометрического отлова внесолнечных планет лежит явление гравитационного микролинзирования. Первоначально его использовали для поиска тусклых маломассивных звезд. Оказавшись между Землей и далеким ярким светилом, такая звезда своим тяготением искривляет его лучи и временно увеличивает его видимый блеск. Если звезда обладает спутником, световая кривая несколько изменяется. Впервые таким путем заметили далекую планету в 2003 году. Метод сам по себе весьма эффективен, но, к сожалению, не допускает повторных наблюдений.

Успешная погоня за экзопланетами не только дала астрономии богатейшую информацию, но также привлекла к этой науке общественное внимание и сильно увеличила ее престиж. А это благоприятно отразилось на финансировании новых проектов. Поэтому нет ничего удивительного, что разработка приборов следующих поколений, предназначенных для такого поиска, идет полным ходом. Но о них — в следующем номере.

Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь составляет более 100 миллиардов. Экзопланета - это планета, которая находится за пределами нашей солнечной системы. В настоящее время учеными открыта лишь малая их доля. О 10 самых невероятных планетах в этом посте.

Самая темная экзопланета - далекий, размером с Юпитер, газовый гигант TrES-2b.

Измерения показали, что планета TrES-2b отражает менее одного процента света, что делает ее чернее угля и естественно темнее любой из планет солнечной системы. Работа, посвященная этой планете, была опубликована в журнале Королевского Астрономического Общества Monthly Notices. Планета TrES-2b отражает меньше света даже чем черная акриловая краска, так что это поистине темный мир.

TrES-4

Самая большая планета из найденных во Вселенной - это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.

Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.

COROT-7b

Год на COROT-7b длится чуть больше 20 часов. Неудивительно, что погода в этом мире, мягко говоря, экзотическая.

Астрономы предположили, что планета состоит из литой и твердой горной породы, а не из замороженных газов, которые непременно выкипит при таких условиях.Температура по словам ученых падает с +2000 С на освещенной поверхности до -200 С на ночной.

WASP-12b

Астрономы увидели космический катаклизм: звезда поглощает собственную планету, которая оказалась в непосредственной близости от нее. Речь идет об экзопланете WASP-12b. Она была обнаружена в 2008 году.

WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром. Однако, в отличие от большинства других экзопланет, WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров (в 75 раз ближе чем Земля от Солнца).

Огромный мир WASP-12b уже заглянул в лицо своей смерти, утверждают исследователи. Самая главная проблема планеты - ее размеры. Она выросла до такой степени, что не может удержать свою материю против сил гравитации родной звезды. WASP-12b отдает свою материю звезде с огромной скоростью: шесть миллиардов тонн каждую секунду. В этом случае планета будет полностью уничтожена звездой примерно через десять миллионов лет. По космическим меркам, это совсем немного.

Kepler-10b

С помощью космического телескопа астрономы смогли обнаружить самую маленькую каменистую экзопланету, диаметр которой составляет около 1,4 диаметра Земли.

Новая планета получила обозначение Kepler-10b. Звезда, вокруг которой она вращается, находится на расстоянии около 560 световых лет от Земли в созвездии Дракона и похожа на наше Солнце. Относясь к классу «суперземель», Kepler-10b находится на довольно близкой к своему светилу орбите, совершая оборот вокруг него всего за 0,84 земных суток, при этом температура на ней достигает нескольких тысяч градусов Цельсия. По оценке учёных, при диаметре в 1,4 диаметра Земли Kepler-10b имеет массу 4,5 земных.

HD 189733b

Объект HD 189733b представляет собой планету, размерами похожую на Юпитер, которая обращается вокруг своей звезды на расстоянии 63 световых лет от нас. И хотя эта планета размерами походит на Юпитер, из-за близости к своей звезде она значительно горячее, чем господствующий газовый гигант нашей Солнечной системы. Как и для других найденных горячих юпитеров, вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением - планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период обращения равен 2.2 земных дня.

Kepler-16b

Анализ данных о системе Kepler-16 показал, что открытая в ней в июне 2011 года экзопланета Kepler-16b вращается сразу вокруг двух звезд. Если бы наблюдатель мог оказаться на поверхности планеты, то он увидел бы, как восходят и заходят два солнца, совсем как на планете Татуин из фантастической саги «Звездные войны».

В июне 2011 года ученые объявили, что в системе находится планета, которая получила обозначение Kepler-16b. Проведя в дальнейшем детальное исследование, они установили, что Kepler-16b вращается вокруг двойной звездной системы по орбите, примерно равной орбите Венеры, и совершает один оборот за 229 дней.

Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей, участвовавшим в проекте Planet Hunters, и профессиональных астрономов удалось обнаружить планету в системе из четырех звезд. Планета обращается вокруг двух звезд, вокруг которых в свою очередь обращаются еще две звезды.

PSR 1257 b и PSR 1257 c

2 планеты вращаются вокруг умирающей звезды.

Кеплер-36b и Kepler-36c

Экзопланеты Кеплер-36b и Kepler-36c - эти новые планеты обнаружены телескопом Кеплер. Эти необычные экзопланеты находятся поразительно близко друг к другу.

Астрономы обнаружили пару соседних экпланет с разными плотностями на орбитах очень близко друг к другу. Экзопланеты слишком близко к своей звезде и не находятся в так называемой "обитаемой зоне" звездной системы, то есть зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности, но они интересны не этим. Астрономов удивило очень близкое соседство этих двух совершенно разных планет: орбиты планет находятся так близко, как никакие другие орбиты ранее открытых планет.

28.03.2018 18:47 820

Многие из вас ребята увлекаются астрономией, читают разные книги и смотрят фильмы, посвящённые космосу. Возможно, вы когда-нибудь слышали, что учёные называют некоторые планеты экзопланетами. А вот что такое экзопланеты, мы сейчас и узнаем.

Слово «экзо» в переводе с греческого языка означает «снаружи» или «вне». Из этих слов следует, что экзопланетами называются планеты, которые находятся за пределами нашей солнечной системы.

Учёные стали замечать такие планеты в конце 1980-х годов, когда появились мощные аппараты, позволяющие это сделать. Большую помощь в изучении экзопланет астрономам оказали космические телескопы – искусственные спутники, которые придумали для открытия новых планет. Многие экзопланеты были обнаружены учеными при помощи мощных оптических телескопов , установленных в разных обсерваториях.

Исследователи делят экзопланеты на два вида: экзопланеты земного типа и газовые экзопланеты. Планеты земного типа состоят из железа, алюминия, магния и кислорода. В связи с этим у них высокая плотность и твёрдая поверхность. Газовые гиганты состоят из различных газов: водорода, метана, гелия. Ходить по таким планетам у вас не получится, поскольку у них нет твёрдой поверхности. Если спускаться на такую планету, то можно провалиться в ней, как будто летишь сквозь облака. Но чем глубже опускаешься, тем больше увеличивается давление, которое может просто раздавить какой-нибудь предмет. В нашей солнечной системе к планетам земного типа относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс, а к газовым гигантам – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Экзопланеты земного типа делятся на разные классы, например: суперземля, планета-океан, железная планета и многие другие.

Суперземлями называют планеты, масса которых больше, чем масса Земли, но меньше массы газовых гигантов. Среди суперземель можно выделить планету Глизе 581с. Она вращается вокруг звезды Глизе 581 (своего Солнца) в созвездии Весов. Эту планету открыли в 2007 году в обсерватории Ла-Силья, которая находится в Чили. Экзопланета Глизе 581с похожа своими размерами на нашу планету. Она находится на расстоянии примерно 20 световых лет от Земли. Благодаря различным расчётам астрономы смогли выяснить, что на этой планете может существовать атмосфера, температура поверхности составляет около 100 0 С, а один год длится всего лишь 13 земных дней. Учёные предполагают, что возможно на этой экзопланете существует вода.

Планета-океан – это экзопланета, которая полностью покрыта водой. Астрономам удалось обнаружить пока только одну такую планету со сложным названием GJ 1214 b, которая подходит под это название. Она находится в созвездии Змееносца.

Железные планеты – это разновидность планет, в ядре которых содержится большое количество металла. Пример такой планеты – экзопланета Kepler-10 b в созвездии Дракона.

Газовые экзопланеты делятся также на различные классы: горячий Нептун, супер-Юпитер и другие.

Горячий Нептун – это класс экзопланет, которые похожи своими размерами и массой на Нептун и Уран и находятся очень близко к своей звезды (расстояние меньше чем одна астрономическая единица). Планета Глизе 436 b относится как раз к такому классу экзопланет. Она находится в созвездии Льва в 33 световых лет от нашей Земли. Эта планета состоит в основном из воды. Из-за близкого расположения к своей звезде (своему Солнцу) температура на планете составляет около 300 0 С! Однако вода при такой температуре не испаряется, а наоборот находится в твёрдом состоянии (лёд). Всему виной огромная сила гравитации на этой планете. Она создаёт очень большое давление, которое сжимает молекулы воды, превращая их в горячий лёд. Силы тяготения не дают этому льду растаять.

Супер-Юпитер – разновидность экзопланет, размеры и масса которых превышают размеры самой большой планеты в нашей солнечной системе – Юпитера. Примером такой экзопланеты может служить планета Kepler-419 c. Она расположена в созвездии Лебедя, на расстоянии в 2544 световых лет от Земли.

Как вы уже заметили, ребята, у всех перечисленных выше экзопланет очень странные и сложные названия, которые трудно запомнить. Дело в том, что за последние годы учёным удалось открыть несколько тысяч новых экзопланет, и было сложно придумывать каждой своё имя. Поэтому экзопланеты решили называть в честь звезд (своего Солнца), вокруг которых они вращается. А к названию звезды астрономы стали прибавлять одну букву. Например планета Kepler-419 c вращается вокруг звезды (своего Солнца) Kepler-419.