Типы экзопланет. Экзопланета - это что такое? Как открывают и изучают экзопланеты? Что такое экзопланеты широкое объяснение

Что такое экзопланета? Это планета, которая находится вне пределов Солнечной системы и вращается вокруг звезды. Помимо данного определения существует ещё такое понятие как обитаемая зона (зона Златовласки). Под ней подразумевается условная область в космическом пространстве, где на находящейся в ней планете может существовать вода в жидком состоянии. Если данная характеристика присутствует, то, значит, есть условия для возникновения жизни.

Иоганн Кеплер

Как открывают экзопланеты?

В отличии от звёзд, ярко сияющих в ночном небе Земли , экзопланеты такие тусклые и маленькие, что их почти невозможно разглядеть. Об их существовании в космическом пространстве заговорили только в 1885 году, когда капитан Джейкоб из Мадрасской обсерватории сообщил о присутствии планетарного тела в системе 70 Змееносца (двойная звёздная система в созвездии Змееносца). Однако впоследствии существование этого несветящегося тела было подвергнуто сомнению.

Прошло немало лет, прежде чем очередная внесолнечная планета была обнаружена тремя канадскими астрономами. Найдена она была возле двойной звезды Гамма Цефея в созвездии Цефея. Случилось это в 1988 году, но официальная наука подтвердила это открытие только в 2002 году.

В 1995 году швейцарские астрономы Дидье Келос и Мишель Майор обнаружили внесолнечную планету возле звезды 51 Пегас в созвездии Пегаса. По своим размерам она соответствовала Юпитеру , но находилась очень близко от светила и делала полный оборот вокруг него за 4,23 суток. Назвали её Планета b.

Шестого марта 2009 года NASA запустила телескоп «Кеплер», в задачу которого входило обнаружение экзопланет. Данный аппарат назвали в честь немецкого астронома и математика Иоганна Кеплера. Именно он открыл законы движения планет.

Телескоп оснастили самыми совершенными приборами, способными наблюдать за светом звёзд. Когда несветящееся космическое тело проходит перед звездой, то затмевает её свет. Телескоп при этом фиксирует данное явление, и астрономы выявляют новые внеземные планеты.

Кроме «Кеплера» существует орбитальный телескоп COROT. Он фиксирует кривые блеска звёзд. Запущен данный аппарат 27 декабря 2006 года. Запущена также 19 декабря 2013 года космическая обсерватория Gaia. Её главной задачей является создание трёхмерной карты Млечного пути и обнаружение внесолнечных планет. Имеются и наземные обсерватории, ведущие наблюдение за космосом.

Помимо транзитного метода , определяющего несветящиеся тела на фоне звезды, существует и другие способы поиска экзопланет. Здесь надо назвать метод Доплера , с помощью которого можно обнаружить очень большие планеты, которые по своей массе значительно превосходят Землю. Они, воздействуя на звезду, как бы раскачивают её. В результате этого наблюдается смещение спектра звезды.

Так может выглядеть экзопланета

Используется также гравитационное микролинзирование . Суть его заключается в том, что между астрономом на Земле и звездой, за которой он наблюдает, должна существовать ещё одна звезда. Она берёт на себя роль линзы, то есть фокусирует своим гравитационным полем рассеянный свет наблюдаемой звезды. Вблизи такой звезды-линзы может оказаться планета. Её присутствие проявляется в ассиметричной кривой блеска и отсутствии цветного тона. С помощью данного метода можно определить планеты с маленькой массой, соответствующей земной.

Помимо названных существует астрометрический способ . Он базируется на фиксировании изменения движения звезды под воздействием гравитационных сил планеты. Благодаря астрометрии, можно определять массы таких космических тел.

С Земли также ведётся радионаблюдение за пульсарами . Если возле пульсара есть планеты, то его излучение создаёт в космическом пространстве конические формы, которые указывают на наличие планетарных тел.

Ну и, конечно, экзопланеты можно обнаружить путём прямого наблюдения , изолируя их от света звёзд. Данный способ хорош в тех случаях, когда планетарные тела удалены от светила на значительное расстояние. Они имеют остаточное тепло, сохранившееся после их образования. Указанный метод даёт хороший эффект при наблюдении за молодыми звёздами.

Сколько открыто экзопланет?

В настоящее время у 10% звёзд, которые включены в программу поиска, обнаружены планеты. При этом их количество неуклонно увеличивается. На июль месяц 2015 года насчитывалось 1935 планетарных тел. А вот кандидатов, которые могут стать экзопланетами, больше. Их числится 4695.

В Млечном пути таких космических тел должно быть не менее 100 млрд. При этом около 20 млрд могут оказаться подобными Земле. По современным оценкам у 34% звёзд, подобных Солнцу , в обитаемых зонах имеются планеты, сравнимые по многим характеристикам с нашей.

Специалисты разработали индекс подобия. Он характеризует пригодность той или иной планеты или спутника для жизни. Индекс учитывает такие характеристики как массу, размер, плотность, расстояние до светила, температуру на поверхности.

Для нашей голубой планеты индекс, естественно, равен 1. Для Марса он составляет 0,64, а вот у некоторых экзопланет он достигает 0,8. Так у недавно открытой Kepler-452b данный показатель равен 0,862.

Похожие на Землю экзопланеты, слева направо:
Земля, Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-452b, Kepler-69c, Kepler-22b

Возможна ли жизнь на экзопланетах?

Планеты, находящиеся вне Солнечной системы и имеющие характеристики, близкие к земным, могут иметь жизнь. Вот только она может кардинально отличаться от земной. Для примера рассмотрим уже упомянутый Kepler-452b. Данное небесное тело вращается вокруг звезды Kepler-452, которая находится в созвездии Лебедя и отстоит от Земли на расстоянии в 1400 световых лет. Возраст светила равен 6 млрд лет, то есть оно старше Солнца на 1,5 млрд лет, превосходит его по яркости на 20% и на 10% больше в диаметре.

Что же касается Kepler-452b, то эта экзопланета имеет диаметр в 1,6 раз превышающий земной. Её период обращения вокруг звезды составляет 385 суток. На её поверхности, как предполагается, существуют действующие вулканы, а получаемое от светила тепло не исключает возможность фотосинтеза.

Таких космических тел во Вселенной чрезвычайно много. Отсюда напрашивается совсем простой вывод: жизнь за пределами Солнечной системы возможна . А раз возможна жизнь, то, значит, нельзя исключать и существование разума. Но пока это только предположения и догадки, а вот когда наступит момент истины - неизвестно.

Юрий Сыромятников

28.03.2018 18:47 1024

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.

Миры, обитающие на орбитах других звезд, называются «экзопланетами», и они бывают самыми разными: от гигантских газовых гигантов, превосходящих по размеру Юпитер, до небольших скалистых планет подобных Земле или Марсу. Далекие планеты могут быть достаточно горячими, что металл плавится на их поверхностях, или ледяными снежными шарами. Многие из них так быстро и близко вращаются вокруг своих звезд, что их год длится несколько земных дней. У некоторых может быть два солнца. Есть и изгнанные из своих систем странники, те, что блуждают в темноте по галактике.

Млечный Путь – огромное семейство звезд, простирающееся примерно на 100 000 световых лет. Его спиральная структура содержит около 400 миллиардов жильцов, и наше Солнце среди них. Если каждая из этих звезд имеет на орбите не одну планету, а несколько, как в Солнечной системе, то число миров в Млечном Пути просто астрономическое: счет идет на триллионы.

Тысячи звездных систем, проживающих в Млечном Пути. Credit: ESO/M. Kornmesser

Человечество несколько веков размышляло о возможности существования планет вокруг далеких звезд, и теперь мы с уверенностью говорим, что внесолнечные миры действительно существуют. Недавно у нашей ближайшей соседки, Проксима Центавра, была открыта , и, вероятно, она не одинока. Расстояние до нее примерно 4,5 световых года или 40 триллионов километров. Однако большая часть найденных экзопланет находится в сотнях или тысячах световых лет от нас.

Плохая новость: пока у нас нет способа добраться до них. Хорошая новость: мы можем смотреть на них, оценивать температуру, «прощупывать» атмосферу и, возможно, в ближайшее время обнаружим признаки жизни, которые скрыты в тусклом свете, поступающем от этих далеких миров.

Первой экзопланетой, вышедшей на мировую арену, была 51 Pegasi b, в 50 световых годах от нас, который совершает один оборот вокруг звезды за 4 земных дня. Поворотный момент, после которого внесолнечные планеты стали обычным делом, произошел в 1995 году.

Художественное представление горячего юпитера. Credit: ESO

Еще до 51 Pegasi b было несколько кандидатов. Экзопланета, известная сегодня как Тадмор, была обнаружена в 1988 году. Хотя из-за недостаточного количества доказательств ее существование было поставлено под сомнение в 1992 году, десять лет спустя дополнительные наблюдения подтвердили, что вокруг Гамма Цефея A действительно вращается планета. Затем, в 1992 году, была открыта система из «пульсарных планет». Эти миры вращаются у мертвой звезды, PSR 1257+12, проживающего на расстоянии 2300 световых лет от Земли.

Теперь мы живем во вселенной экзопланет. Их количество постоянно увеличивается, и на данный момент число подтвержденных планет за пределами Солнечной системы перешагнуло рубеж в 3700, но уже в ближайшем десятилетии график может скакнуть до отметки в десятки тысяч.

Как мы к этому пришли?

Мы стоим на пороге великих открытий. Эпоха ранних исследований и первые подтвержденные экзопланеты подготовили почву для следующего этапа: охоте за далекими мирами с более «зоркими» и сложными телескопами в космосе и на земле. Некоторым их них было поручено проводить точную перепись населения, вычисляя разнообразные размеры и типы экзопланет. Другие тщательно изучают отдельные миры, их атмосферы и потенциал для поддержания жизни.

Прямая визуализация экзопланет, то есть их фактические снимки, играют все более значимую роль, хотя ученые достигли текущий уровень знаний, главным образом, косвенными средствами. Два основных метода опираются на колебания и затмения.

«Охотник» за экзопланетами TESS. Credit: NASA

Сегодня об этом классе внесолнечных миров мало что известно, в том числе пригодны ли они для жизни. Причина этому – отсутствие аналогов суперземли в Солнечной системе. Если нам повезет, одна из них покажет в своей атмосфере признаки кислорода, углекислого газа и метана. Однако охоту за атмосферами планет размером с Землю придется отложить до будущего поколения космических телескопов в 2030-х годах.

Благодаря телескопу «Kepler» теперь мы знаем, что звезды над нами окружены планетами. И мы можем быть уверены не только в огромном множестве экзопланетных соседей, но и в том, что приключение только начинается.

В ясную ночь, когда световые помехи не являются серьезным фактором, небо выглядит захватывающе: просмотру открывается огромное количество звезд. Но, конечно, мы можем видеть всего лишь малую часть от звезд, которые на самом деле существуют в нашей Галактике. Что еще более поразительно, большинство из них имеют собственную систему планет. Возникает вопрос, сколько же всего экзопланет? Только в одной нашей Галактике должны существовать миллиарды внеземных миров!

Итак, давайте предположим, что восемь планет, которые существуют в пределах Солнечной системы, представляют собой среднее значение. Следующим шагом будет умножить это число на количество звезд, которые существуют в пределах Млечного Пути. Фактическое количество звезд в нашей Галактике является предметом некоторого спора. По существу, астрономы вынуждены проводить приблизительные оценки, поскольку мы не можем рассмотреть Млечный Путь извне. А с учетом того, что он находится в форме спирали с перемычкой, галактический диск наиболее трудно изучать из-за интерференции света от его многочисленных звезд. В результате оценка основывается на расчетах массы нашей Галактики, а также массовой доли звезд в ней. Исходя из этих данных, ученые подсчитали, что Млечный Путь содержит от 100 до 400 миллиардов звезд.

Таким образом, галактика Млечный Путь может иметь от 800 миллиардов до 3,2 триллиона планет. Однако для того, чтобы определить, сколько из них пригодны для жизни, мы должны учитывать количество экзопланет, изученных на данный момент.

По состоянию на 13 октября 2016 года астрономы подтвердили наличие 3397 экзопланет из 4696 потенциальных кандидатов, которые были обнаружены в период с 2009 по 2015 год. Некоторые из этих планет наблюдались непосредственно в процессе прямой визуализации. Тем не менее, подавляющее большинство было обнаружено косвенным образом с помощью методов транзита и радиальных скоростей.

Гистограмма показывает динамику обнаружения экзопланет по годам. Credit: NASA Ames/W. Stenzel, Princeton/T. Morton

В ходе первоначальной 4-летней миссии космический телескоп «Kepler» наблюдал около 150 000 звезд, которые главным образом относились к М-классу, также известному как красные карлики. Когда в ноябре 2013 года «Kepler» вошел в новую фазу миссии K2, он сместил акцент на изучение звезд K- и G-класса, которые почти такие же яркие и горячие, как Солнце.

По данным недавнего исследования, проведенного научно-исследовательским центром Эймса (NASA), «Kepler» обнаружил, что около 24% звезд M-класса могут иметь потенциально пригодные для жизни планеты сравнимые по размеру с Землей (те, которые не более чем в 1,6 раза превышают Землю по радиусу). На основании числа звезд М-класса в нашей Галактике могут существовать около 10 миллиардов потенциально пригодных для жизни, похожих на Землю миров.

Кроме этого, анализ результатов K2 предполагает, что около одной четверти больших звезд могут также иметь аналогичные Земле планеты, вращающиеся в пределах обитаемых зон. Таким образом, можно оценить, что только в Млечном Пути существуют буквально десятки миллиардов потенциально пригодных для развития жизни планет.

В ближайшие годы миссии космических телескопов «James Webb» и «TESS» будут способны обнаруживать меньшие планеты, вращающиеся вокруг тусклых звезд, и, возможно, даже определят, есть ли жизнь на какой-либо из них. После того, как эти новые миссии приступят к работе, мы будем иметь более точные оценки размера и количества планет, существующих в нашей Галактике. А до тех пор их расчетное число обнадеживает: шансы на внеземной интеллект весьма высоки!

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.