Typer av exoplaneter. Exoplanet - vad är det? Hur upptäcks och studeras exoplaneter? Vad är exoplaneter bred förklaring

Vad är en exoplanet? Detta är en planet som ligger utanför solsystemet och kretsar runt en stjärna. Utöver denna definition finns det också ett sådant begrepp som beboelig zon(Guldlockszon). Det hänvisar till en villkorad region i yttre rymden där flytande vatten kan finnas på planeten som ligger i den. Om denna egenskap är närvarande, betyder det att det finns förutsättningar för livets uppkomst.

Johannes Kepler

Hur upptäcks exoplaneter?

Till skillnad från stjärnorna som lyser starkt på jordens natthimmel är exoplaneter så mörka och små att de är nästan omöjliga att se. Deras existens i yttre rymden började diskuteras först 1885, när kapten Jacob vid Madras-observatoriet rapporterade närvaron av en planetkropp i 70 Ophiuchi-systemet (ett dubbelstjärnesystem i stjärnbilden Ophiuchus). Men förekomsten av denna icke-lysande kropp ifrågasattes senare.

Det gick många år innan ytterligare en extrasolär planet upptäcktes av tre kanadensiska astronomer. Den hittades nära dubbelstjärnan Gamma Cephei i stjärnbilden Cepheus. Detta hände 1988, men officiell vetenskap bekräftade denna upptäckt först 2002.

1995 upptäckte de schweiziska astronomerna Didier Queloz och Michel Mayor en extrasolär planet nära stjärnan 51 Pegasus i stjärnbilden Pegasus. Den var lika stor som Jupiter, men var mycket nära stjärnan och gjorde ett helt varv runt den på 4,23 dagar. De kallade det Planet b.

Den 6 mars 2009 lanserade NASA Kepler-teleskopet, vars uppdrag var att upptäcka exoplaneter. Denna enhet fick sitt namn efter den tyske astronomen och matematikern Johannes Kepler. Det var han som upptäckte lagarna för planetarisk rörelse.

Teleskopet var utrustat med de mest avancerade instrumenten som kunde observera stjärnornas ljus. När en icke-lysande kosmisk kropp passerar framför en stjärna, skymmer den dess ljus. Teleskopet registrerar detta fenomen, och astronomer identifierar nya utomjordiska planeter.

Förutom Kepler finns orbitalteleskopet COROT. Den registrerar ljuskurvorna för stjärnor. Denna enhet lanserades den 27 december 2006. Rymdobservatoriet Gaia lanserades också den 19 december 2013. Dess huvudsakliga uppgift är att skapa en tredimensionell karta över Vintergatan och upptäcka extrasolära planeter. Det finns också markbaserade observatorier som övervakar rymden.

Förutom transiteringsmetod, som identifierar icke-lysande kroppar mot bakgrund av en stjärna, finns det andra sätt att söka efter exoplaneter. Här är det nödvändigt att namnge Dopplermetoden, med vars hjälp du kan upptäcka mycket stora planeter, som i sin massa avsevärt överstiger jorden. De, som agerar på stjärnan, verkar rocka den. Som ett resultat observeras en förskjutning i stjärnans spektrum.

Så här kan en exoplanet se ut

Används också gravitationell mikrolinsning. Dess väsen är att mellan astronomen på jorden och stjärnan han observerar måste det finnas en annan stjärna. Den tar rollen som en lins, det vill säga den fokuserar det spridda ljuset från den observerade stjärnan med dess gravitationsfält. Det kan finnas en planet nära en sådan linsstjärna. Dess närvaro manifesteras i en asymmetrisk ljuskurva och brist på färgton. Med denna metod är det möjligt att identifiera planeter med en liten massa som motsvarar jordens.

Utöver de nämnda finns det astrometrisk metod. Den är baserad på att registrera förändringar i en stjärnas rörelse under påverkan av planetens gravitationskrafter. Tack vare astrometri är det möjligt att bestämma massorna av sådana kosmiska kroppar.

Det utförs också från jorden radioobservation av pulsarer. Om det finns planeter nära pulsaren, skapar dess strålning koniska former i yttre rymden, vilket indikerar närvaron av planetkroppar.

Och, naturligtvis, exoplaneter kan upptäckas av direkt observation, isolera dem från stjärnornas ljus. Denna metod är bra i fall där planetkroppar är belägna på ett avsevärt avstånd från stjärnan. De har kvar restvärme efter bildandet. Denna metod ger en bra effekt när man observerar unga stjärnor.

Hur många exoplaneter har upptäckts?

För närvarande har 10 % av stjärnorna som ingår i sökprogrammet upptäckt planeter. Samtidigt ökar deras antal stadigt. I juli 2015 fanns det 1935 planetariska kroppar. Men det finns fler kandidater som kan bli exoplaneter. Det finns 4695 av dem.

Det borde finnas minst 100 miljarder sådana kosmiska kroppar i Vintergatan.Samtidigt kan cirka 20 miljarder visa sig likna jorden. Enligt moderna uppskattningar har 34 % av stjärnor som liknar solen planeter i sina beboeliga zoner som i många egenskaper är jämförbara med vår.

Experter har utvecklat ett likhetsindex. Det kännetecknar en viss planets eller satellits lämplighet för liv. Indexet tar hänsyn till sådana egenskaper som massa, storlek, densitet, avstånd till stjärnan och yttemperatur.

För vår blå planet är indexet naturligtvis lika med 1. För Mars är det 0,64, men för vissa exoplaneter når det 0,8. Så för den nyligen upptäckta Kepler-452b är denna siffra 0,862.

Jordliknande exoplaneter, från vänster till höger:
Earth, Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-452b, Kepler-69c, Kepler-22b

Är liv möjligt på exoplaneter?

Planeter som ligger utanför solsystemet och som har egenskaper nära jordens kan ha liv. Men den kan vara radikalt annorlunda än den jordiska. Tänk till exempel på den redan nämnda Kepler-452b. Denna himlakropp kretsar kring stjärnan Kepler-452, som ligger i stjärnbilden Cygnus och är 1 400 ljusår bort från jorden. Stjärnans ålder är 6 miljarder år, det vill säga den är 1,5 miljarder år äldre än solen, överstiger den i ljusstyrka med 20 % och är 10 % större i diameter.

När det gäller Kepler-452b har denna exoplanet en diameter som är 1,6 gånger större än jordens. Dess omloppstid runt stjärnan är 385 dagar. Det antas att det finns aktiva vulkaner på dess yta, och värmen som tas emot från stjärnan utesluter inte möjligheten till fotosyntes.

Det finns extremt många sådana kosmiska kroppar i universum. Detta leder till en mycket enkel slutsats: liv utanför solsystemet är möjligt. Och eftersom livet är möjligt betyder det att existensen av intelligens inte kan uteslutas. Men för närvarande är detta bara antaganden och gissningar, men det är okänt när sanningens ögonblick kommer.

Yuri Syromyatnikov

28.03.2018 18:47 1024

Många av er är intresserade av astronomi, läser olika böcker och tittar på filmer om rymden. Du kanske någonsin hört att forskare kallar vissa planeter för exoplaneter. Men vi ska nu ta reda på vad exoplaneter är.

Ordet "exo" på grekiska betyder "utanför" eller "utanför". Av dessa ord följer att exoplaneter är planeter som befinner sig utanför vårt solsystem.

Forskare började märka sådana planeter i slutet av 1980-talet, när kraftfulla enheter dök upp som gjorde det möjligt att göra detta. Astronomer har fått stor hjälp med att studera exoplaneter av rymdteleskop - konstgjorda satelliter som uppfanns för att upptäcka nya planeter. Många exoplaneter har upptäckts av forskare med hjälp av kraftfulla optiska teleskop installerade vid olika observatorier.

Forskare delar in exoplaneter i två typer: terrestra exoplaneter och gasexoplaneter. Jordiska planeter består av järn, aluminium, magnesium och syre. På grund av detta har de en hög densitet och en hård yta. Gasjättar består av olika gaser: väte, metan, helium. Du kommer inte att kunna gå på sådana planeter, eftersom de inte har en fast yta. Om du går ner till en sådan planet kan du falla in i den, som om du flög genom molnen. Men ju djupare du går, desto mer ökar trycket, vilket helt enkelt kan krossa ett föremål. I vårt solsystem inkluderar de jordiska planeterna Merkurius, Venus, Jorden och Mars, och gasjättarna inkluderar Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus.

Terrestra exoplaneter är indelade i olika klasser, såsom superjord, havsplanet, järnplanet och många andra.

Superjordar är planeter vars massa är större än jordens massa, men mindre än gasjättarnas massa. Bland superjordarna kan man lyfta fram planeten Gliese 581c. Den kretsar kring stjärnan Gliese 581 (dess sol) i stjärnbilden Vågen. Denna planet upptäcktes 2007 vid La Silla-observatoriet, som ligger i Chile. Exoplaneten Gliese 581c är ungefär lika stor som vår planet. Den ligger cirka 20 ljusår från jorden. Tack vare olika beräkningar kunde astronomer ta reda på att det kan finnas en atmosfär på denna planet, yttemperaturen är cirka 100 0 C, och ett år varar bara 13 jorddagar. Forskare föreslår att vatten kan finnas på denna exoplanet.

En havsplanet är en exoplanet som är helt täckt av vatten. Astronomer har hittills bara upptäckt en sådan planet med det komplexa namnet GJ 1214 b, som passar detta namn. Den ligger i stjärnbilden Ophiuchus.

Järnplaneter är en typ av planet som har en stor mängd metall i sin kärna. Ett exempel på en sådan planet är exoplaneten Kepler-10 b i stjärnbilden Draco.

Gas exoplaneter är också indelade i olika klasser: heta Neptunus, super-Jupiter och andra.

Heta Neptunus är en klass av exoplaneter som i storlek och massa liknar Neptunus och Uranus och är mycket nära sin stjärna (avstånd mindre än en astronomisk enhet). Planeten Gliese 436 b tillhör just en sådan klass av exoplaneter. Den ligger i stjärnbilden Lejonet, 33 ljusår från vår jord. Denna planet består huvudsakligen av vatten. På grund av dess nära läge till sin stjärna (dess sol) är temperaturen på planeten cirka 300 0 C! Vatten vid denna temperatur avdunstar dock inte, utan är snarare i fast tillstånd (is). Allt detta beror på den enorma tyngdkraften på denna planet. Det skapar mycket högt tryck, vilket komprimerar vattenmolekylerna och förvandlar dem till het is. Tyngdkrafter hindrar denna is från att smälta.

Super-Jupiter är en typ av exoplanet vars storlek och massa överstiger storleken på den största planeten i vårt solsystem, Jupiter. Ett exempel på en sådan exoplanet är planeten Kepler-419 c. Den ligger i stjärnbilden Cygnus, på ett avstånd av 2544 ljusår från jorden.

Som ni redan har märkt har alla exoplaneter som listas ovan väldigt konstiga och komplexa namn som är svåra att komma ihåg. Faktum är att forskare på senare år har lyckats upptäcka flera tusen nya exoplaneter, och det var svårt att komma på ett namn för var och en. Därför bestämde de sig för att döpa exoplaneter efter stjärnorna (deras sol) som de kretsar kring. Och astronomer började lägga till en bokstav till stjärnans namn. Till exempel kretsar planeten Kepler-419 c om stjärnan (dess sol) Kepler-419.

Världar som kretsar kring andra stjärnor kallas "exoplaneter", och de sträcker sig från gigantiska gasjättar större än Jupiter till små, steniga planeter som jorden eller Mars. Fjärrplaneter kan vara tillräckligt varma för att metall smälter på deras ytor, eller isiga snöglober. Många av dem kretsar så snabbt och nära sina stjärnor att deras år varar flera jorddagar. Vissa kan ha två solar. Det finns också vandrare som fördrivits från sina system, de som vandrar i galaxen i mörkret.

Vintergatan är en enorm familj av stjärnor som sträcker sig över cirka 100 000 ljusår. Dess spiralstruktur innehåller cirka 400 miljarder invånare, och vår sol är bland dem. Om var och en av dessa stjärnor inte har en planet i omloppsbana, utan flera, som i solsystemet, är antalet världar i Vintergatan helt enkelt astronomiskt: antalet går till biljoner.

Tusentals stjärnsystem som lever i Vintergatan. Kredit: ESO/M. Kornmesser

Mänskligheten har spekulerat i flera århundraden om möjligheten av existensen av planeter runt avlägsna stjärnor, och nu kan vi med säkerhet säga att extrasolära världar existerar. Vår närmaste granne, Proxima Centauri, gjorde nyligen en upptäckt, och hon är förmodligen inte ensam. Avståndet till den är cirka 4,5 ljusår eller 40 biljoner kilometer. De flesta exoplaneter som hittats är dock belägna hundratals eller tusentals ljusår bort.

De dåliga nyheterna är att vi inte har något sätt att komma till dem än. Den goda nyheten är att vi kan titta på dem, mäta deras temperatur, undersöka deras atmosfär och snart kan upptäcka tecken på liv gömda i det svaga ljuset som kommer från dessa avlägsna världar.

Den första exoplaneten som träffade världsscenen var 51 Pegasi b, 50 ljusår bort, som kretsar runt sin stjärna en gång var fjärde jorddag. Vändpunkten efter vilken extrasolära planeter blev vanliga inträffade 1995.

Konstnärlig representation av heta Jupiter. Kredit: ESO

Redan före 51 Pegasi b fanns det flera kandidater. Exoplaneten som idag kallas Tadmor upptäcktes 1988. Även om dess existens ifrågasattes 1992 på grund av otillräckliga bevis, bekräftade tio år senare ytterligare observationer att Gamma Cephei A verkligen kretsade runt av en planet. Sedan, 1992, upptäcktes ett system av "pulsarplaneter". Dessa världar kretsar kring en död stjärna, PSR 1257+12, som ligger 2 300 ljusår från jorden.

Vi lever nu i ett universum av exoplaneter. Deras antal ökar ständigt, och för tillfället har antalet bekräftade planeter utanför solsystemet passerat tröskeln på 3 700, men under det kommande decenniet kan grafen hoppa till tiotusentals.

Hur kom vi hit?

Vi står på tröskeln till stora upptäckter. Eran av tidiga utforskningar och de första bekräftade exoplaneterna satte scenen för nästa fas: jakten på avlägsna världar med vassare och mer sofistikerade teleskop i rymden och på marken. Några av dem fick i uppdrag att genomföra en noggrann folkräkning av befolkningen, beräkna de olika storlekarna och typerna av exoplaneter. Andra studerar noggrant individuella världar, deras atmosfärer och deras potential att stödja livet.

Direkt avbildning av exoplaneter, det vill säga faktiska bilder av dem, spelar en allt viktigare roll, även om forskare har uppnått den nuvarande kunskapsnivån främst genom indirekta medel. De två huvudsakliga metoderna förlitar sig på vinglar och förmörkelser.

"Jägare" för exoplaneter TESS. Kredit: NASA

Idag är lite känt om denna klass av extrasolära världar, inklusive om de är beboeliga. Anledningen till detta är frånvaron av superjordanaloger i solsystemet. Om vi ​​har tur kommer en av dem att visa tecken på syre, koldioxid och metan i sin atmosfär. Jakten på atmosfärerna hos planeter i jordstorlek får dock vänta tills en framtida generation rymdteleskop på 2030-talet.

Tack vare Kepler-teleskopet vet vi nu att stjärnorna ovanför oss är omgivna av planeter. Och vi kan vara säkra inte bara på en enorm variation av exoplanetgrannar, utan också att äventyret bara har börjat.

En klar natt, när ljusstörningar inte är en viktig faktor, ser himlen spektakulär ut med ett stort antal stjärnor som är öppna att se. Men vi kan naturligtvis bara se en liten del av de stjärnor som faktiskt finns i vår galax. Vad som är ännu mer fantastiskt är att de flesta av dem har sitt eget planetsystem. Frågan uppstår, hur många exoplaneter finns det? Det måste finnas miljarder utomjordiska världar bara i vår galax!

Så låt oss anta att de åtta planeterna som finns inom solsystemet representerar genomsnittet. Nästa steg är att multiplicera detta tal med antalet stjärnor som finns inom Vintergatan. Det faktiska antalet stjärnor i vår galax är en fråga om diskussion. I huvudsak tvingas astronomer att göra grova uppskattningar eftersom vi inte kan se Vintergatan från utsidan. Och med tanke på att den är i form av en bomrad spiral är den galaktiska skivan den svåraste att studera på grund av störningen av ljus från dess många stjärnor. Som ett resultat är uppskattningen baserad på beräkningar av massan av vår galax, såväl som massandelen av stjärnor i den. Utifrån dessa data uppskattar forskare att Vintergatan innehåller mellan 100 och 400 miljarder stjärnor.

Således kan Vintergatans galax ha mellan 800 miljarder och 3,2 biljoner planeter. Men för att avgöra hur många av dem som är beboeliga måste vi överväga antalet exoplaneter som hittills studerats.

Den 13 oktober 2016 har astronomer bekräftat närvaron av 3 397 exoplaneter av 4 696 potentiella kandidater som upptäcktes mellan 2009 och 2015. Några av dessa planeter observerades direkt genom direkt avbildning. De allra flesta har dock upptäckts indirekt med hjälp av transit- och radiella hastighetsmetoder.

Histogrammet visar dynamiken i upptäckten av exoplaneter per år. Kredit: NASA Ames/W. Stenzel, Princeton/T. Morton

Under sitt första 4-åriga uppdrag observerade rymdteleskopet Kepler cirka 150 000 stjärnor, som mestadels var stjärnor av M-klassen, även kända som röda dvärgar. När Kepler gick in i en ny fas av K2-uppdraget i november 2013, flyttade den fokus till att studera K- och G-klass stjärnor, som är nästan lika ljusa och varma som solen.

Enligt en nyligen genomförd studie utförd av NASA Ames Research Center fann Kepler att cirka 24 % av M-klass stjärnor kan ha potentiellt beboeliga planeter som är jämförbara i storlek med jorden (de som inte är mer än 1,6 gånger jordens radie) . Baserat på antalet stjärnor av M-klass kan det finnas cirka 10 miljarder potentiellt beboeliga, jordliknande världar i vår galax.

Dessutom tyder analys av K2-resultaten på att ungefär en fjärdedel av stora stjärnor också kan ha jordliknande planeter som kretsar inom beboeliga zoner. Således kan det uppskattas att det bokstavligen finns tiotals miljarder planeter potentiellt lämpliga för utvecklingen av liv enbart i Vintergatan.

Under de kommande åren kommer rymdteleskopuppdragen James Webb och TESS att kunna upptäcka mindre planeter som kretsar kring mörka stjärnor, och kanske till och med avgöra om någon av dem har liv. När dessa nya uppdrag väl är igång kommer vi att ha mer exakta uppskattningar av storleken och antalet planeter som finns i vår galax. Tills dess är deras uppskattade antal uppmuntrande: chanserna för utomjordisk intelligens är mycket höga!

Det totala antalet exoplaneter i Vintergatans galax är mer än 100 miljarder. En exoplanet är en planet som befinner sig utanför vårt solsystem. För närvarande har forskare upptäckt endast en liten bråkdel av dem. Om de 10 mest otroliga planeterna i det här inlägget.

Den mörkaste exoplaneten är den avlägsna gasjätten TrES-2b i Jupiterstorlek.

Mätningar har visat att planeten TrES-2b reflekterar mindre än en procent av ljuset, vilket gör det svartare än kol och naturligt mörkare än någon planet i solsystemet. Arbetet på denna planet publicerades i tidskriften för Royal Astronomical Society Monthly Notices. Planet TreS-2b reflekterar mindre ljus även än svart akrylfärg, så det är verkligen en mörk värld.

TrES-4

Den största planeten som finns i universum är TrES-4. Den upptäcktes 2006 och ligger i stjärnbilden Herkules. Planeten, kallad TrES-4, kretsar kring en stjärna som är cirka 1 400 ljusår bort från planeten jorden.

Forskare hävdar att diametern på den upptäckta planeten är nästan 2 gånger (mer exakt 1,7) större än diametern på Jupiter (detta är den största planeten i solsystemet). Temperaturen på TrES-4 är cirka 1260 grader Celsius.

COROT-7b

Ett år på COROT-7b varar i drygt 20 timmar. Det är inte förvånande att vädret i den här världen är milt uttryckt exotiskt.

Astronomer har föreslagit att planeten består av gjuten och fast sten, och inte av frusna gaser, som säkert kommer att koka bort under sådana förhållanden.Temperaturen, enligt forskare, sjunker från +2000 C på den upplysta ytan till -200 C på natten .

WASP-12b

Astronomer såg en kosmisk katastrof: en stjärna konsumerade sin egen planet, som var i närheten av den. Vi pratar om exoplaneten WASP-12b. Det upptäcktes 2008.

WASP-12b är, liksom de flesta kända exoplaneter som upptäckts av astronomer, en stor gasformig värld. Men till skillnad från de flesta andra exoplaneter kretsar WASP-12b sin stjärna på mycket nära avstånd - drygt 1,5 miljoner kilometer (75 gånger närmare solen än jorden).

Den stora världen av WASP-12b har redan stirrat in i ansiktet på dess död, säger forskare. Det viktigaste problemet med planeten är dess storlek. Den har vuxit till en sådan grad att den inte kan hålla sin materia mot gravitationskrafterna från sin ursprungliga stjärna. WASP-12b ger upp sin materia till stjärnan i en enorm takt: sex miljarder ton varje sekund. I det här fallet kommer planeten att vara helt förstörd av stjärnan om cirka tio miljoner år. Med kosmiska mått mätt är detta ganska lite.

Kepler-10b

Med hjälp av ett rymdteleskop kunde astronomer upptäcka den minsta steniga exoplaneten, med en diameter på cirka 1,4 gånger jordens diameter.

Den nya planeten fick namnet Kepler-10b. Stjärnan den kretsar kring ligger cirka 560 ljusår från jorden i stjärnbilden Draco och liknar vår sol. Kepler-10b tillhör klassen "superjordar" och befinner sig i en omloppsbana ganska nära sin stjärna och kretsar runt den på bara 0,84 jorddagar, medan temperaturen på den når flera tusen grader Celsius. Forskare uppskattar att med en diameter på 1,4 gånger jordens diameter har Kepler-10b en massa på 4,5 gånger jordens.

HD 189733b

HD 189733b är en planet i storleken Jupiter som kretsar runt sin stjärna 63 ljusår bort. Och även om denna planet är lika stor som Jupiter, på grund av dess närhet till sin stjärna, är den betydligt varmare än den dominerande gasjätten i vårt solsystem. Som med andra heta Jupiters som hittats, är rotationen av denna planet synkroniserad med dess omloppsrörelse - planeten är alltid vänd mot stjärnan med en sida. Omloppstiden är 2,2 jorddagar.

Kepler-16b

Analys av data om Kepler-16-systemet visade att exoplaneten Kepler-16b, upptäckt i det i juni 2011, kretsar runt två stjärnor samtidigt. Om en observatör kunde hitta sig själv på planetens yta skulle han se två solar gå upp och gå ner, precis som på planeten Tatooine från den fantastiska Star Wars-sagan.

I juni 2011 meddelade forskare att systemet innehöll en planet, som de kallade Kepler-16b. Efter att ha genomfört en ytterligare detaljerad studie fann de att Kepler-16b kretsar runt ett binärt stjärnsystem i en omloppsbana som är ungefär lika med Venus omloppsbana och fullbordar ett varv var 229:e dag.

Tack vare de gemensamma ansträngningarna av amatörastronomer som deltar i Planet Hunters-projektet och professionella astronomer upptäcktes en planet i ett fyrstjärnigt system. Planeten kretsar runt två stjärnor, som i sin tur kretsar runt ytterligare två stjärnor.

PSR 1257 b och PSR 1257 c

2 planeter kretsar runt en döende stjärna.

Kepler-36b och Kepler-36c

Exoplaneterna Kepler-36b och Kepler-36c - dessa nya planeter upptäcktes av Kepler-teleskopet. Dessa ovanliga exoplaneter är slående nära varandra.

Astronomer har upptäckt ett par angränsande explaneter med olika densiteter som kretsar mycket nära varandra. Exoplaneter är för nära sin stjärna och befinner sig inte i stjärnsystemets så kallade "beboeliga zon", det vill säga zonen där flytande vatten kan finnas på ytan, men det är inte det som gör dem intressanta. Astronomer blev förvånade över den mycket nära närheten av dessa två helt olika planeter: planeternas banor är lika nära som alla andra banor av tidigare upptäckta planeter.