Количество экзопланет открытых на данный момент. Некоторые планетные системы. Инструменты и проекты изучения экзопланет

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.

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.

Большинство из звезд имеют систему планет. Возникает вопрос, сколько же их всего? Только в нашей Галактике должны существовать миллиарды внеземных миров!

Like Love Haha Wow Sad Angry

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 триллионов 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 радиальной скорости или транзитного метода.

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!

Послушаем его...

Здравствуйте, интересно было бы прочитать про экзопланеты доступным языком, способы их обнаружения, устройства телескопов для поиска экзопланет. Спасибо.

Очень интересно, лично я вообще ничего не знал о таком понятии. Давайте узнавать вместе...

Для начала поймем, что же это за планеты. Экзопланета - планета, находящаяся за пределами Солнечной системы (греческая приставка «экзо» означает «вне», «снаружи»), альтернативный термин - внесолнечная планета (extra solar planet). Планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая — на расстоянии 4,22 световых года). Поэтому долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой.

Впервые такие планеты были обнаружены косвенно в 1990-х годах по слабому «покачиванию» звезд, вокруг которых они обращаются. К середине 2001 планетные системы были открыты у 58 близких к Солнцу звезд и двух радиопульсаров, причем в некоторых случаях обнаружены системы из нескольких планет, однако до сих пор ни одну из них не удалось непосредственно наблюдать и исследовать. Точное измерение движений звезды позволяет оценить массы наиболее крупных членов ее планетной системы и параметры их орбит. Не исключено, что некоторые экзопланеты не входят в околозвездные системы, подобные Солнечной системе, а движутся в межзвездном пространстве сами по себе.

Первое достоверное сообщение о наблюдении планеты, расположенной близ другой звезды, прозвучало в конце 1995 года. Всего через десять лет за это достижение была вручена «Нобелевская премия Востока» — награда сэра Ран Ран Шоу (Run Run Shaw). Гонконгский медиа-магнат уже третий год дарит по одному миллиону долларов ученым, достигшим особых успехов в астрономии, математике и науках о жизни, включая медицину. Лауреатами 2005 года по астрономии стали Мишель Майор из Женевского университета (Швейцария) и Джеффри Марси из Университета Калифорнии в Беркли (США), получившие премию на торжественной церемонии в Гонконге из рук самого ее учредителя — 98-летнего господина Шоу. За время, прошедшее после обнаружения первой экзопланеты, исследовательские группы, возглавляемые этими учеными, открыли десятки новых удаленных планет, причем на долю американских астрономов во главе с Марси пришлось 70 из первых 100 открытий. Этим они взяли своего рода реванш у швейцарской группы Майора, которая в 1995 году на два месяца опередила американцев с сообщением о самой первой экзопланете.

Технология идентификации

Первым разглядеть в телескоп планеты возле других звезд пытался голландский математик и астроном Христиан Гюйгенс еще в XVII веке. Однако он ничего не смог найти, поскольку эти объекты не видны даже в мощные современные телескопы. Находятся они невероятно далеко от наблюдателя, размеры их по сравнению со звездами невелики, отраженный свет — слабый. И, наконец, расположены они близко от своей родной звезды. Вот почему при наблюдениях с Земли заметен лишь ее яркий свет, а тусклые точки экзопланет просто «тонут» в его сиянии. Из-за этого планеты за пределами Солнечной системы долгое время оставались нераспознанными.

В 1995 году астрономы Мишель Майор и Дидье Келос из Женевского университета, проводя наблюдения на обсерватории Верхнего Прованса во Франции, впервые достоверно зафиксировали экзопланету. С помощью сверхточного спектрометра они обнаружили, что звезда 51 в созвездии Пегаса «покачивается» с периодом чуть более четырех земных суток. (Планета, обращаясь вокруг звезды, раскачивает ее своим гравитационным воздействием, в результате чего из-за эффекта Доплера можно наблюдать смещение спектра звезды.) Вскоре это открытие подтвердили и американские астрономы Джеффри Марси и Пол Батлер. В дальнейшем этим же методом анализа периодических изменений спектров звезд было обнаружено еще 180 экзопланет. Несколько планет было найдено так называемым фотометрическим методом — по периодическому изменению яркости звезды, когда планета оказывается между звездой и наблюдателем. Именно такой метод используется для поиска экзопланет на французском спутнике COROT, а также на американской станции Kepler.

Станция Кеплер

До сих пор нет надежной теории, объясняющей, каким образом формируются планетные системы звезд. На этот счет имеются лишь научные гипотезы. Наиболее распространенная из них предполагает, что Солнце и планеты возникли из единого газово-пылевого облака — вращающейся космической туманности. От латинского слова nebula («туманность») эта гипотеза получила название «небулярной». Как ни странно, она имеет довольно солидный возраст — два с половиной века. Начало современным представлениям о формировании планет было положено в 1755 году, когда в Кенигсберге вышла из печати книга «Всеобщая естественная история и теория неба». Она принадлежала перу безвестного 31-летнего выпускника Кенигсбергского университета Иммануила Канта, который был в то время домашним учителем у детей помещиков и преподавал в университете. Весьма вероятно, что идею происхождения планет из пылевого облака Кант почерпнул из книги, выпущенной в 1749 году шведским писателем-мистиком Эмануэлем Сведенборгом (1688—1772), который высказал гипотезу (по его словам, рассказанную ему ангелами) об образовании звезд в результате вихревого движения вещества космической туманности. Во всяком случае, известно, что довольно дорогую книгу Сведенборга, в которой излагалась эта гипотеза, купили лишь три частных лица, одним из которых был Кант. Впоследствии Кант прославится как родоначальник немецкой классической философии.

А вот книга о небе осталась малоизвестной, поскольку ее издатель вскоре обанкротился и почти весь тираж остался нераспроданным. Тем не менее гипотеза Канта о возникновении планет из пылевого облака — первоначального Хаоса — оказалась очень живучей и в последующие времена послужила основой для многих теоретических рассуждений. В 1796 году французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас, судя по всему незнакомый с работой Канта, выдвинул похожую гипотезу формирования планет Солнечной системы из газового облака и дал ее математическое обоснование. С тех пор гипотеза Канта — Лапласа стала ведущей космогонической гипотезой, объясняющей, как произошли наше Солнце и планеты. Представления о газово-пылевом зарождении Солнца и планет в последующем уточнялись и дополнялись в соответствии с новыми сведениями о свойствах и строении материи.

Сегодня предполагают, что формирование Солнца и планет началось около 10 миллиардов лет назад. Исходное облако состояло на 3/4 из водорода и на 1/4 из гелия, а доля всех остальных химических элементов была ничтожно малой. Вращающееся облако постепенно сжималось под действием сил гравитации. В его центре сосредоточилась основная масса вещества, которая постепенно уплотнилась до такого состояния, что началась термоядерная реакция с выделением большого количества тепла и света, то есть вспыхнула звезда — наше Солнце. Остатки газово-пылевого облака, вращаясь вокруг него, постепенно приобрели форму плоского диска. В нем стали возникать сгустки более плотного вещества, которые за миллиарды лет «слепились» в планеты. Причем сначала возникли планеты рядом с Солнцем. Это были сравнительно небольшие образования с высокой плотностью — железокаменные и каменные сферы — планеты земного типа. После этого в более удаленной от Солнца области сформировались планеты-гиганты, состоящие в основном из газов. Таким образом, исходный пылевой диск перестал существовать, превратившись в планетную систему. Несколько лет назад появилась гипотеза геолога академика А.А. Маракушева, по которой предполагается, что планеты земного типа в прошлом также были окружены обширными газовыми оболочками и выглядели как планеты-гиганты. Постепенно эти газы были унесены в окраинные области Солнечной системы, а близ Солнца остались лишь твердые ядра бывших планет-гигантов, которые и являются теперь планетами земного типа. Эта гипотеза перекликается с новейшими данными об экзопланетах, представляющих собой газовые шары, расположенные очень близко от своих звезд. Возможно, в будущем под влиянием нагрева и потоков звездного ветра (высокоскоростных частиц плазмы, испускаемых светилом) они тоже потеряют мощные атмосферы и превратятся в двойников Земли, Венеры и Марса.

Экзопланеты весьма необычны. Одни движутся по сильно вытянутым орбитам, что приводит к существенным изменениям температуры, другие из-за чрезвычайно близкого расположения к светилу постоянно раскалены до +1 200°С. Есть экзопланеты, делающие полный оборот вокруг своей звезды всего за двое земных суток, настолько быстро они движутся по своим орбитам. Над некоторыми сияют сразу два и даже три «солнца» — эти планеты вращаются вокруг звезд, входящих в систему из двух или трех светил, расположенных близко друг к другу. Столь разнообразные свойства экзопланет на первых порах просто ошеломили астрономов. Пришлось пересмотреть многие устоявшиеся теоретические модели образования планетных систем, ведь современные представления о формировании планет из протопланетного облака вещества основаны на особенностях строения Солнечной системы. Считается, что в наиболее жаркой области вблизи Солнца остались тугоплавкие материалы — металлы и каменные породы, из которых образовались планеты земного типа. Газы улетучились в более прохладную, удаленную область, где и сконденсировались в планеты-гиганты. Часть газов, которая оказалась на самом краю, в наиболее холодной области, превратилась в лед, сформировав множество крошечных планетоидов. Однако среди экзопланет наблюдается совсем иная картина: газовые гиганты расположены почти вплотную к своим звездам.

Большинство обнаруженных экзопланет являются гигантскими газовыми шарами, подобными Юпитеру, с типичной массой около 100 масс Земли. Их около 170, то есть 90% от общего количества. Среди них различают пять разновидностей. Наиболее распространены «водные гиганты», названные так из-за того, что, судя по расстоянию от звезды, их температура должна быть такой же, как на Земле. Поэтому естественно ожидать, что они окутаны облаками из водяного пара или ледяных кристаллов. А в целом эти 54 прохладных «водных гиганта» должны иметь вид голубовато-белых шаров. Следующими по распространенности идут 42 «горячих Юпитера». Они находятся совсем близко от своих звезд (в 10 раз ближе, чем Земля от Солнца), и поэтому их температура — от +700 до +1 200°С. Предполагается, что атмосфера у них коричневато-багрового цвета с темными полосами облаков из графитовой пыли. Немного прохладнее на 37 экзопланетах с атмосферой синевато-сиреневого оттенка, названных «теплыми Юпитерами», температура которых от +200 до +600°С. В еще более прохладных областях планетных систем расположены 19 «сернокислых гигантов». Предполагается, что они окутаны облачным покрывалом из капелек серной кислоты — таким, как на Венере. Соединения серы могут придавать этим планетам желтовато-белую окраску. Еще дальше от соответствующих звезд расположены уже упомянутые «водные гиганты», а в самых холодных областях находятся 13 «двойников Юпитера», которые по температуре аналогичны настоящему Юпитеру (от -100 до -200°С на внешней поверхности облачного слоя) и, наверное, выглядят примерно так же — с голубовато-белыми и бежевыми полосами облачности, в которые вкраплены белые и оранжевые пятна крупных вихрей.
Кроме гигантских газовых планет в последние два года найдено полтора десятка экзопланет поменьше. Они сравнимы по массе с «малыми гигантами» Солнечной системы — Ураном и Нептуном (от 6 до 20 масс Земли). Астрономы назвали этот тип «Нептунами». Среди них выделяются четыре разновидности. Наиболее часто встречаются «горячие Нептуны», их обнаружено девять. Они расположены очень близко к своим звездам и поэтому сильно нагреты. Найдено также два «холодных Нептуна», или «ледяных гиганта», — аналогичных Нептуну из Солнечной системы. Кроме того, к этому же типу отнесены и две «суперземли» — массивные планеты земного типа, не имеющие столь плотной и толстой атмосферы, как у планет-гигантов. Одна из «суперземель» считается «горячей», напоминающей по своим характеристикам планету Венера с весьма вероятной вулканической активностью. На другой же, «холодной», предполагают наличие водного океана, за что ее уже успели неофициально окрестить Океанидой. Вообще же экзопланеты пока не имеют собственных названий и обозначаются буквой латинского алфавита, добавляемой к номеру звезды, вокруг которой они вращаются. «Холодная суперземля» — наименьшая из экзопланет. Ее открыли в 2005 году в результате совместных исследований 73 астрономов из 12 стран. Наблюдения велись на шести обсерваториях — в Чили, ЮАР, Австралии, Новой Зеландии и на Гавайских островах. От нас до этой планеты чрезвычайно далеко— 20 000 световых лет.

Наибольший интерес, конечно, вызывают те экзопланеты, на которых возможно существование жизни. Чтобы целенаправленно начать искать в космосе «братьев по разуму», надо сначала найти планету с твердой поверхностью, на которой гипотетически они могли бы жить. Вряд ли инопланетяне летают внутри атмосфер газовых гигантов или плавают в глубинах океанов. Кроме твердой поверхности нужны еще и комфортная температура, а также отсутствие вредных излучений, несовместимых с жизнью (по крайней мере, с известными нам формами жизни). Пригодными для обитания считаются такие планеты, где есть вода. Поэтому средняя температура на их поверхности должна быть около 0°С (она может существенно отклоняться от этой величины, но не превышать +100°С). Например, средняя температура на поверхности Земли +15°С, а размах колебаний от -90 до +60°С. Области космоса с условиями, благоприятными для развития жизни в том виде, который известен нам на Земле, астрономы называют «зонами обитания». Планеты земного типа и их спутники, находящиеся в таких зонах, — это наиболее вероятные места проявления внеземных форм жизни. Возникновение благоприятных условий возможно в тех случаях, когда планета располагается сразу в двух зонах обитания — в околозвездной и галактической.

Околозвездная зона обитания (иногда ее называют также «экосфера») — это воображаемая сферическая оболочка вокруг звезды, в пределах которой температура на поверхности планет допускает наличие воды. Чем жарче звезда, тем дальше от нее находится такая зона. В нашей Солнечной системе такие условия есть только на Земле. Ближайшие к ней планеты, Венера и Марс, расположены как раз на границах этого слоя — Венера — на жаркой, а Марс — на холодной. Так что местоположение Земли весьма удачно. Окажись она ближе к Солнцу, океаны испарятся, а поверхность станет раскаленной пустыней. Дальше от Солнца — произойдет глобальное оледенение и Земля превратится в морозную пустыню. Галактическая зона обитания представляет собой ту область пространства, которая безопасна для проявления жизни. Такая область должна находиться достаточно близко к центру галактики, чтобы содержать много тяжелых химических элементов, необходимых для формирования каменных планет. В то же время эта область должна быть на определенном удалении от центра галактики, чтобы избежать радиационных всплесков, возникающих при взрывах сверхновых звезд, а также — губительных столкновений с многочисленными кометами и астероидами, которые могут быть вызваны гравитационным воздействием блуждающих звезд. Наша Галактика, Млечный Путь, имеет зону обитания на расстоянии примерно 25 000 световых лет от своего центра. И вновь нам повезло с тем, что Солнечная система оказалась в подходящей области Млечного Пути, в которую входят, как считают астрономы, лишь около 5% от всех звезд нашей Галактики.
Будущие поиски планет земного типа возле других звезд, планируемые с помощью космических станций, нацелены именно на такие благоприятные для жизни области. Это позволит существенно ограничить зону поиска и даст надежду на обнаружение жизни вне Земли. Список из 5 000 наиболее перспективных звезд уже составлен. Первоочередному изучению будут подвергнуты окрестности 30 звезд из этого списка, расположение которых считается наиболее благоприятным для возникновения жизни.

По массе все планеты делятся на 3 типа: гиганты (такие, как Юпитер и Сатурн), нептуны (такие, как Уран и Нептун) и планеты земного типа, или земли (такие, как Земля и Венера). Граница между гигантами и нептунами проходит по линии появления в недрах планет металлического водорода (около 60 масс Земли или 0.19 масс Юпитера). Граница между нептунами и землями довольно условно проведена по 7 массам Земли (просто потому, что Уран с его 14 массами Земли - еще явный нептун, а Земля - уже явно планета земного типа). Возможно, в интервале 3-10 масс Земли существуют планеты, чьи свойства резко отличаются как от свойств нептунов, так и от свойств планет земного типа, но пока они реально не открыты, не будем умножать сущности сверх необходимых.

Между планетами-гигантами, с одной стороны, и нептунами, с другой, существует много важных отличий помимо массы. Так, химический состав планет-гигантов близок к звездному химическому составу, т.е. они состоят преимущественно из водорода и гелия с небольшой (несколько процентов) примесью тяжелых элементов. Нептуны же состоят в основном из льдов (водяного льда, метана, аммиака и сероводорода) с заметной примесью скальных пород (силикатов и алюмосиликатов), количество водорода и гелия в их составе не превышает 15-20%. Наконец, планеты земного типа лишены не только водорода и гелия, но в значительной степени и льдов, и состоят в основном из силикатов с примесью железа.

Просуммируем свойства планет в зависимости от их массы.

1. Планеты-гиганты, масса в интервале от 0.19 до 13 масс Юпитера. Отличаются почти звездным химическим составом, т.е. состоят в основном из водорода и гелия. Быстро вращаются. Из-за колоссального давления в недрах планеты водород переходит в металлическую фазу (или, другими словами, становится вырожденным). Радиус планет, начиная от 0.3 масс Юпитера и до границы коричневых карликов (13 масс Юпитера), близок к радиусу Юпитера, или примерно в 10-11 раз превышает радиус Земли. Исключение составляют т.н. "горячие юпитеры" - планеты-гиганты, расположенные близко к своей звезде и имеющие эффективную температуру выше 1000К. Сильно нагретая светом близкой звезды, их атмосфера расширяется, увеличивая видимый радиус планеты до 1-1.4 радиуса Юпитера. Средняя плотность гигантов меняется от 0.28 г/куб.см (самые разреженные горячие юпитеры) до 12 г/куб.см (самые массивные планеты-гиганты в 10-12 масс Юпитера). Вторая космическая скорость этих планет превышает 37 км/сек и составляет обычно 45-70 км/сек. Скорее всего, все планеты-гиганты имеют сильное магнитное поле, усиливающееся с ростом массы планеты.
В Солнечной системе планеты-гиганты - Юпитер и Сатурн.

2. Нептуны, масса в интервале от 7 до 60 масс Земли (0.022 - 0.19 масс Юпитера). Состоят большей частью из льдов (водяного, аммиачного, метанового, сероводородного) и скальных пород, составляющих примерно четверть полной массы планеты. Доля водорода и гелия в составе планеты не превышает 15-20%. Давление в недрах недостаточно для перехода водорода в металлическую фазу. Радиус близок к 4 радиусам Земли. Средняя плотность составляет 1.3-2.2 г/куб.см., вторая космическая скорость 18-30 км/сек. Магнитное поле сильно отличается от дипольного (например, планета может иметь два северных и два южных полюса).
В Солнечной системе нептуны - Уран и Нептун.

3. Планеты земного типа, масса меньше 7 масс Земли. Состоят в основном из силикатов (скальная компонента) и железа. Средняя плотность 3.5-6 г/куб.см. Радиус меньше 2 радиусов Земли.
В Солнечной системе планеты земного типа - Меркурий, Венера, Земля и Марс.

А теперь давайте посмотрим ТОП-10 найденных экзопланет.

Первая планета за пределами нашей Солнечной системы была обнаружена астрономами в 1989 году. Это была PSR 1257+12 b, которая обращалась вокруг пульсара. За прошедшее время большинство обнаруженных экзопланет - а их более 500 - оказалось так называемыми горячими юпитерами, то есть газовыми гигантами, многие из которых находятся на орбитах очень близко к родным звёздам. Однако это естественно, так как существующие методы поиска внесолнечных планет основаны либо на сверхточном измерении колебания звезды под действием гравитации планет (метод лучевых скоростей), либо на фиксации изменений яркости звезды в момент прохождения планеты перед её диском (транзитный метод).Итак, открыто уже более 500 внесолнечных миров, где нет абсолютно одинаковых планет. Но в этом и есть прелесть нашей Вселенной, радующей нас буйством разнообразия. Предлагаем вам познакомиться с десятью самыми интересными, по мнению редакции сайта kosmos-x.net.ru, экзопланетами, обнаруженными астрономами.

Gliese 581g. Иллюстрация Zina Deretsky, National Science.

Gliese 581g - вращающаяся вокруг звезды Gliese 581 на расстоянии около 20 световых лет от Земли планета. Gliese 581g находится в «обитаемой зоне», то есть на таком расстоянии от звезды, что получает нужное количество звёздной энергии для существования на ней воды в жидком виде. Некоторые астрономы считают, что система Gliese 581 имеет не четыре, а шесть планет.

Dubbed TrES-4 . Иллюстрация Jeffrey Hall, Lowell Observatory.

Dubbed TrES-4 - газовый гигант на расстоянии 1400 световых лет от нас, вращающийся по очень близкой к своей звезде орбите и совершающий полный оборот вокруг неё всего за три дня. Имея диаметр, превышающий в 1,7 раза оный Юпитера, Dubbed TrES-4 относится к классу «разбухших» планет, которые имеют чрезвычайно низкую плотность.

Ипсилон Эридана b. NASA, ESA, G.F. Benedict (University of Texas, Austin).

Ипсилон Эридана b - экзопланета, обнаруженная у подобной Солнцу звезды ипсилон Эридана, которая находится на расстоянии всего 10,5 световых лет от Земли. Это так близко к нам, что в скором времени астрономы смогут сфотографировать её. Ипсилон Эридана b расположена слишком далеко от своей звезды, чтобы там могла существовать жидкая вода, однако учёные полагают, что это не единственная планета в системе ипсилон Эридана - в жилой зоне вполне могут быть другие миры.

CoRoT-7b. Иллюстрация ESO/L. Calcada.

CoRoT-7b является первым обнаруженным скалистым миром за пределами нашей Солнечной системы. Хотя в действительности это настоящий ад. Планета, которая находится на расстоянии 400 световых лет от нас, имеет радиус почти в пять раз больше, чем у Земли, и относится к классу «суперземель». Она расположена на очень близкой к родной звезде орбите (0,0172 астрономической единицы), и период её обращения составляет около 20 часов. Температура на освещённой стороне планеты чрезвычайно высока: около 2000 °C.

HD 188753 Ab. Иллюстрация NASA/JPL"s Planetquest/Caltech.

HD 188753 Ab - горячий газовый гигант, который ещё называют Татуин (вспомним фильм Дж. Лукаса «Звёздные войны»). Однако в отличие от восхитительного заката двух звёзд, который наблюдал юный Люк Скайуокер, на небосводе HD 188753 Ab можно увидеть три солнца, так как планета находится в системе трёх звезд на расстоянии примерно 149 световых лет от Земли. И ещё там довольно жарко, потому что она вращается очень близко к главной звезде, совершая оборот всего за 3,5 дня.

OGLE-2005-BLG-390L b. Иллюстрация ESO.

Экзопланета OGLE-2005-BLG-390L b с температурой поверхности -220 градусов °C является пока самым холодным миром из найденных астрономами. Имея диаметр в 5,5 раз больше, чем у Земли, OGLE-2005-BLG-390L B относится к классу «суперземель» и вращается по орбите вокруг красного карлика на расстоянии 28 000 световых лет от Земли.

WASP-12b. Иллюстрация ESA/NASA/Frederic Pont, Geneva University Observatory.

WASP-12b , как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром на расстоянии около 870 световых лет от Земли. Экзопланета почти в два раза больше Юпитера. WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров - и является самой горячей планетой, с температурой поверхности около 2200 °C.

SWEEPS-10. Иллюстрация NASA.

SWEEPS-10 - экзопланета, имеющая самый малый период обращения вокруг звезды из известных учёным: один оборот она совершает всего за 10 часов. Находится на расстоянии около 22 000 световых лет от Земли.

Coku Tau 4. Иллюстрация NASA .

Coku Tau 4 - одна из самых молодых экзопланет, возраст которой составляет менее 1 миллиона лет. Она находится на расстоянии около 420 световых лет от Земли. Астрономы сделали вывод о существовании этой планеты, обнаружив дыру в пылевом диске, опоясывающем звезду. Дыра, размером в 10 раз превышающая Землю, вращается вокруг звезды и образуется, вероятно, вследствие вращения планеты, очищающей пространство вокруг себя от пыли и газа.

HD 209458 b. Иллюстрация NASA, ESA, and G. Bacon (STScI).

HD 209458 b (Озирис) - планета-комета, находящаяся на расстоянии 153 световых лет от Земли. Она весит чуть меньше Юпитера и совершает полный оборот вокруг звезды всего за 3,5 дня. У Озириса был обнаружен длинный шлейф из газа его же атмосферы. Анализ этого «хвоста» показал, что в нём присутствуют и лёгкие и тяжёлые элементы (такие как углерод и кремний). При этом температура атмосферы составляет около 1 226 градусов Цельсия. Это позволило учёным предположить, что планета до такой степени разогрета своей звездой, что даже тяжёлые элементы могут покидать её атмосферу.

Как же ищут такие планеты?

Предположим, что наблюдатель находится у ближайшей к нам звезды Альфа Кентавра и смотрит в сторону Солнечной системы. Тогда наше Солнце будет сиять для него так же ярко, как звезда Вега на земном небосводе. А блеск планет окажется очень слабым: Юпитер будет «звездочкой» 23 звездной величины, Венера - 24 величины, а Земля и Сатурн - 25 величины. Вообще говоря, крупнейшие современные телескопы могли бы заметить такие слабые объекты, если бы на небе рядом с ними не было ярких звезд. Но для далекого наблюдателя Солнце всегда расположено рядом с планетами: для астронома с Альфы Кентавра угловое расстояние Юпитера от Солнца не превосходит 4 угловых секунд, а между Венерой и Солнцем всего 0,5 угл. сек. Для современных телескопов заметить предельно слабое светило так близко от яркой звезды - задача непосильная. Астрономы сейчас проектируют приборы, которые смогут решить эту задачу. Например, изображение яркой звезды можно закрыть специальным экраном, чтобы ее свет не мешал изучать находящуюся рядом планету. Такой прибор называют «звездным коронографом»; по конструкции он похож на солнечный внезатменный коронограф Лио. Другой метод предполагает «гашение» света звезды за счет эффекта интерференции ее световых лучей, собранных двумя или несколькими расположенными рядом телескопами - так называемым «звездным интерферометром». Поскольку звезда и расположенная рядом с ней планета наблюдаются в чуть разных направлениях, с помощью звездного интерферометра (изменяя расстояние между телескопами или правильно выбирая момент наблюдения) можно добиться почти полного гашения света звезды и, одновременно, усиления света планеты. Оба описанных прибора - коронограф и интерферометр - очень чувствительны к влиянию земной атмосферы, поэтому для успешной работы их, по-видимому, придется доставить на околоземную орбиту.

Есть еще такие методы, как
- Измерение яркости звезды
- Измерение положения звезды
- Измерение скорости звезды
- Астрометрический поиск

Поиском экзопланет сейчас занято более 150 астрономов на различных обсерваториях мира, включая самую продуктивную научную группу Дж.Марси и группу М.Майора. Для выработки терминологии и координации усилий в этой области Международный астрономический союз (МАС) создал Рабочую группу по внесолнечным планетам (см. http://www.ciw.edu/IAU/div3/wgesp/), первым руководителем которой избран американский астроном-теоретик Алан Бос (A.Boss). Предложена временная терминология, согласно которой «планетой» следует называть тело массой менее 13 Мю, обращающееся вокруг звезды солнечного типа; такие же объекты, но свободно движущиеся в межзвездном пространстве, следует называть «коричневыми субкарликами» (sub-brown dwarfs). Сейчас этот термин употребляется в отношении нескольких десятков предельно слабых объектов, найденных в 2000-2001 в туманности Ориона и не связанных со звездами. Они излучают в основном в инфракрасном диапазоне и по массе, вероятно, лежат в промежутке между коричневыми карликами и планетами-гигантами. Ничего определенного о них пока сказать нельзя.

В 2013 году по совместному проекту США, Канады и Европы планируется запуск крупного космического телескопа JWST (James Webb Space Telescope). Этот гигант с зеркалом диаметром 6 метров, носящий имя бывшего директора NASA, призван заменить ветерана космической астрономии — телескоп «Хаббл». В числе его задач будет и поиск планет вне Солнечной системы. В том же году предстоит запуск комплекса из двух автоматических станций TPF (Terrestrial Planet Finder — «Поисковик планет земного типа»), предназначенного исключительно для наблюдений за атмосферами экзопланет, сходных с нашей Землей. С помощью этой космической обсерватории намечено искать обитаемые планеты, анализируя спектры их газовых оболочек для выявления водяного пара, углекислого газа и озона — газов, указывающих на возможность жизни. Наконец, в 2015 году Европейское космическое агентство отправит в космос целую флотилию телескопов Darwin, предназначенных для поиска признаков жизни вне Солнечной системы путем анализа состава атмосфер экзопланет.

Если космические исследования экзопланет пойдут по намеченным планам, то уже лет через десять можно ожидать первых надежных известий о планетах, благоприятных для жизни — данных о составе атмосфер вокруг них и даже сведений о строении их поверхностей.

В целом обнаружение первых внесолнечных планетных систем стало одним из крупнейших научных достижений 20 столетия. Решена важнейшая проблема - Солнечная система не уникальна; формирование планет рядом со звездами - это закономерный этап их эволюции. В то же время становится ясно, что Солнечная система нетипична: ее планеты-гиганты, движущиеся по круговым орбитам вне «зоны жизни» (область умеренных температур вокруг Солнца), позволяют длительное время существовать в этой зоне планетам земного типа, одна из которых - Земля - имеет биосферу. По-видимому, другие планетные системы редко обладают этим качеством.

совершить экскурсию по МКС