Экзопланеты

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

Содержание:

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

Вступление

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

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

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

История открытия экзопланет

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

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

Авторское представление о транзите планеты GJ 1214b перед своей звездой

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

К содержанию

Современные методы обнаружения экзопланет в других звездных системах

Современные методы обнаружения экзопланет «Популярная механика»

Фото «Популярная механика», нажмите для увеличения.

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

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

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

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

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

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

К содержанию

Типы экзопланет обнаруженных астрономами

Горячий Юпитер

Горячий Юпитер

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

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

Пульсарная планета

Пульсарная планета

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

Суперземля

Суперземля

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

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

Эксцентрические планеты

Эксцентрические планеты.

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

Горячие Нептуны

Горячие Нептуны

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

Планета Океан

Планета Океан

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

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

Хтоническая планета

Хтоническая планета

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

Планета-сирота.

Планета-сирота

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

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

К содержанию

Какие инструменты применяются для обнаружения подобных планет

В космосе.

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

кеплер телескоп

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

COROT телескоп

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

teleskop-Gaia_500x350

К содержанию

Некоторые планетные системы с экзопланетами

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

К содержанию

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *