Представим что в далекой обитаемой планетной системе
22 самых интересных экзопланеты с захватывающими деталями
За последние 20 лет или около того, кажется, что почти ежедневно открывается новая экзопланета. Термин экзопланета используется для классификации тех планет, которые имеют внеземное (вне нашей Солнечной системы) происхождение. Несмотря на то, что первое подтвержденное обнаружение экзопланеты произошло в 1992 году, научный мир уже в 1988 году открыл планету, вращающуюся вокруг звезды за пределами нашей Солнечной системы.
В 21 веке крупные космические агентства по всему миру посвятили свои огромные ресурсы тщательному изучению этих экзопланет, и среди них HARPS от ESO и космический телескоп Кеплера от НАСА произвели революцию в этой области исследований.
С 2009 года Кеплер обнаружил более двух тысяч экзопланет, намного больше, чем любые другие земные или наземные телескопы, в том числе HARPS, который сам открыл почти сотни из них.
В отличие от далеких звезд, мы не можем наблюдать экзопланеты невооруженным глазом и даже с помощью большинства современных телескопов. Причина этого в том, что они очень маленькие и тусклые.
Для решения этой проблемы астрофизики обращаются за помощью к различным передовым научным методам, работающим со светом. Анализируя свет, излучаемый далеким объектом, мы можем получить различные характеристики планеты, такие как ее атмосферный и поверхностный состав.
Краткая информация
Общее количество обнаруженных экзопланет: 4183+ Первая обнаруженная экзопланета: 1988 Ближайшая экзопланета: Проксима-b Самая дальняя обнаруженная экзопланета: SWEEPS-11, SWEEPS-4
Ниже мы собрали 22 самых интересных экзопланеты с некоторыми захватывающими деталями.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
Наш первый кандидат-экзопланета, вращающаяся вокруг желтого карлика, или звезда главной последовательности G-карликов в созвездии Возничий. Благодаря своей чрезвычайно близкой орбите вокруг звезды-хозяина, WASP-12b имеет одну из самых низких плотностей среди всех обнаруженных экзопланет.
В 2017 году с помощью космического телескопа Хаббл исследователи обнаружили, что эта планета отражает почти весь свет, который упал на ее поверхность, в результате чего она выглядит черной как смоль планетой.
Художественное впечатление планеты PSR B1620-26 б
PSR B1620-26 b, широко известная как «планета генезиса», является, возможно, самой старой экзопланетой, которую мы обнаружили на сегодняшний день. Исследования показали, что планете около 12,7 миллиардов лет (она образовалась всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва).
Изображение предоставлено ESA / Hubble
Различные исследования предполагают существование «горящего льда» под его поверхностью. Ученые полагают, что под огромным давлением между его скалистым ядром и корой было погребено значительное количество воды. Давление было настолько огромным, что оно фактически превратилось в твердый лед.
Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser
Забудьте обо всех экзопланетах на некоторых причудливых расстояниях, здесь у нас есть планета, которая, возможно, поддерживает жизнь и находится всего в 4 световых годах от нас. Находясь в жилой зоне своей главной звезды, Проксима-Б является одной из самых востребованных экзопланет среди астрономов во всем мире.
Изображение предоставлено: Университет Хартфордшира / Нил Кук
Когда астрономы впервые обнаружили экзопланету 2MASS J2126-8140 в созвездии Октант, они были поражены, потому что на планете не было видимой звезды-хозяина. Они назвали ее «грубой планетой».
Но позднее исследования показали, что звезда действительно расположена на расстоянии триллионов километров, что, несомненно, делает ее крупнейшей планетарной системой, когда-либо обнаруженной. Чтобы представить это в перспективе, расстояние составляет около 7000 раз расстояние между Землей и Солнцем, и оно имеет орбиту в 140 раз шире, чем у Плутона.
17. Система HIP 68468
Изображение предоставлено: Габи Перес / Институт астрофизики Канарских островов
На расстоянии 300 световых лет астрономы обнаружили Солнце-подобную звезду или солнечного близнеца, который, очевидно, поглощает свои собственные планеты. Hip 68468 движется по орбите двумя подтвержденными планетами HIP 68468 b и HIP 68468 c.
Годы исследований и наблюдений показывают, что по крайней мере еще одна планета, используемая для орбиты звезды вместе с двумя другими спутниками. Пока это может быть первой обнаруженной звездой, поглощающей планеты, это явление может быть более распространенным, чем мы на самом деле думаем.
Изображение предоставлено NASA / Ames
В момент своего открытия Gliese 876 d имел самую низкую массу среди всех внесолнечных планет, за исключением трех обнаруженных до сих пор пульсарных планет. В связи с этим планета отнесена к одной из самых ранних обнаруженных сверхземлей.
Расположенная на расстоянии 129 световых лет от Земли, HR 8799 является первой в истории непосредственно изображенной мульти-экзопланетной системой. Система включает в себя обломки дискообразного пояса Койпера и по меньшей мере четыре массивные планеты.
14. Система Kepler-36
Изображение предоставлено ESO
Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser
Изображение предоставлено Дэвидом А. Агиларом (CfA)
Ученых беспокоит то, что именно эта экзопланета до сих пор вращается в опасной близости от звезды. Исследования показали, что Кеплер-78б в 40 раз ближе к звезде-хозяину, чем Меркурий к Солнцу, и совершает вращение всего за 8,5 часа.
11. Система PSR B1257+12
Изображение предоставлено NASA / JPL
Вы заметили что-то необычное? Да, его имя. Почти все экзопланеты или звезды-хозяева в этом списке имеют четкую структуру в своих именах, но не эту, почему? Между 1992 и 1994 годами астрономы обнаружили три отличительные экзопланеты, вращающиеся вокруг необычной звезды-хозяина.
PSR B1257 + 12, вокруг которого вращаются эти планеты, на самом деле является пульсаром или мертвой звездой, которая находится в созвездии Девы на расстоянии 2300 световых лет от Солнца. Вскоре после их обнаружения эти три экзопланеты стали первыми в мире подтвержденными пульсарными планетами, обнаруженными с помощью существующих методов наблюдений.
Прямо сейчас есть еще одна подтвержденная планета пульсара, открытая в 2003 году, но она вращается вокруг другого пульсара. Эти чрезвычайно редкие планетные системы открывали возможность существования планет в совершенно новых системах.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
На момент открытия 55 Рака e была первой в истории Сверхземлей, которая была обнаружена на орбите звезды главной последовательности, предвосхищая другую Сверхземлю Gliese 876 d почти на год. Планета настолько близка к своей ведущей звезде, что для завершения орбиты требуется всего 18 земных дней. Недавние исследования показали, что это может быть планета, богатая углеродом.
Изображение предоставлено NASA / JPL
Экзопланета получила название «Водный мир», подобно Gliese 1214 b, но в отличие от GJ 1214 b, она расположена внутри обитаемой зоны системы.
Изображение предоставлено НАСА
Расположенный в созвездии Дракона на расстоянии 564 световых лет от Земли, Кеплер-10b был первой скалистой планетой, похожей на Землю, обнаруженной в ходе космического полета Кеплера. После своего открытия далекая планета сразу стала популярной среди астрономов всего мира.
Они были рады узнать больше о планетах, подобных Земле, с помощью данных, собранных с Kepler-10b. Исследователи космоса, такие как Джефф Марси из Калифорнийского университета в Беркли, сказали, что это открытие «одно из самых потрясающих астрономических открытий в истории человечества».
7. Система Kepler-444
Изображение предоставлено Питером Девайном / Tiago Campante
В системе Кеплера-444 обнаружено не одна, а пять экзопланет размером с Землю, что делает ее одной из самых интригующих планетных систем, кроме нашей собственной. Система Кеплер-444 является одной из старейших планетных систем с предполагаемым возрастом 11,2 миллиарда лет.
Согласно НАСА, хотя ни на одной из этих интересных экзопланет не могло существовать жизни из-за их крайней близости к главной звезде, они могли бы открыть много важных вещей о формировании самых ранних солнечных систем в нашей галактике.
Изображение предоставлено: Европейская Южная Обсерватория
CoRoT-7b классифицируется как сверхземная экстрасолнечная планета, которая вращается вокруг COROT-7, звезды типа G на расстоянии 489 световых лет от Земли. Важное открытие этой скалистой планеты, похожей на Землю, выявило возможность существования еще большего числа планет, подобных Земле, и каким-то образом показало, что нынешний поиск потенциально обитаемых планет может когда-нибудь принести свои плоды.
CORoT-7b также имеет очень короткий орбитальный период – он совершает один оборот вокруг своей звезды-хозяина менее чем за 24 часа.
Изображение предоставлено NASA / JPL
51 Пегаса b или Димидий (неофициально) относится к классу планет, известных как горячие Юпитеры. Эта планета была первой когда-либо подтвержденной сверхсолнечной планетой, вращающейся вокруг похожей на Солнце звезды 51 Пегас, что ознаменовало собой новое начало в области астрономических исследований.
В 2017 году, наблюдая за планетой, исследователи впервые обнаружили следы воды в ее атмосфере.
Имея массу, схожую с Сатурном, и вращаясь на орбите не одного, а двух астрономических тел, Кеплер-16b является первым в истории подтвержденным примером однозначной окружности планеты. Реальный «Татуин», говорят некоторые. Различные более близкие исследования за эти годы выявили, что планета состоит из половины льда и горной породы и половины газа.
3. Система Кеплера-11
Изображение предоставлено NASA / JPL
Обнаружение системы Кеплер-11 в созвездии Лебедя на расстоянии 2000 световых лет от Земли показало, что планетная система также может быть тесно приспособлена, имея до пяти планет в пределах орбиты Меркурия, и все еще может оставаться стабильной.
До сих пор вокруг звезды Кеплер-11 было открыто в общей сложности 6 планет. Их расчетная масса находится между массой Земли и Нептуна.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
HD 209458 он же Осирис был впервые обнаружен в 1999 году с помощью астрономического метода, известного как транзит. Только в 2005 году космический телескоп НАСА Spitzer измерил свет, непосредственно исходящий от экзопланеты, что сделало ее первой в истории внеземной планетой, подтвержденной этим методом.
Уникальный случай Осириса доказал, что транзитные наблюдения далеких планет за пределами наших солнечных систем действительно осуществимы и в некоторой степени надежны.
Изображение предоставлено NASA / SETI / JPL
Обнаруженный в 2014 году, Kepler-186f является первой экзопланетой земного типа, обнаруженной в «зоне обитаемости», области вокруг звезды, которая имеет соответствующие условия для появления воды на поверхности планеты.
Расположенная в созвездии Лебедь, эта сверхсолнечная планета находится на расстоянии около 550 световых лет от Земли, поэтому современные технологии не в состоянии изучить ее более подробно. В 2015 году в эссе был сделан вывод, что Кеплер-186f является одним из трех лучших кандидатов на потенциально обитаемые планеты за пределами нашей Солнечной системы.
Земля обетованная. Есть ли жизнь на планете-двойнике
Астрономы агентства NASA с помощью телескопа «Кеплер» нашли экзопланету, очень похожую на Землю — на поверхности Kepler 452b может быть обнаружена жидкая вода, а, возможно, и живые организмы. «Сноб» поговорил с астрономами Анатолием Засовым и Дмитрием Вибе о шансах найти инопланетную жизнь и о том, почему открытие новой экзопланеты взбудоражило землян
Поделиться:
Как нашли планету
Телескоп «Кеплер» был запущен NASA в 2009 году: его миссия — поиск экзопланет, вращающихся вне солнечной системы, а именно в созвездии Лебедя. Телескоп ищет планеты в «обитаемой зоне» звезды, очень похожей на Солнце. Для распознания экзопланет «Кеплер» использует транзитный метод: уже шесть лет он анализирует яркость нескольких сотен тысяч звезд в определенном участке космоса, чтобы зафиксировать затмения, спровоцированные планетами некоторых звезд. Когда планета проходит по орбите вокруг звезды, она преграждает исходящий от нее свет, а «Кеплер» регистрирует затмение. Если затмение звезды происходит с определенной периодичностью, значит, телескоп обнаружил планету. Информации о временных промежутках, с которыми планета вращается вокруг звезды, может быть достаточно, чтобы вычислить ее размер или температуру на поверхности. А значит, и определить, пригодна ли она для жизни.
Новая Земля-двойник
Обнаруженная «Кеплером» экзопланета получила название Kepler 452b. В диаметре она на 60 процентов больше Земли, год на планете равен 385 земным дням, ее возраст составляет шесть миллиардов лет, что на полтора миллиарда больше, чем возраст Земли, — ученые полагают, что за это время на планете вполне могла зародиться жизнь. Геологи уже пришли к выводу, что на Kepler 452b есть действующие вулканы. По этим данным можно предположить, что планета пригодна и для жизни человека, вот только расстояние от Земли до планеты составляет 1400 световых лет — 550 миллионов земных лет.
Индексы подобия Земле и обитаемости планеты
Международная группа астрономов, биологов, геохимиков и палеонтологов разработала две системы оценки степени пригодности планеты для жизни: индекс подобия Земле и индекс обитаемости планеты. Первый, соответственно, фиксирует, насколько условия изучаемой планеты схожи с земными, а второй оценивает вероятность наличия жизни на небесном теле.
Индекс подобия Земле вычисляется простым физическим сходством с нашей планетой: температура на поверхности, расстояние от звезды, размер, масса и плотность планеты. Индекс обитаемости вычисляется более сложными характеристиками: скалистая или ледяная поверхность, наличие атмосферы, магнитного поля и воды, освещенность. Наивысший рейтинг подобия Земли имеет сама Земля — он равен единице. Также оценивается и обитаемость: на Земле индекс тоже соответствует единице.
Ученым еще предстоит вычислить индексы подобия и обитаемости Kepler 452b.
Другие планеты-двойники
За шесть лет своего путешествия в космосе телескоп «Кеплер» обнаружил около четырех тысяч экзопланет. В этом году телескоп обнаружил 11 планет в «обитаемой зоне»: две из них — Kepler 438b и Kepler 442b — до обнаружения Kepler 452b были наиболее похожими на Землю. Они превышают размеры нашей планеты в два раза и вращаются вокруг холодных по сравнению с Солнцем красных карликов.
Дмитрий Вибе, доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН:
Есть два метода обнаружения планет у других звезд: метод лучевых скоростей и метод затмений. В первом случае наблюдатели пытаются отследить движение родительской звезды, которое вызвано притяжением одной или нескольких планет. Не только Солнце заставляет двигаться Землю, Земля тоже сдвигает его своим притяжением. Точное оборудование этот сдвиг может зафиксировать. Второй метод — метод затмения — был использован «Кеплером»: искомая планета в далекой планетной системе проходит по диску своей звезды, тем самым эту звезду время от времени для нас затмевая. Если блеск от звезды периодически пропадает, это свидетельствует о наличии планеты. Оба этих метода с легкостью обнаруживают планеты большой массы.
Исследования планет этими методами начались в 1995 году: первые результаты с точки зрения поиска другой жизни в космосе были не обнадеживающими.
Как появляется жизнь, мы толком не знаем. Поэтому, когда мы пытаемся найти условия, благоприятные для зарождения жизни, на больших расстояниях от Земли, мы ориентируемся на Солнечную систему — по крайней мере мы точно знаем, что в Солнечной системе жизнь однажды уже зародилась. Все найденные в первое время планеты были очень сильно непохожи на Землю. А когда были найдены целые планетные системы, они тоже оказывались слишком непохожими на Солнечную.
Но потом появился телескоп «Кеплер», способности которого позволяют обнаруживать не только большие планеты, но и небольшие, похожие на Землю. Постепенно с его помощью начал пополняться каталог планет все меньшей и меньшей массы. Kepler 452b превосходит Землю в полтора раза, но это все-таки не Юпитер.
Еще один важный фактор в поиске пригодных для жизни планет — «зона обитаемости», интервал расстояний до звезды, внутри которого на планете устанавливаются физические условия, позволяющие существовать жидкой воде. В том понимании жизни, которое сложилось на Земле, жидкая вода является важнейшим ингредиентом. Ни пар, ни лед для жизни не подходят.
До открытия Kepler 452b были известны планеты, близкие по массе к Земле, но не попадающие в «зону обитаемости». Были известны планеты в «зоне обитаемости», но отличающиеся от Земли по массе. Kepler 452b максимально похожа на Землю среди открытых планет: она вращается вокруг звезды, похожей на Солнце, близка по массе и находится в «зоне обитаемости». Такого сочетания факторов раньше никогда обнаружено не было.
Но никакой гарантии наличия жизни эти характеристики нам не дают. Одного только попадания в «зону обитаемости» недостаточно, мы знаем это по Солнечной системе. Марс, например, находится в этой зоне, и есть доказательства, что на нем когда-то была жидкая вода. Но потом она куда-то подевалась — и это большая загадка.
Для дальнейшего подробного изучения Kepler 452b важны не столько технические, сколько финансовые возможности. Уже предложено большое количество способов получить информацию о химическом составе атмосферы планеты — это был бы очень большой шаг вперед. Но чтобы зафиксировать эти критерии, требуются инструменты, которые сейчас у нас отсутствуют: очень большие и мощные телескопы космического базирования. Никаких особых технологических прорывов для создания этих телескопов не требуется. Но это настолько дорогое удовольствие, что вряд ли в обозримом будущем наши космические державы смогут себе такое позволить.
В итоге нам понятно, что наблюдать, понятно, как наблюдать. Осталось решить, готовы ли мы в это вкладываться. Ведь даже при наличии дорогостоящих инструментов мы, может, и не увидим маленьких зеленых человечков или великую китайскую стену на поверхности Kepler 452b.
Анатолий Засов, доктор физико-математических наук, руководитель отдела внегалактической астрономии ГАИШ МГУ:
Вопрос, действительно ли Kepler 452b похожа на Землю, — это вопрос для будущих исследований. Обнаруженная планета — просто один из немногих кандидатов в планеты типа нашей Земли. Сейчас известно о 1935 экзопланетах — они перечислены в специальном каталоге. О каждой из них известно очень мало. Объем информации зависит от метода, которым планеты были обнаружены, — как правило, мы знаем только их расстояние от звезды, массу либо размер. Также из наблюдений можно определить, сколько земных дней продолжается на данной планете год и какое количество энергии получает планета от звезды, вокруг которой она обращается.
Из этих почти двух тысяч планет можно отобрать около дюжины, которые, как мы надеемся, могут быть похожи на Землю. Схожесть определяется рядом параметров: размер планеты должен не более чем вдвое отличаться от Земли. Нужна твердая поверхность и необходимое количество получаемой энергии для существования жидкой воды на поверхности, без которой, по нашим представлениям, развитие жизни невозможно. В прошлом году была уже найдена планета Kepler 186f, удовлетворяющая этим требованиям — она расположена гораздо ближе к нам, но все же отличается от Земли сильнее, чем недавно открытая Kepler 452b.
К сожалению, кроме перечисленных параметров, мы пока больше ничего не знаем о новой экзопланете: ни ее массы, ни наличия на ней атмосферы, воды и даже твердой поверхности. Никто эту планету своими глазами не видел: ведь планеты находят не путем разглядывания или фотографирования их в телескоп, для этого они слишком далеки, а по косвенным признакам — в данном случае путем исследования периодических изменений яркости звезд, которые возникают, если планета, обращаясь вокруг звезды, каждый раз проходит на фоне ее диска и слегка ослабляет ее свет.
Сегодня мы не обладаем техническими возможностями и средствами, чтобы обнаружить на поверхности экзопланеты воду или детально исследовать другие ее характеристики. Но в будущем уже планируются исследования, в том числе с помощью телескопа James Webb, который скоро будет запущен в США. Здесь нужны очень точные наблюдения за изменениями в спектре звезд, которые возникают, когда планета проходит между нами и звездой. Эти изменения могут быть обусловлены только атмосферой планеты, если таковая имеется. И уже сейчас есть несколько планет, где с помощью тонкого спектрального анализа обнаружены некоторые признаки атмосферы. Но эти планеты не относятся к числу планет земного типа: они гораздо больше Земли и скорее похожи на Юпитер или Сатурн.
С другой стороны, ответы на многие не решенные сегодня вопросы мы вполне можем получить в ближайшие 10–20 лет, ведь наука развивается очень быстро. Планеты Солнечной системы как физические тела начали изучать всего несколько сотен лет назад, а первые планеты у других звезд были обнаружены всего 20 лет назад. Те методы, которыми мы сейчас ищем планеты у других звезд, позволяют обнаружить только крошечную долю существующих планет. Телескоп «Кеплер», открывший большую часть известных планет, находит только те планеты, плоскости орбит которых случайным образом оказались проходящими через Землю, только в этом случае планеты могут проецироваться на центральную звезду. Поэтому можно сказать, что в нашей звездной системе — Галактике — есть не десятки или тысячи, а несколько миллиардов планет, схожих с Землей. Но они еще долго останутся необнаруженными.