Какво е екзопланета? Как откриват и учат екзопланети?

Екзопланета - планета, която е извън границите на нашата Слънчева система. През последните две десетилетия бяха открити хиляди такива обекти, главно с помощта на космическия телескоп Кеплер на НАСА.

Exoplanet - какво е това?

тези пространствени обекти значително се различават по техните размери и орбити. Някои от тях са гигантски планети, които обикалят около звездите си. Някои са покрити с лед, други с камъни. НАСА и други агенции търсят специален вид планета: те се нуждаят от екзопланет, подобен на Земята, който се върти около една звезда подобна на Слънцето и се намира в населената зона.

Обитаната зона е на разстояние от звездата, при която температурата на планетата позволява съществуването на течни океани с вода, което е от решаващо значение за живота. Най-ранното дефиниране на зоната се основава на просто термично равновесие, но съвременните изчисления включват много други фактори, включително парниковия ефект на атмосферата на планетата. Това прави разграниченията на населената зона размити.

Теория на произхода на живота

Въпреки че екзопланетата е откритието на 90-те години на миналия век, астрономите са били убедени в много години за тяхното съществуване. Те не само вярваха, но основаха заключенията си върху бавното въртене на собственото ни Слънце и други звезди.

Астрономите имат теория за произхода на живота в нашата слънчева система. Накратко, ротационен облак от газ и прах (така наречената протосоларна мъглявина) под влиянието на собствената си гравитация се срина и формира нашата звезда и планети. След това запазването на ъгловия импулс означава, че бъдещето на осветителното тяло трябва да се върти по-бързо и по-бързо. Все пак, въпреки че има 99,8% от масата на слънчевата система, планетите имат 96% от ъгловата им сила. Астрономите се чудеха защо нашата звезда се върти толкова бавно.

Младото осветително тяло имаше много силно магнитно поле, чиито линии на сила проникнаха в диска на въртящия се газ, от който се формираха планетите. Тези линии бяха свързани с заредени частици газ и действаха като котви, забавяйки въртенето на изгряващото слънце и развъртайки газта, което в крайна сметка се превърна в планети. Повечето от звездите се въртят бавно, така че астрономите са стигнали до извода, че се е случило същото "магнитно спиране", което означава, че трябва да се случи образуването на планети. Оттук и логичното заключение: планетите трябва да се търсят около звездите като Слънцето.

Ранни открития

Поради тази и други причини, учените първо ограничават търсенето на екзопланети звезди, подобни на Слънцето, но първите две открития през 1992 г. са принадлежали на пулсара (Бързовъртящ останки от осветителни тела, които са починали в свръхнова), наречен PSR B1257 + 12. Първият потвърден екзопланет, който циркулира около звездата (снимката, публикувана в статията), която отговаря на това изискване, бе открита през 1995 г. Той стана 51 Pegasi b, чиято маса е съизмерима маса на Юпитер, и който е 20 пъти по-близо до Слънцето от Земята. Това беше изненада. Но още една странност се случи преди седем години, благодарение на което стана ясно, че ще бъдат открити много екзопланети.

През 1988 г. е открита група канадски учени размер на планетата с Юпитер се движат около Гама Чефей. Но тъй като орбитата му е много по-малка от орбитата на Юпитер, учените не са заявили окончателно откриване. Астрономите не смееха да предполагат съществуването на такива планети. Толкова различно от нашата слънчева система беше, че учените бяха изключително предпазливи.

От големи до малки

Почти всеки открит екзопланет отначало е огромен газов гигант, подобен на Юпитер, който се върти на малко разстояние от родителската звезда. Това се обяснява с факта, че астрономите са използвали техниката за измерване на радиалната скорост, която определя степента на "люлеене" на звездата, когато планетите се въртят около нея. Големи близки пространствени тела имаше такова значително влияние, че може лесно да бъде открито.

Преди откриването на екзопланетите инструментите могат да измерват само движенията на звездите в рамките на километър в секунда, което е недостатъчно за откриване на техните вибрации под въздействието на планетите. Модерните инструменти са способни да измерват скоростта до сантиметър в секунда, отчасти поради повишената точност на оборудването, но и поради по-големия опит на астрономите при изолиране на слабите сигнали от данните.

Информационна експлозия на "Кеплер"

Към днешна дата има повече от 1000 потвърдени екзопланети, открити от един спътник. Космическият телескоп "Кеплер" бе пуснат в орбита през 2009 г. и гони за населени планети в продължение на четири години. Използвал е метод, наречен "транзит" - измервал затъмнението на звезда, когато минавал пред космически обект.

"Кеплер" разкри изобилието от различни видове планети. В допълнение към газовите гиганти и телата на наземната група, телескопът помогна да се установи съществуването на нов клас "супер-земя", чиито измерения са в рамките на размерите на Земята и Нептун. Някои от тях се намират в населените зони на техните звезди, а астробиолозите все още проверяват изчисленията, за да разберат как животът може да се развие в такива светове.

През 2014 г. астрономите на Кеплер представиха метода за "проверка на мултиплицирането", който трябваше да увеличи скоростта на превод на кандидат-планетите в потвърден статус. Техниката се основава на орбитална устойчивост - много звезди се затъмнява автоматично след кратък период от време, който може да се дължи само на планетите в малки орбити, като това дали е звезда, те щяха да гравитационно избута един от друг от системата в рамките на няколко милиона години.

Други мисии

Въпреки спътници ( "Кеплер" и френската Коро), ще след екзопланети, завършили първоначалния им мисия, учените все още третирани получени с тези данни, което прави нови открития. И без работа няма да останат. НАЙ продължи да работи спътници и НАСА TESS, и Конфедерация Хеопсовата PLATO и ESA спътник ще търси транзит от космоса в близко бъдеще. На Земята спектрографа арфи 3,6-метровия телескоп на Европейската южна обсерватория в Чили държи Доплер търсене на звездните трептения, но участва в лов и много други телескопи.

Един пример е космическият телескоп Spitzer на НАСА. Тъй като е чувствителен в инфрачервения участък на спектъра, той е в състояние да измери температурния профил на екзопланета и да даде представа за неговата атмосфера.

От повече от 3000 познати планети е трудно да се изберат няколко от тях. Малките твърди екзопланети в населената зона изглеждат най-добрите кандидати, но астрономите разграничават други, които разшириха нашето разбиране за формирането и развитието на други светове.

Първите лястовици

51 Pegasi b. Както бе споменато по-горе, това беше първият доказан екзопланет, който се върти около звезда от слънчев тип. Като половината от масата на Юпитер, тя се отстранява от центъра на системата от разстоянието до Меркурий. Планетата е толкова близо до осветителното тяло, че най-вероятно едната страна е в приливното улавяне - тя постоянно гледа към звездата.

HD 209458 b. Това е първият екзоплан, открит през 1999 г. (снимката е поставена в статията), която минаваше от неговата звезда (въпреки че беше използван методът Доплер), последвани от други открития. Това е първата планета извън слънчевата система, в която са определени параметрите на нейната атмосфера, включително температурния профил и отсъствието на облаци.

Забележителни светове

55 Cancri e. Този екзопланет е това, което се нарича "супер земя", която орбитира звездата, достатъчно ярка, за да се види с просто око. По този начин астрономите могат да изучават системата по-подробно, отколкото всеки друг. Нейната "година" е само 17 часа и 41 минути (това се установява, когато MOST наблюдаваше системата за две седмици през 2011 г.). Теоретиците предполагат, че 55 Cancri може да бъде богата на въглерод и има диамантено ядро.

HD 80606 b. Този екзопланет е носител на рекорд (по времето на откриването му през 2001 г.) поради ексцентрицитета на орбитата. Вероятно пътят на своето движение, подобно на орбитата на кометата на Халей, може да бъде свързан с влиянието на друга звезда. В допълнение, такава екстремна орбита е причината за крайната променливост на околната среда на планетата.

WASP-33b. Тя беше открита през 2011 г. и има един вид слънцезащитен слой - стратосфера - който поглъща част от видимата и ултравиолетова светлина на родителската звезда. Планетата не само се движи в орбита в обратната посока, но също така предизвиква колебания на осветителното тяло, което най-много спътник регистрира.

Близнаци на Земята

Кеплер-442b. Този екзопланет е, както се казва, "близнак на Земята". С неговия размер, масов и температурен режим, тя е най-приличаща на нашата планета. Отворено на 6 януари 2015 г., то е в съзвездието на Лир на разстояние 1,120 светлинни години. Температурата на повърхността на този скалист екзоплан е -40 ° C. Неговата маса е 2,34 пъти по-голяма от масата на Земята, а гравитацията е с 30% по-голяма. Планетата е извън зоната, където е активирано улавянето на приливите. В произведението, публикувано през 2015 г., тя, заедно с Кеплер-186f и 62f, е обявена за най-добрият кандидат за потенциално населени планети (виж снимката).

Exoplanet Kepler-78b. Той се върти около звездата на Кеплер-78. За времето на отваряне през 2013 г. планетата най-много приличаше на Земята по отношение на масата, радиуса и средната плътност. Установено е не само транзитното преминаване на фона на осветителното тяло, но и затъмнението и отразената светлина, съответстващи на орбиталните фази. "Годината" на екзопланета продължава само 8,5 часа, тъй като е 40 пъти по-близо до звездата, отколкото разстоянието от Меркурий до Слънцето.