Що таке екзопланета? Приклади екзопланет

Люди здавна мріяли, що рано чи пізно в космосі, в осяжній близькості від нас, виявиться життя, нехай навіть і у формі, не схожій на нашу. Численні фантастичні повісті та оповідання, фільми про зустріч представників Землі і позаземних цивілізацій розбурхують уяву і користуються незмінним успіхом.

Серед безлічі космічних об’єктів особливу увагу науковців привертають так звані екзопланети як потенційні об’єкти для зародження і розвитку позаземних форм життя. Що ж вони собою являють?

Коротка історія

Вперше про можливість існування планетарних систем у інших зірок повідомив в 1855 році астроном обсерваторії Мадраса капітан Джейкоб. Мова йшла про системі подвійної зірки 70 Змієносця. Гіпотеза була спростована більш пізніми дослідженнями, проведеними в 90-х роках ХІХ століття, однак прецедент був створений, і початок пошуку планетних систем поза меж Сонячної системи було покладено.

На протязі ХХ століття періодично відбувалися «відкриття», які не знаходили підтвердження пізніше. І лише в 1988 році канадськими вченими була відкрита внесолнечная планета у зірки Гамма Цефея A (Альраи). Втім, на підтвердження цього дивовижного відкриття пішли роки, і її існування було підтверджене тільки в 2002 році. Тому першість належить швейцарським астрономам Дідьє Кело і Мішелю Майору, які в 1995 році відкрили першу позаземне планету – у зірки 51 Пегаса.

Визначення

Що таке екзопланета? Це небесне тіло, як земля, обертається навколо свого світила – зірки. На сьогоднішній день їх відкрито близько трьох тисяч. Переважна більшість з них – газові гіганти, подібні нашим Юпітеру, Нептуну і Сатурну, але значно перевищують за масою. Життя на таких розжарених небесних тілах в звичному нам розумінні, тобто в білковій формі, скоріше за все, відсутня.

На січень 2018 року офіційно підтверджено існування 3726 екзопланет, і близько тисячі цих небесних тіл ще чекають офіційного підтвердження свого статусу з допомогою земних телескопів.

Екзопланети-гіганти

Гігантські газові гіганти класифікують залежно від їх температури і особливостей атмосфери, за зовнішнім виглядом. Усього виділяють п’ять класів:

Аміачні хмари. Це екзопланети, що знаходяться на відстані від своїх зірок, на «задвірках» своїх сонячних систем, при температурі нижче – 120 градусів Цельсія. Рік на экзопланетах такого типу за земними мірками буде дуже довгим. До цього типу відносяться такі планети Сонячної системи, як Юпітер і Сатурн. Можливі екзопланети такого типу – Мю Жертовника e, 47 Великої Ведмедиці c. Основні відкриття тут ще попереду. Можлива також ситуація, коли екзопланета знаходиться на значній відстані від своєї зірки, але обертається навколо слабкого світила – червоного карлика. Тоді вона теж потрапляє у цей клас.

Водні хмари. Температура на поверхні складає – 20 градусів Цельсія або нижче. Добре відбивають світло. Крім водної суспензії, в хмари таких небесних тіл багато метану і водню, тому до экзопланетам, придатним для життя, їх віднести складно. Це газові гіганти, віддаленість яких від їх світила порівнянна з земною. В якості прикладу можна навести екзопланету 47 Великої Ведмедиці b. У Сонячній системі подібні небесні тіла відсутні.

Безхмарні екзопланети. Планети ці, як випливає з їх назви, позбавлені хмар, тому мають слабку відбивною здатністю. Для спостерігача їх поверхня має блакитний колір. Температура коливається від +80 градусів Цельсія до +530. У Сонячній системі подібних планет немає. Якби вони були, то розташовувалися б приблизно на орбіті Меркурія. В якості прикладу можна навести 79 Кита b.

Екзопланети з сильними спектральними лініями лужних металів. Мають температуру поверхні понад + 600 (можливо – до +1000) градусів Цельсія, у зв’язку з чим з їх атмосфері переважає діоксид вуглецю і пари лужних металів. Володіють дуже низькою відбивною здатністю. Приклад – екзопланета TrES-2 b, чия відображає здатність нижче, ніж у сажі. Мають сіро-рожевий колір, в Сонячній системі повинні були б знаходитися на орбіті, яка ближче до Сонця, ніж меркурианская.

Кремнієві хмари. Що таке екзопланети з кремнієвими хмарами? Це газові небесні тіла, чия температура більше +1100 градусів Цельсія. Їх поверхня покрита суцільними хмарами, що складаються з силікатів і парів заліза. Завдяки цьому відображає здатність досить висока. Такі екзопланети придатними для життя назвати так само складно, як і покриті аміачними хмарами, на яких панує жахливий холод. Вони мають сіро-зелений колір і розташовані в безпосередній близькості від свого сонця, тому візуально виявити їх неможливо, адже їхня світність не буде видно. Найбільш відомий представник – 51 Пегаса b.

Наведена вище класифікація була запропонована астрофізиком з Університету Арізони Давидом Сударским.

Екзопланети земного типу

Набагато більше шансів виявити життя на інших планетах чужих зоряних систем – тих, що подібні нашій Землі. Що таке екзопланета земного типу? Це небесне тіло, що складається не з розпечених газів, а тверде, менших розмірів, ніж газові гіганти. Через їх відносно невеликих розмірів такі екзопланети складніше виявити, тому їх відомо не так багато, як газових гігантів – трохи більше двохсот.

Суперземли

Ще приблизно сімсот мають розміри так званої суперземли. Під цим терміном розуміють небесні тіла, маса яких становить до 10 земних. Різниця між ними і газовими гігантами чітко не визначена, вона складає приблизно 10 земних мас. В якості прикладу «прикордонної» екзопланети можна привести Mu Arae c, або Мю Жертовника з – планету-гігант, яка обертається навколо жовтого карлика в сузір’ї Жертовника, відкриту в 2004 році. Її маса становить приблизно 0,33 маси Юпітера. Материнські зірки суперземель – це зазвичай червоні або жовті карлики.

Методи відкриття екзопланет

В даний час відомо кілька методів пошуку потенційно жилих планет в інших зоряних системах. Найкращі результати досягається при їх поєднанні, так як деякі з них працюють тільки при наявності певних специфічних умов. Основні з них описані нижче.

Метод Доплера

Передбачає вимірювання радіальних швидкостей зірок з допомогою спектометра. З допомогою спектрометричного методу можна виявити планети-гіганти і екзопланети, подібні до Землі, розташовані поблизу своєї зірки, маса яких як мінімум у декілька разів більше земного. Пов’язано це з тим, що обертання цих небесних тіл стає причиною доплерівського зміщення спектра зоряного світила. Згідно зі статистикою, за допомогою цього методу було відкрито вже понад 600 екзопланет.

Метод транзитний

Полягає у вивченні коливань світіння зірок під час проходження перед їх диском гіпотетичних планет. З його допомогою можна обчислити розміри планети, поєднання його з першим методом дає уявлення про щільність небесного тіла. Це, в свою чергу, дозволяє припустити наявність у нього атмосфери. Статистика свідчить, що завдяки транзитним методом було відкрито близько двох сотень планет.

Метод гравітаційного мікролінзування

Подібно транзитному, для використання якого необхідно, щоб спостерігач і орбіта екзопланети знаходилися в одній площині, для цього методу також потрібні певні умови. Він буде ефективний при наявності між земним спостерігачем і зіркою іншої зірки, що грає роль своєрідної лінзи. Дозволяє виявити у зірки-лінзи екзопланети, працює для тіл з невеликою масою. Але застосовується він, в силу особливих вимог, що висуваються до розташуванню небесних тіл, обмежено. Цим способом було відкрито близько півтора десятків планет.

Метод астронометрический

Заснований на зміни в русі зірок під дією власних планет. Дозволяє визначити з достатньою точністю маси екзопланет.

Вище перераховані не всі відомі методи виявлення екзопланет, а ті, з допомогою яких було здійснено більше відкриттів, що довело їх ефективність.

Позначення небесних тіл планетарного типу

Відкритим экзопланетам прийнято давати назви, похідні від їх світила – зірки, навколо якої вони обертаються. При цьому до назви зірки додається літера латинського алфавіту, починаючи з b, так як а вказувала б на саму зірку. Приклад: 51 Пегаса b. Наступного відкритої в зоряній системі планеті присвоюється наступна буква алфавіту. Виходить, що ім’я екзопланети нічого не говорить ні про її властивості, про її віддаленості від зірки, а повідомляє лише про порядок відкриття в зоряній системі. І тільки в тому випадку, якщо відкривають дві екзопланети одночасно в одній системі, їм присвоюють літери у назвах, виходячи з відстані від зірки.

До відкриття в 1995 році зоряної системи Пегаса экзопланетам давалися назви, що складаються зі складних комбінацій латинських букв і цифр. Крім того, деякі з них мали власні імена, часто пов’язані з міфологією. У 2015 році голосуванням Міжнародного астрономічного союзу ці назви були закріплені офіційно. Всього їх отримали 31 екзопланета і 14 зірок.

На сьогоднішній день екзопланети виявлені приблизно у 10 % зірок, навколо яких велися пошуки.

Системи екзопланет

Наведемо короткий список відомих зоряних систем, що мають екзопланети:

51 Пегаса – перша солнцеподобная зірка, в якій виявлена екзопланета.

Тау Кита – теоретично є найближчою до нас планетної системою. але це відкриття ще потребує підтвердження.

55 Раку – у ній відкрито вже кілька екзопланет.

μ Жертовника – відкрита в її системі екзопланета має невелику масу і, мабуть, відноситься до земної групи .

ε Ерідана – одна з трьох зірок, що мають екзопланету і видимих без телескопа.

Проксима Центавра – найближча до Сонця зірка (червоний карлик), має екзопланету.

HD 209458 – навколо цієї зірки обертається планета з власною назвою «Осіріс» і дивовижними властивостями, прозвана «випаровується». Дослідження її яскравості показали наявність коливань, які з точки зору науки можна пояснити тільки поступовою втратою планетою своєї речовини. Подальші спостереження показали, що випаровується не тільки атмосфера, але й тверді складові планетної речовини. Причина цього, ймовірно, криється в сильному розігріванні екзопланети, адже вона знаходиться від своєї зірки на відстані, у вісім разів меншому, ніж Меркурій від Сонця. Температура на її поверхні може досягати + 1000 градусів Цельсія. Завдяки спостереженням за екзопланетою Осіріс почалася нова ера у вивченні позаземних планетарних систем – ера вивчення їх хімічного складу та пошуку придатних для життя умов.

Звичайно, цей список экзопланетных систем – неповний, на сьогоднішній день їх відомо набагато більше.

Екзопланета земного типу, що володіє атмосферою

У квітні минулого, 2017 року, західноєвропейські астрономи вперше виявили у екзопланети земного типу сліди атмосфери. Мова йде про небесному тілі GJ 1132b, яка обертається навколо зірки – червоного карлика Глізе 1132. Відстань до неї від Землі становить 39 світлових років (12 парсек). Радіус екзопланети GJ 1132b більше нашої планети на 20%, а її маса становить 1,6 земного. Мається на увазі, що її склад близький до складу земних порід, а поверхня – тверда, скеляста. Це найближча до нас планета земного типу.

Згідно з даними спектрального аналізу, атмосфера цієї екзопланети складається з суміші метану і водяної пари. Температура у верхніх її шарах приблизно дорівнює 260 градусів Цельсія, але, передбачається, що у поверхні вона ще вище, тобто умови на цій экзопланете ще спекотніше, ніж на Венері.

Це найближча екзопланета до нашої Сонячної системи має атмосферу. Вчені-астрономи назвали це відкриття одним з найважливіших за останні роки.

Замість висновку

У статті було розказано про те, що таке екзопланети, розглянуто їх види, правила найменування. Підводячи підсумок, можна сказати, що епоха масового відкриття екзопланет в кінці ХХ – на початку ХХІ століття лише починається. На сьогоднішній відомі кілька ефективних способів виявлення цих небесних тіл, але всі вони мають ту чи іншу ступінь похибки. Найкращий результат дає поєднання декількох методів виявлення экзопланетных систем. При цьому більшість таких відкриттів вимагає підтвердження, якого доводиться чекати кілька років, а то й десятків років.

Результати відкриттів, зроблених земними спостерігачами, дозволяють відкоригувати спостереження з космосу. Так, у ході проекту Гая (Gaia), який було розпочато в 2013 році, виведений на орбіту Землі супутник, що несе на собі космічний телескоп. Основним завданням проекту було уточнення зоряних карт і мас відомих екзопланет, відкритих до цього часу. Місія розрахована на п’ять років, і цілком можливо, нас чекають нові приголомшливі відкриття – дивовижні зірки і нові екзопланети, на одній з яких може існувати позаземна форма життя…