|
|
|
Теоретическая планетология, поиск планет и наблюдение планетогенеза вне Солнечной системы.
Вначале было Слово. Причем такое, что все галактики покраснели и разбежались в разные стороны... А.В. Засов, профессор ГАИШа
![]() Удалось открыть [дата?] уже сотни планет у других звезд, однако из-за специфики способов их обнаружения (в основном по гравитационному воздействию на родительскую звезду) почти все они представляют собой газовые гиганты вроде Юпитера и с точки зрения современной науки малоперспективны для поиска на них жизни и разума. К тому же почти все эти планеты обращаются по своим орбитам очень близко к звезде, некоторые сильно раскалены и даже постепенно теряют атмосферу. Находясь на такой орбите, гиганты также мешают образованию планет земной группы. В каталогах есть еще несколько землеподобных планет, открытых возле "мертвых" звезд - пульсаров, но вероятность жизни на них мала. Изредка встречаются системы, где планеты-гиганты удалены от своей звезды и там могут образоваться "младшие братья", каковые все равно не могут пока быть обнаружены современными методами (за исключением случаев редкого и "удачного" прохождения по звездному диску). Но, к счастью, время от времени происходят отступления от этих грустных для астрофизиков закономерностей. У различных типов звезд формируются разные типы планетных систем. У звезд, подобных Солнцу, могут рождаться планеты, подобные Юпитеру, в то время как у красных карликов появляются одни лишь "суперземли". А вот крупные звезды спектрального класса "A" могут в своих протопланетных дисках сформировать даже коричневых карликов (объекты "промежуточного" типа - что-то среднее между звездами и планетами). (Астроном Годи). |
Разделы страницы о планетологии и экстрасолнечных незвёздных телах:
|
|
Также смотрите планетологическую страницу и страницы о поиске экзо-жизни и экзо-разума.
Существует два основных метода обнаружения внесолнечных планет: метод лучевых скоростей и метод затмений. В первом случае на наличие планеты указывают вызванные её тяготением колебания родительской звезды по лучу зрения, то есть периодические изменения лучевой скорости. Во втором случае планета выдаёт своё присутствие, периодически проходя по диску звезды, из-за чего блеск звезды на время снижается — происходит затмение звезды планетой.
Исторически первые внесолнечные планеты у обычных звёзд обнаруживались методом лучевых скоростей, и первые затменные планетные системы также были изначально выявлены с его помощью. Однако в начале XXI века стали появляться наблюдательные проекты, в которых метод затмений использовался уже в качестве основного способа обнаружения планет. Дело в том, что метод лучевых скоростей требует ресурсоёмких спектральных наблюдений, тогда как для метода затмений (или, как его ещё называют, метода транзитов) достаточно фотометрии, что делает его более подходящим для массового использования.
В первое время эффективность фотометрических поисков планет была невелика. К тому же, с методом затмений связана значительная вероятность «ложных срабатываний», то есть вероятность предположить наличие планеты там, где изменения блеска на самом деле связаны с другими причинами. Поэтому поначалу планету, обнаруженную методом затмений, считали подтверждённой только после того, как её наличие подтверждалось другим методом, например, методом лучевых скоростей.
Эта практика работала, пока количество затменных планет было невелико. Всё изменилось после запуска космического телескопа «Кеплер», который во время основного этапа своей работы непрерывно следил за полутора сотнями тысяч звёзд на площадке неба между созвездиями Лиры и Лебедя. При помощи «Кеплера» выявлено почти 9000 «подозрительных объектов», которые получили название KOI (Kepler Object of Interest). Очевидно, что проводить дополнительную независимую проверку удаётся лишь для некоторых из них. Во-первых, для большинства KOI она просто невозможна из-за их невысокой яркости. Во-вторых, даже если бы проверка была возможна в принципе, проведение 9000 высококачественных спектральных наблюдений было бы непозволительной роскошью.
Поэтому уже неоднократно предпринимались попытки каким-то образом выделять среди KOI «настоящие» планеты, опираясь только на уже имеющиеся данные. Полную уверенность в этом случае получить сложно, но можно, по крайней мере, оценить вероятность того, что данный кандидат является именно затменной планетой, а не чем-то ещё. Для проверки многих KOI команда «Кеплера» использовала метод BLENDER. Он позволяет на основе детального моделирования кривой блеска установить, является ли исследуемый объект «блендой», то есть эффектом наложения KOI и другой системы, например, фоновой затменной переменной звезды. В такой ситуации вы рискуете приписать вариации блеска KOI затмениям вращающейся вокруг него планеты и даже определить её параметры, тогда как на самом деле эти вариации принадлежат другой звезде. Метод BLENDER способен выявить такие случаи, но он достаточно ресурсоёмок, что делает невозможным его массовое применение... (Дмитрий Вибе, 2016)
На 6 сентября 2006 года сайт exoplanet.eu насчитывал уже 204 планеты находящихся вне Солнечной системы (экзопланеты). Сначала их обнаруживали по косвенным признакам, а реально увидеть планеты не удавалось. Теперь уже увидели экзопланеты, и сразу две (Осирис и TRes-1).
Одно из последних [когда?] "пополнений" - это 4-я планета в системе Мю Жертвенника (My Arae, mu Ara) у звезды HD 160691 (расположена в 50 световых лет от нас, масса - 1,08 солнечной массы). Это всего лишь вторая нормальная звезда, имеющая сразу 4 подтвержденные планеты (другая - 55 Cancri в созвездии Рака). Причем, Мю Жертвенника прославилась как "двойник" Солнечной системы, обладающий "самой землеподобной" планетой массой в 14 земных масс (позднее была найдена и более "мелкая" планета у "нормальной" звезды). Наиболее удаленная от звезды планета делает вокруг нее один оборот за 11,5 лет и имеет массу в 1,8 юпитерианской массы, что напоминает поведение Юпитера (он оборачивается за 11,86 земного года). Погрешность здесь весьма велика - плюс-минус два года (а у поляков период получается менее 7 лет - 2500 дней). Самая близкая планета к Mu Arae весит по крайней мере 10 земель и должна быть очень горяча, поскольку расположена она в три раза ближе, чем Меркурий к Солнцу Периоды двух средних планет (b и c) соответственно 640 и 310 дней, а массы - 1,7 и 0,5 юпитеров. Земля оборачивается вокруг Солнца за 365,3 суток, а Марс - за 687.
Группа американских астрономов, работающих с космическим телескопом "Кеплер", нашла в космосе 5 планет, которые могут оказаться похожими на Землю и пригодными для жизни. За несколько месяцев наблюдений (с мая по сентябрь 2009 года) - кандидатов в планеты стало на несколько сотен больше. На тот момент их насчитывалось 1235, из которых:
Жидкая вода, необходимая для развития жизни, может быть на 54 планетах [4,4%]. Только 5 из них имеют массу, близкую к земной (а остальные планеты могут иметь спутники, на поверхности которых может быть жидкая вода).
На начало марта 2010 года обнаружено уже 429 планет у 362 звезд. В 45 системах [10,5%] найдено не менее двух планет (рекорд — 5). Бросается в глаза огромное разнообразие и несоответствие былым представлениям о планетных системах. Большинство найденных планетных систем не только не похожи на Солнечную, но и вряд ли пригодны для жизни. Если в системе есть горячий Юпитер, значит, шансы на наличие планет земной группы невелики. Дело в том, что гигантская планета не могла появиться на тесной орбите — она могла лишь мигрировать туда из более холодных областей, порушив все на своем пути. Если имеется гигантская планета с сильно вытянутой орбитой, то орбиты остальных планет, сравнимые по размеру, будут нестабильными. Таких орбит довольно много: например, если орбита порядка земной или больше, то порядка половины из них имеют эксцентриситет больше 0,3.
К началу 2011 года обнаружено более 500 экзопланет в 432 планетных системах. Но пока единственной претенденткой на звание «вторая Земля» остается найденная в "обитаемой зоне" еще прошлой осенью Глизе 581g.
Среди кандидатов в экзопланеты (15.02.2011):
По состоянию на декабрь 2011 в НАСА зарегистрировали 564 экзопланеты, существование которых подтверждено. Таким образом, сегодня мы знаем, что минимум 474 звездные системы имеют свои планеты. Среди почти шести сотен более-менее изученных планет есть 343 газовых гиганта, 141 раскаленная планета размером с Юпитер и 80 других, в частности «суперземель» - скалистых планет в несколько и более раз тяжелее нашей родной планеты.
По состоянию на 1 января 2018 года открыто 3,726 экзопланет в 2,792 планетных системах [!], и, согласно всем существующим оценкам, их настоящее число измеряется сотнями миллиардов только в нашей Галактике. Но кроме планет вокруг чужих звезд вращаются другие небесные тела – субзвездные объекты, коричневые карлики. От планет они отличаются тем, что в их недрах идет термоядерная реакция. Характерный для звезд главной последовательности синтез ядер гелия из ядер водорода в них почти не происходит, потому что водородного топлива в коричневых карликах нет. Но синтез более тяжелых ядер в них возможен и продолжается до тех пор, пока не закончатся запасы легких элементов и коричневый карлик не начнет остывать.
Осенью 2019 года сообщается, что известно уже около 4000 экстрапланет. В работе Маркуса Муграуэра (Markus Mugrauer) из Йенского университета имени Фридриха Шиллера в Германии проводится систематический подсчет кратных экзопланетных систем. Для этого автор выделил все известные системы с планетами до расстояния в 500 парсек и искал возможные звезды-компаньоны в данных космического астрометрического телескопа Gaia. Всего было изучено 1367 систем, из которых 176 оказались двойными, 27 — иерархическими тройными, а одна — иерархической четверной. Получается, что в среднем несколько солнц на небосводе видно с поверхности экзопланет в 15% систем. Однако результаты указывают, что выживание экзопланет в кратных системах менее вероятно, чем у одиночных звезд [таких 30% для звёзд, подобных Солнцу]. Также в среднем расстояние между компонентами в изученной выборке оказалось примерно в 2,6 раза больше, чем ожидается в среднем для звезд (1910 астрономических единиц против 740).
Замечательными примерами экзопланетных систем с резонансами служат системы Gliese 876, 55 Cnc, υ And, Kepler-223.
Недавно открытая планета Кеплер-16b находится на циркумбинарной орбите вокруг системы из двух звёзд главной последовательности [Doyle et al., 2011]. В работе [Popova, Shevchenko, 2013] путём вычисления ляпуновских спектров движения планеты построены диаграммы устойчивости на плоскости начальных условий «перицентрическое расстояние — эксцентриситет». Они показывают, что Кеплер-16b находится в опасной близости к области хаоса — между «зубьями» неустойчивости в пространстве орбитальных параметров. Однако планета Кеплер-16b «выживает» (не уходит из системы и не падает на родительские звёзды), потому что её орбита близка к полуцелому орбитальному резонансу 11:2 с центральной двойной. Порядок «занятого» полуцелого резонанса увеличивается с увеличением массового параметра центральной двойной, поскольку его увеличение сдвигает границу устойчивости вовне;
В Солнечной системе данный феномен аналогичен выживанию Плутона и плутино, находящихся в полуцелом орбитальном резонансе 3:2 с Нептуном. (О резонансной структуре пояса Койпера см. статью [Gladman et al., 2012].) в случае Солнечной системы соответствующей «двойной» являются Солнце и Нептун. Соседние к занятой планетой Кеплер-16b резонансные ячейки свободны, так как они «очищены» Кеплер-16b благодаря перекрытию резонансов первого порядка с этой планетой.
Открытие инозвездные планет, наблюдение за образованием засолнечных планетных систем...
Планеты с землеподобным климатом или биоприемлемыми условиями.
![]() |
![]() |
У каждой 6-той звезды есть планета примерно земного размера, находящаяся на достаточно близкой от звезды орбите. Значит, что только в нашей галактике примерно 17 млрд таких планет. Но, чтобы на такой планете могла развиться жизнь, она должна лежать в "зоне обитаемости", где ни жарко, ни холодно. Много таких планет находится вокруг "красных карликов". Вокруг красных карликов обнаружено 95 планет. Из них 60% меньше по размерам, чем Нептун.
До сих пор самые маленькие экзопланеты насчитывали в поперечнике 1,4-1,6 Земель, а по массе превосходили её примерно в 2-5 раз. А у обнаруженных недавно планет Kepler-20e и Kepler-20f радиус составляет всего 0,87 и 1,03 радиуса Земли. Но для благоприятных условий эти две находки расположены слишком близко к своему светилу. Их орбитальные периоды их составляют 6,1 и 19,6 дня соответственно - при этом температуры на поверхности планет достигают 760 и 427 °C.
Первые открытые 5 потенциально обитаемых планет нашей галактики ("Science-Fact"):
Как теперь известно, большинство землеподобных планет [их можно называть экзоземлями или экстраземлями] во Вселенной образовались на пару миллиардов лет раньше нашей.
![]() Планета Кеплер-186f – это первая обнаруженная планета, похожая по размеру на Землю и находящаяся в обитаемой зоне далекой от Солнца звезды. Открытый космическим аппаратом Кеплер, этот далекий мир обращается вокруг холодного и слабого карлика класса М. Звезда находится в созвездии Лебедя, она удалена на 500 св. лет, ее размер и масса примерно в два раза меньше солнечных. Карлики класса М встречаются очень часто, они составляют около 70 процентов всех звезд в нашей Галактике Млечный Путь. Размер орбиты планеты - 53 млн. км (примерно как от Солнца до Меркурия), а период обращения – 130 дней. На этом расстоянии от звезды-карлика класса М она находится в обитаемой зоне, где температура на поверхности допускает присутствие жидкой воды. В этой далекой системе есть еще 4 планеты. Все они немного больше Земли и гораздо ближе к своей звезде.
Массу и состав планеты невозможно определить, используя данные о её прохождении по диску звезды,
однако модели предсказывают, что планета может состоять из скальных пород и иметь атмосферу.
Вероятно, это самая похожая на Землю экзопланета из всех открытых до сих пор.
|
![]() Суперземлями называют каменистые планеты (в нашем случае экзопланеты), чья масса больше земной, но меньше, чем у газовых гигантов типа Урана или Нептуна. Согласно другому определению, это твердые экстра-планеты в 10 и более земных масс. Долгое время считалось, что суперземли (сверхземли) могут находиться только за пределами Солнечной системы. Так как масса "суперземель" сравнительно невелика, их сложно обнаружить при помощи традиционной доплеровской спектроскопии. Поэтому первые из этих объектов обнаружили лишь относительно недавно в других звездных системах путем гравитационного микролинзирования. У нашей же с вами звезды тоже, возможно, имеется своя суперземля в закойперовской области (новость декабря 2015 года). Первые планеты такого типа были открыты в 1991 году возле пульсара PSR B1257+12. Они вращались вокруг нейтронной звезды, а их масса составляла примерно 4 земных. Первая же "суперземля", вращающаяся вокруг нормальной звезды, была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Ее масса равнялась 7,5 земным. Почти все планеты этого типа вращались вокруг звезд небольшой массы, относящихся к оранжевым и красным карликам. Три таких планеты были открыты в 2011 году близ звезды Kepler-18. А в системе Kepler-62, расположенной в созвездии Лиры, в 200 световых годах от Земли, было найдено целых три потенциальных "суперземли". Три из пяти планет были классифицированы как тела земной группы, но при этом они находятся слишком близко к светилу и скорее похожи на горячие Меркурий и Венеру. А еще две сверхземли вращаются вокруг оранжевого карлика типа K2V, светимость которого в пять раз ниже, а размеры в полтора раза меньше, чем у Солнца. Ближайший к Солнцу подобный объект был найден на расстоянии около 20 световых лет от Земли. Планета, обозначенная как HD 219134 b, расположена в созвездии Кассиопеи, у звезды Глизе 892. Она была обнаружена с помощью спектрографа HARPS-N, установленного на 3,58-метровом телескопе Telescopio Nazionale Galileo в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, расположенной на острове Пальма (Канары). Впоследствии ее транзит наблюдал космический телескоп "Спитцер". Масса HD 219134 b в 4,5 раза больше, а радиус в 1,6 раза больше земных. Она находится вне зоны обитаемости, и температура там очень высокая.
Засолнечные СубнептуныЕсли внимательно изучить свойства экзопланет, можно заметить дефицит короткопериодных (менее 2-4 дней) планет размером с Нептун и массой около 1/10 массы Юпитера. Это явление получило название «пустыня Нептуна» - область на диаграмме «масса-орбитальный период», где подобных планет быть не должно. Явление пока не имеет хорошего обоснования.
Юпитероподобные планеты других звёздЭкстрасолнечные "горячие юпитеры"-пегасиды и другие газовые гиганты.
Странные и экзотические экстрасолнечные планеты
Экстрапланеты со странными орбитами (новости)
Блуждающие межзвёздные астероидыВнесолнечные кометы
Астрономия:
Астрофизика |
Космология |
Уранография |
Галактики |
Звёзды |
Солнечная система |
Иноразум |
Экзобиология |
Уфология |
Космонавтика
Близкие по теме страницы: Мегамир | Микромир | Астрология | Календари | Другие полезные страницы: Эвристика и авторство | Гранты | Диссертантам | Академкнига
На правах рекламы (см.
условия):
© «Сайт Игоря Гаршина», 2002, 2005.
Автор и владелец - Игорь Константинович Гаршин
(см. резюме).
Пишите письма
(
![]()
Страница обновлена 29.09.2022
|