Что такое экзопланеты и какими они бывают. Основные методы поиска
С давних времен ученые задумывались о возможности существования планет за пределами Солнечной системы. Так в 1584 году итальянский астроном Джордано Бруно одним из первых предположил, что некоторые звезды, подобно Солнцу, могут образовывать планетарные системы. Однако недостаточно высокий уровень развития науки и техники еще несколько веков не позволял установить истинность этой гипотезы. Обнаружение экзопланет стало возможным только в конце XX века. Впервые это произошло в 1988 году, когда была найдена планета, вращающаяся вокруг пульсара PSR 1257+12. Существование этой экзопланеты было научно подтверждено в 1992 году. А первую экзопланету, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды (51 Пегаса), обнаружили в 1995 году астрономы Мишель Майор и Дидье Кело. Так наступила эра открытия экзопланет. Что же представляют собой эти загадочные небесные тела и какими они бывают?
Экзопланетой называется любая планета, которая находится за пределами Солнечной системы. Чаще всего эти небесные тела вращаются вокруг звезд, но есть и так называемые блуждающие планеты (планеты-сироты), которые не относятся к какой-либо планетарной системе, а вращаются вокруг центра галактики или свободно движутся в межгалактическом пространстве. Ученые считают, что во Вселенной существуют миллиарды экзопланет, из которых в настоящее время открыто всего 5819. И среди найденных экзопланет, подавляющее большинство расположено в небольшой области нашей галактики Млечный Путь на расстоянии не более нескольких тысяч световых лет от Солнечной системы. Ближайшая к Земле открытая экзопланета – это Проксима Центавра b, которая находится на расстоянии всего около 4 световых лет от нас.
Экзопланеты, как и планеты Солнечной системы, в зависимости от массы, размеров и химического состава подразделяются на несколько типов.
Первый тип – газовые гиганты. Это планеты, которые по массогабаритным параметрам сравнимы с Юпитером, имеют невысокую плотность и состоят в основном из водорода и гелия. В зависимости от расстояния до звезды, вокруг которой они вращаются, газовые гиганты называют холодными и горячими юпитерами. Холодный юпитер – это планета, находящаяся на таком расстоянии от своей звезды, что большую часть тепла она получает в результате внутренних процессов, а не от светила. Типичными представителями этого класса в Солнечной системе являются Сатурн и Юпитер. Последний находится на расстоянии около 5 а.е. от Солнца. Горячими юпитерами называют такие газовые гиганты, которые расположены очень близко к своей звезде (порядка 0,05 а.е.) и их поверхность нагревается светилом до нескольких тысяч градусов. К этому классу относится та самая экзопланета в звездной системе 51 Пегаса, открытая в 1995 году.
Экзопланетой называется любая планета, которая находится за пределами Солнечной системы. Чаще всего эти небесные тела вращаются вокруг звезд, но есть и так называемые блуждающие планеты (планеты-сироты), которые не относятся к какой-либо планетарной системе, а вращаются вокруг центра галактики или свободно движутся в межгалактическом пространстве. Ученые считают, что во Вселенной существуют миллиарды экзопланет, из которых в настоящее время открыто всего 5819. И среди найденных экзопланет, подавляющее большинство расположено в небольшой области нашей галактики Млечный Путь на расстоянии не более нескольких тысяч световых лет от Солнечной системы. Ближайшая к Земле открытая экзопланета – это Проксима Центавра b, которая находится на расстоянии всего около 4 световых лет от нас.
Экзопланеты, как и планеты Солнечной системы, в зависимости от массы, размеров и химического состава подразделяются на несколько типов.
Первый тип – газовые гиганты. Это планеты, которые по массогабаритным параметрам сравнимы с Юпитером, имеют невысокую плотность и состоят в основном из водорода и гелия. В зависимости от расстояния до звезды, вокруг которой они вращаются, газовые гиганты называют холодными и горячими юпитерами. Холодный юпитер – это планета, находящаяся на таком расстоянии от своей звезды, что большую часть тепла она получает в результате внутренних процессов, а не от светила. Типичными представителями этого класса в Солнечной системе являются Сатурн и Юпитер. Последний находится на расстоянии около 5 а.е. от Солнца. Горячими юпитерами называют такие газовые гиганты, которые расположены очень близко к своей звезде (порядка 0,05 а.е.) и их поверхность нагревается светилом до нескольких тысяч градусов. К этому классу относится та самая экзопланета в звездной системе 51 Пегаса, открытая в 1995 году.
Второй тип – нептуноподобные планеты, то есть планеты, которые по размерам и массе схожи с Нептуном, имеют каменистое ядро и атмосферу с преобладанием водорода и гелия. В Солнечной системе – это Уран и Нептун. Подобно газовым гигантам, нептуноподобные планеты подразделяются на холодные и горячие нептуны.
Суперземли – это третий тип, к которому относятся каменистые планеты земного типа. Их масса больше массы нашей Земли, но меньше массы Нептуна. Суперземли обладают высокой плотностью и в ряде случаев имеют атмосферу.
К четвертому типу относят землеподобные планеты, массогабаритные параметры которых схожи с земными. Эти планеты состоят из железа, силикатов, воды и иногда из углерода. Они могут иметь твердую или жидкую поверхность. У некоторых представителей присутствует атмосфера. В Солнечной системе к данному типу относят планеты земной группы: Меркурий, Венеру, Землю и Марс.
Наблюдения экзоплланет осуществляются как с помощью орбитальных космических телескопов, так и посредством наземных обсерваторий. В настоящее время используют несколько методов поиска экзопланет. Наиболее распространены следующие способы.
1. Доплеровская спектрометрия – самый распространенный метод. Представляет собой спектрометрическое измерение радиальной скорости звезды. Планета, вращаясь вокруг светила, как бы раскачивает его, при этом наблюдается доплеровское смещение спектра звезды. Метод позволяет обнаруживать планеты с массой, в несколько раз превышающей земную.
2. Транзитный метод, который основан на наблюдении уменьшения светимости звезды при прохождении планеты на её фоне. Позволяет определить размеры, а в сочетании с методом Доплера – плотность планеты. Также даёт информацию о наличии атмосферы и о её составе.
3. Астрометрический метод, в основе которого лежит изучение данных об изменении собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. С помощью астрометрии были уточнены массы некоторых экзопланет.
4. Метод прямого наблюдения – получение прямых изображений экзопланет посредством их изолирования от света звезды. Наилучшие результаты метод дает для планет, удаленных от своего светила на 10 – 100 а.е.
Открытым экзопланетам принято присваивать названия, состоящие из имени звезды, вокруг которой обращается планета, и дополнительной строчной буквы латинского алфавита, начиная с буквы «b» (например, 51 Пегаса b). Следующей планете присваивается буква «c», потом «d» и так далее по алфавиту.
«Есть ли жизнь за пределами Солнечной системы?» – вопрос, который будоражит умы ученых мужей уже не одно столетие. Возможно, среди гигантского множества существующих экзопланет, найдутся те, на которых развились определенные внеземные формы жизни. В настоящее время ученые выполняют поиск планет-кандидатов, находящихся в так называемой «обитаемой зоне», то есть на таком расстоянии от своей звезды, что на поверхности планеты возможно присутствие воды в жидком состоянии. Другими словами, на экзопланете должен поддерживаться температурный режим, пригодный для существования живых организмов. И возможно, что уже в ближайшем будущем поиски внеземных форм жизни увенчаются успехом.
1. Доплеровская спектрометрия – самый распространенный метод. Представляет собой спектрометрическое измерение радиальной скорости звезды. Планета, вращаясь вокруг светила, как бы раскачивает его, при этом наблюдается доплеровское смещение спектра звезды. Метод позволяет обнаруживать планеты с массой, в несколько раз превышающей земную.
2. Транзитный метод, который основан на наблюдении уменьшения светимости звезды при прохождении планеты на её фоне. Позволяет определить размеры, а в сочетании с методом Доплера – плотность планеты. Также даёт информацию о наличии атмосферы и о её составе.
3. Астрометрический метод, в основе которого лежит изучение данных об изменении собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. С помощью астрометрии были уточнены массы некоторых экзопланет.
4. Метод прямого наблюдения – получение прямых изображений экзопланет посредством их изолирования от света звезды. Наилучшие результаты метод дает для планет, удаленных от своего светила на 10 – 100 а.е.
Открытым экзопланетам принято присваивать названия, состоящие из имени звезды, вокруг которой обращается планета, и дополнительной строчной буквы латинского алфавита, начиная с буквы «b» (например, 51 Пегаса b). Следующей планете присваивается буква «c», потом «d» и так далее по алфавиту.
«Есть ли жизнь за пределами Солнечной системы?» – вопрос, который будоражит умы ученых мужей уже не одно столетие. Возможно, среди гигантского множества существующих экзопланет, найдутся те, на которых развились определенные внеземные формы жизни. В настоящее время ученые выполняют поиск планет-кандидатов, находящихся в так называемой «обитаемой зоне», то есть на таком расстоянии от своей звезды, что на поверхности планеты возможно присутствие воды в жидком состоянии. Другими словами, на экзопланете должен поддерживаться температурный режим, пригодный для существования живых организмов. И возможно, что уже в ближайшем будущем поиски внеземных форм жизни увенчаются успехом.
