Экзопланеты: сколько копий Земли есть во Вселенной

0

Люди всегда хотели знать наверняка, есть ли где-то ещё во Вселенной жизнь. Для поиска планет, похожих на Землю, в 2009 году был запущен американский спутник-телескоп «Кеплер». На основе полученных с его помощью данных учёные уже отыскали тысячи планет. При этом исследования продолжаются. RT разбирался, как «Кеплер» может разглядеть крохотные объекты на огромном расстоянии, насколько сильно они похожи на Землю и каких открытий в этой области можно ждать в будущем. 

Реклама

 

Учёные разных стран стремятся как можно лучше понять устройство Солнечной системы. Один из способов это сделать изучить всё разнообразие планетных систем, образованных вокруг других звёзд. Планеты, расположенные за пределами Солнечной системы и вращающиеся вокруг других звёзд, называют экзопланетами. 

Обнаружить их долго не могли, поскольку они светятся лишь слабым, отражённым от звёзд светом. Кроме того, даже ближайшая к нам звезда находится на большом расстоянии от Солнца 4,24 световых года. Таким образом, для исследования экзопланет необходима очень чувствительная аппаратура.

Первую экзопланету открыли канадские астрономы лишь в 1988 году, однако точность измерений была сомнительной, и окончательно находка подтвердилась только спустя 15 лет.

Главная задача миссии «Кеплер» состоит в поиске так называемых планет земной группы чьи размеры либо в два раза меньше, либо в два раза больше Земли. Особенно тщательно их ищут в обитаемой зоне звёзд, где может существовать вода, а значит, и жизнь. На официальном сайте космического эксперимента можно узнать количество подтверждённых экзопланет в настоящий момент их 2330 (из 4706 кандидатов).

Как «Кеплер» ищет планеты?

Метод поиска, который использовал орбитальный телескоп, называется транзитным. Транзит прохождение планеты перед светящимся диском своей звезды, в результате чего светило временно тускнеет. При транзите планет земного типа яркость уменьшается незначительно примерно на 0,01% от первоначальной величины. Процесс транзита может длиться от 2 до 16 часов. Но чтобы с уверенностью говорить об обнаружении планеты, требуется, чтобы яркость звезды снижалась на один и тот же процент за одно и то же время и через один и тот же временной интервал. 

После обнаружения планеты вычисляют её орбиту, используя третий закон Кеплера. Размер планеты определяют по глубине транзита (коэффициент уменьшения блеска звезды при прохождении экзопланеты) и диаметру звезды. Температуру планеты вычисляют, зная температуру и размер орбиты звезды. Собрав все эти характеристики, можно делать выводы о том, возможна ли на планете жизнь хотя бы в теории.

В программу наблюдений телескопа «Кеплер» включили около 100 тыс. звёзд. При поиске планет в обитаемой зоне промежуток между транзитами должен составлять приблизительно один год (по аналогии с тем, как вращается Земля вокруг Солнца). Для надёжности нужно зафиксировать по крайней мере несколько транзитов одной и той же планеты. Поэтому предполагалось, что миссия будет длиться не менее 3,5 лет, а в 2012 году было объявлено о её продлении как минимум до 2016 года.

За всё время работы телескоп обнаружил более 3 тыс. планет, но большинство из них вращается вокруг тусклых звёзд, поэтому изучать их сложно. Однако в 2014 году стартовала расширенная миссия К2. Её достоинством является то, что «Кеплер» следит за яркими звёздами, для которых можно определить массы и радиусы планет одновременно, а значит, их средние плотности и химические составы.

Не простая, а горячая

Существует три основных типа экзопланет: газовые гиганты, ледяные гиганты и горячие супер-Земли с коротким орбитальным периодом. Супер-Земли более массивны, чем наша планета, но легче, чем Уран или Нептун, которые примерно в 15 раз тяжелее Земли.

Исследователи из Университета штата Невада, Института SETI и NASA провели статистический анализ кандидатов из каталога миссии «Кеплер». Учёные исследовали 3063 кандидата в 2373 планетарных системах. При этом они сравнивали свойства одиночных систем (с одной планетой) с характеристиками кратных (с несколькими планетами). Оказалось, что существует ещё один класс планетарных систем, параметры которого не совпадают ни с одиночными, ни с кратными. Видимо, его стадии формирования сильно отличаются от эволюции стандартных систем Кеплера, включающих изолированную планету размером с Землю.

Одно из важных свойств планетарной системы её архитектура: размеры и орбитальные периоды планет (время одного обращения планеты вокруг звезды), а также взаимосвязь этих величин.

Астроном Джейсон Штеффен из Университета штата Невада и Джеффри Коулин из Исследовательского центра Эймса пришли к выводу, что как минимум 24 из 144 претендентов относятся к классу планетарных систем с архитектурой, существенно отличающейся от кеплеровской. Особенность таких структур заключается в том, что вокруг звезды вращается одна «горячая Земля» размером с нашу планету. При этом, как замечает Штеффен, «планета совсем не похожа на нашу, её поверхность, обращённая к светилу, практически расплавлена из-за высокой температуры. «Горячая Земля» скорее напоминает Меркурий, но с ещё более жёсткими условиями».

«Мы обнаружили, что хотя бы одна из шести систем, включающих «горячую Землю», представляет собой новый тип. В ней «горячая Земля» сильно отдалилась от соседних планет», сообщает Штеффен. Кроме того, «горячие Земли» какое-то время были потенциально пригодны для жизни, но потом они оказались слишком близко к своей звезде. Учёные планируют тщательно исследовать механизм таких изменений, а также узнать больше о типах звёзд, которые создают «горячие Земли». «Дополнительные сведения о таких системах были бы полезны для лучшего понимания их происхождения», объясняет Штеффен.

Анализ данных, собранных «Кеплером» за время основной миссии, планируется завершить к сентябрю 2017 года. Наблюдения в рамках расширенной миссии К2 проводятся до сих пор и продолжатся ещё полтора года, пока не закончится топливо в баках космического аппарата.

 Юлия Троицкая   RT

 

0

Оставьте первый комментарий

Добавить комментарий