6 Июня 2019

Методы поиска и регистрации экзопланет

Опубликовал А.А. Алексеенко

Экзопланеты находятся вне Солнечной системы, вращаясь вокруг своих «солнц». Наблюдение за звездным небом привело к закономерной мысли о том, что каждая из звезд является центром своей системы, а, следовательно, вокруг каждой такой звезды должны вращаться другие планеты. И вероятность того, что там есть различные формы жизни также велика. Значительный прорыв в открытии новых экзопланет случился только во второй половине прошлого столетия, благодаря астрофизикам. Обнаружение экзопланет затруднено тем фактом, что их «свечение» значительно тусклее, чем у звезд, в виду более низкой массы. Но уже сегодня происходят глобальные открытия на карте звездного неба.

Виды планет и экзопланет

Все планеты в пределах Солнечной системы можно подразделить на три вида: каменные, газовые и ледяные. К каменным относятся Земля, Марс и Венера с Меркурием. Газовые планеты – это Сатурн и Юпитер. Уран и Нептун являются планетами ледяными. За пределами Солнечной системы были выявлены планеты класса Юпитеров и «сверхземли», которые похожи на нашу планету, однако значительно превосходят в размерах, до десяти раз больше Голубой планеты.

Первая достоверно открытая экзопланета относится к классу «горячих Юпитеров». Она была обнаружена в 80-х годах, однако ввиду неточности методов, у ученых была масса сомнений, мешавших сделать окончательное заключение. Уже в 90-х годах статус открытого небесного тела подтвердился. На сегодняшний день в научной среде есть глубокая уверенность в том, что вокруг каждой звезды вращается немало экзопланет. И объединяет все эти тела существенное отличие от планет нашей системы. Одна из первых экзопланет, открытых в конце 20-го столетия, похожа на Юпитер, однако, в отличие от газового гиганта, недавно открытая планета находится слишком близко к материнской звезде (центру галактики), а ее атмосфера разогрета до 1000 и выше.

 Сложности в открытии экзопланет и методики их обнаружения

Основная проблема заключается в расстояниях, на которых приходится наблюдать за небесными телами. Кроме того, свет звезд, являющихся центрами галактик, затмевает слабое и едва заметное отражение света планет. Поэтому приходится прикладывать значительные усилия и применять самые передовые технологии, дабы выявить экзопланеты. Таким образом, экзопланетарная история ведет свой счет лишь с 90-х годов двадцатого века, поэтому данные открытия можно считать относительно недавними.

Выявляя тела с более тусклым «свечением» возле ярких звезд, астрофизики записывают их в предполагаемые экзопланеты, а также выделяют так называемых «бурых карликов», свечение которых осуществляется не в результате превращения водорода в гелий (как у звезд). Масса бурых карликов отличается и от массы звезд, и от массы планет, и они занимают промежуточное положение между первыми и вторыми.

Несмотря на неточности в данной области, которые возникали у ученых в 80-х годах 20-го века, и несмотря на сомнения относительно предполагаемых экзопланет, выявленных в 90-е годы, уже с конца прошлого столетия успешно применяются несколько различных методов обнаружения экзопланет.

В 2009 году был запущен космический телескоп «Кеплер», названный так в честь известного астронома прошлого. Он был разработан с целью обнаружения экзопланет. Телескоп LSST относится к новому поколению астрономического оборудования. С его помощью ученые надеются сделать немало открытий. В 2018 году был запущен в космос спутник TESS, предназначенный для «охоты» за экзопланетами, и уже получены первые результаты. Данный аппарат оснащен четырьмя камерами, одна из которых зафиксировала звезду Хадар, выделяющуюся свечением среди других. Четыре камеры аппарата в 16,8 мегапикселей в совокупности образуют единое поле зрения. Транзитный метод предполагает отслеживание изменения блеска (или свечения) звезды, благодаря чему ученые надеются обнаружить экзопланеты. За два года работы аппарата TESS будет создана реальная карта звездного неба на более чем 80 процентов. Зона наблюдения телескопа меняется один раз в 27 суток. Дальнейшую работу будет проделывать телескоп «Джеймс Уэбб», а также ведутся непрестанные наблюдения с Земли.

Планеты, в сравнение со звездами, довольно маленького размера. Удается найти наиболее крупные из них, сродни Юпитеру. Но если сравнить Юпитер Солнечной системы и Солнце, то их размеры существенно отличаются – Солнце превосходит газового гиганта (его масса меньше солнечной в тысячу раз). Масса, наряду с интенсивностью свечения звезды и отражением света планетой, являются препонами на пути к таким важным и сложным открытиям.

И чаще всего осуществляется не столько поиск самой экзопланеты, сколько поиск признаков ее нахождения на той или иной материнской звезде. Такими признаками являются:

  • «Раскачивание» звезды
  • Транзит планеты, который бросает тень на материнскую звезду
  • Подавление звездного света и обнаружение молодых планет, которые отражают свет наиболее ярко

Благодаря данным косвенным признакам, ученые-астрофизики на протяжение двадцатилетия ищут экзопланеты, которых теперь насчитывается от 4-х до пяти тысяч.

Говоря о методах, выделяются преимущественно следующие:

  1. Измерение скорости движения материнских звезд.
  2. Обнаружение легких спутников.
  3. Отслеживание транзитов на фоне материнских звезд.
  4. Отслеживание времени пульсаров, радиопульсаров и белых карликов.

Разнообразие миров и будущее экзопланетарной астрофизики

В конечном итоге, ученые всерьез говорят о «разнообразии миров». «Итак, есть разные типы планет. В основном они классифицируются по структуре. Некоторые преимущественно каменные, как Земля, Меркурий и Марс, они маленькие. Другие планеты намного больше, но они не каменные, а газовые — это планеты наподобие Юпитера. Есть планеты где-то между ними, то есть наподобие Урана и Нептуна: в них есть и камень, и газ, и из-за того, что планеты холодные, газ на них ледяной. Итак, это ледяные каменные планеты, которые мы называем ледяными гигантами. Есть еще много других планет. Есть планеты не из газа, не из камня, а из смеси того и другого. Или планеты, где есть много воды. Есть планеты, представляющие собой смесь разных типов, например, каменная планета, на которой много воды (мы называем их водными мирами)» - говорит Дидье Келос, астрофизик Кембриджского университета.

Экзопланетарная астрофизика действительно является молодой отраслью знаний, ей всего чуть более 20-ти лет, а это означает, что ее темпы развития довольно интенсивны. Открытий совершается довольно много, открывается перспектива для молодых ученых. Единственный фактор, обеспечивающий успешность поиска новых планет, - это приборы наблюдения новых поколений, открывающие большие возможности.

Доктор физико-математических наук, Сергей Попов, комментирует это так, что в ближайшие пять-семь лет будут запущены в работу новейшие инструменты, позволяющие видеть то, что ранее было недоступным. Сергей Попов отмечает также, что более 20 000 экзопланет ожидают подтверждения своего статуса, а это уже наталкивает на мысль о многочисленных открытиях. Кроме того, некоторый процент этих далеких миров имеет маркеры, указывающие на возможность наличия жизни на них.

Говоря о Галактике, ученые склоняются ко мнению, что обитаемых планет может быть несколько десятков миллионов! Однако по поводу возможных контактов с другими цивилизациями ученые (в частности, Сергей Попов) высказываются следующим образом. За всё время существования Земли (условно это 4,5 миллиарда лет) в любой момент обитатели далеких экзопланет могли наблюдать за нашим эллипсом. Однако шансы на то, что они бы засекли здесь признаки развитой цивилизации равны нулю, ввиду того, что нас разделяют расстояния в несколько сотен световых лет. Подобным образом обстоит дело с поиском жизни на экзопланетах.

 

 

 

 

 

 

 

Контакты института

Пн-Вс 8:00 - 19:00

undefined

Ближайшие события

Все события
Новые книги

Свежие новости

Читать все новости