Экзопланеты - планеты, находящиеся вне Солнечной системы -
будоражат воображение. Ведь вероятность того, что на одной из этих
планет может существовать жизнь, в том числе, разумная, довольно
высока. Однако обнаружить и изучить экзопланету - непростая задача:
эти объекты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами,
которые, в свою очередь, находятся далеко от Солнца. Рассказываем,
как открывают экзопланеты и что известно ученым о них
сегодня.Обнаружить экзопланету очень сложноИз-за того, что
экзопланеты расположены очень далеко, увидеть их практически
невозможно. Обнаружить планету в другой звездной системе можно лишь
при помощи сложных методов. Первая экзопланета была открыта в 1995
году астрономами Мишелем Майором и Дидье Кело у звезды 51 Пегаса:
за это открытие в 2019 году ученые получили Нобелевскую премию по
физике.Большинство известных экзопланет планет были открыты при
помощи транзитного метода, который заключается в регистрации
изменений блеска звезды: если эти изменения периодические, это
означает, что по ее диску перед наблюдателем регулярно проходит
планета.Второй по эффективности метод поиска экзопланет - метод
радиальных (лучевых) скоростей или метод Доплера. Именно с его
помощью была открыта первая экзопланета. Притяжение планеты
заставляет звезду двигаться по небольшой орбите, что приводит к
изменению радиальной (лучевой) скорости, с которой звезда движется
по направлению к Земле и от неё. Вычислить радиальную скорость
звезды можно при помощи смещения в спектральных линиях, вызванных
эффектом Доплера. Этот эффект заключается в изменении частоты и,
соответственно, длины волны излучения, воспринимаемой наблюдателем,
вследствие движения источника излучения относительно наблюдателя.
Метод позволяет обнаружить планеты с массой не меньше нескольких
масс Земли, расположенные в непосредственной близости от звезды, и
планеты-гиганты с периодами обращения вокруг звезды до 10 лет.
Многие экзопланеты совсем не похожи на планеты Солнечной
системыЭкзопланеты и их свойства пока изучены очень слабо.
Запустить к ним исследовательский зонд пока невозможно, и
большинство из них изучается косвенным путем. Некоторые планеты
удалось исследовать благодаря их прохождению (транзиту) на фоне
диска звезды. Легче всего обнаружить массивные планеты с коротким
периодом обращения вокруг звезды, поэтому большинство обнаруженных
систем сильно отличается от Солнечной системы (хотя в реальности
систем, похожих на нашу, гораздо больше).Многие экзопланеты похожи
на планеты Солнечной системы: среди них есть ледяные гиганты,
похожие на Уран и Нептун, газовые-гиганты, напоминающие Юпитер и
Сатурн, а также каменные планеты, такие же как Земля и Меркурий. Но
существуют и крупные планеты с массой в несколько раз больше
Юпитера и более высокой плотностью, чем у стали, а также рыхлые
планеты с плотностью в 20 раз меньше плотности воды. Происхождение
таких планет пока неясно.
Некоторые экзопланеты очень похожи на ЗемлюСуществуют экзопланеты,
очень похожие на Землю - и ученые надеются найти там жизнь.
Например, экзопланета Kepler-452b располагается в 1400 световых лет
от нас, в зоне обитаемости звезды, похожей на Солнце. Она находится
почти на той же орбите, что и Земля, год на этой планете равен 385
земным суткам, а ее радиус на 60% больше земного - из-за этого ее
даже прозвали Земля 2.0.Однако делать выводы о наличии жизни на
Kepler-452b рано: необходимо исследовать состав ее атмосферы. О
наличии жизни на экзопланете можно судить по наличию в атмосфере
пяти химических веществ: кислорода, озона, воды, метана и
углекислого газа. Если они присутствуют в атмосфере планеты,
которая по массе и радиусу похожа на Землю и находится в зоне
обитаемости, то можно предположить, что там с высокой вероятностью
присутствует жизнь земного типа. Играют роль и другие факторы:
например, планета Kepler-438 b еще сильнее похожа на Землю, чем
Kepler-452b, но обращается вокруг красного карлика, у которого
очень мощное излучение, что снижает вероятность возникновения
жизни.На спутниках экзопланет может быть жизньДаже в Солнечной
системе помимо Земли есть плохо исследованные уголки, где могут
существовать простейшие формы жизни: это спутники больших планет, а
именно Европа, Ганимед, Титан и Энцелад. С большой вероятностью
жизнь может существовать и на спутниках экзопланет, но для этого
должно выполняться несколько условий, похожих на условия
обитаемости планет.Чтобы быть обитаемой, планета должна быть
достаточно массивна, чтобы у ее была атмосфера (при этом она не
должна быть слишком толстой), должна находиться не слишком близко к
звезде, чтобы там не было слишком жарко, и при этом вода не должна
превращаться в лед. Но если планета, вокруг которой обращается
спутник, находится на большом расстоянии от звезды, это не
означает, что на спутнике не может быть жизни. Дело в том, что
планета разогревает спутник приливными силами, поэтому жизнь на нем
может развиться даже за пределами зоны обитаемости системы. Однако
спутник не должен находиться слишком близко к планете, иначе он
перегреется, и из-за мощного парникового эффекта жизнь на нем не
сможет зародиться.
Экзопланеты есть даже возле нейтронных звездВ 1992 году астрономы
Александр Вольщан и Дейл Фрейл обнаружили три планеты (одна из
которых по массе близка к Луне) возле радиопульсара. Радиопульсар -
это нейтронная звезда, результат вспышки сверхновой, то есть смерти
обыкновенной звезды, который испускает излучение, приходящее на
Землю в виде периодических всплесков. С момента открытия прошли
десятилетия, и у радиопульсаров были обнаружены другие легкие
спутники.
Нейтронные звезды образуются из очень массивных звезд, которые, как
правило, не могут иметь планетную систему - либо она уничтожается
при взрыве сверхновой. Но тогда откуда возле них берутся планеты?
Существуют разные возможные механизмы. Планеты могут быть выброшены
с орбит других звезд и притянуты на орбиту нейтронной звезды. Кроме
того, спутник нейтронной звезды, по массе сравнимый с планетой,
может быть остатками звезды-компаньона в двойной системе - и
поэтому, строго говоря, он не является планетой. Наконец, пульсар
может приливными силами разорвать звезду-компаньона, и из ее
остатков образуется протопланетный диск, в котором формируются
планеты.
