Экзопланеты примеры. Что такое экзопланета? Внутреннее строение экзопланет

Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь составляет более 100 миллиардов. Экзопланета - это планета, которая находится за пределами нашей солнечной системы. В настоящее время учеными открыта лишь малая их доля. О 10 самых невероятных планетах в этом посте.

Самая темная экзопланета - далекий, размером с Юпитер, газовый гигант TrES-2b.

Измерения показали, что планета TrES-2b отражает менее одного процента света, что делает ее чернее угля и естественно темнее любой из планет солнечной системы. Работа, посвященная этой планете, была опубликована в журнале Королевского Астрономического Общества Monthly Notices. Планета TrES-2b отражает меньше света даже чем черная акриловая краска, так что это поистине темный мир.

TrES-4

Самая большая планета из найденных во Вселенной - это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.

Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.

COROT-7b

Год на COROT-7b длится чуть больше 20 часов. Неудивительно, что погода в этом мире, мягко говоря, экзотическая.

Астрономы предположили, что планета состоит из литой и твердой горной породы, а не из замороженных газов, которые непременно выкипит при таких условиях.Температура по словам ученых падает с +2000 С на освещенной поверхности до -200 С на ночной.

WASP-12b

Астрономы увидели космический катаклизм: звезда поглощает собственную планету, которая оказалась в непосредственной близости от нее. Речь идет об экзопланете WASP-12b. Она была обнаружена в 2008 году.

WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром. Однако, в отличие от большинства других экзопланет, WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров (в 75 раз ближе чем Земля от Солнца).

Огромный мир WASP-12b уже заглянул в лицо своей смерти, утверждают исследователи. Самая главная проблема планеты - ее размеры. Она выросла до такой степени, что не может удержать свою материю против сил гравитации родной звезды. WASP-12b отдает свою материю звезде с огромной скоростью: шесть миллиардов тонн каждую секунду. В этом случае планета будет полностью уничтожена звездой примерно через десять миллионов лет. По космическим меркам, это совсем немного.

Kepler-10b

С помощью космического телескопа астрономы смогли обнаружить самую маленькую каменистую экзопланету, диаметр которой составляет около 1,4 диаметра Земли.

Новая планета получила обозначение Kepler-10b. Звезда, вокруг которой она вращается, находится на расстоянии около 560 световых лет от Земли в созвездии Дракона и похожа на наше Солнце. Относясь к классу «суперземель», Kepler-10b находится на довольно близкой к своему светилу орбите, совершая оборот вокруг него всего за 0,84 земных суток, при этом температура на ней достигает нескольких тысяч градусов Цельсия. По оценке учёных, при диаметре в 1,4 диаметра Земли Kepler-10b имеет массу 4,5 земных.

HD 189733b

Объект HD 189733b представляет собой планету, размерами похожую на Юпитер, которая обращается вокруг своей звезды на расстоянии 63 световых лет от нас. И хотя эта планета размерами походит на Юпитер, из-за близости к своей звезде она значительно горячее, чем господствующий газовый гигант нашей Солнечной системы. Как и для других найденных горячих юпитеров, вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением - планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период обращения равен 2.2 земных дня.

Kepler-16b

Анализ данных о системе Kepler-16 показал, что открытая в ней в июне 2011 года экзопланета Kepler-16b вращается сразу вокруг двух звезд. Если бы наблюдатель мог оказаться на поверхности планеты, то он увидел бы, как восходят и заходят два солнца, совсем как на планете Татуин из фантастической саги «Звездные войны».

В июне 2011 года ученые объявили, что в системе находится планета, которая получила обозначение Kepler-16b. Проведя в дальнейшем детальное исследование, они установили, что Kepler-16b вращается вокруг двойной звездной системы по орбите, примерно равной орбите Венеры, и совершает один оборот за 229 дней.

Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей, участвовавшим в проекте Planet Hunters, и профессиональных астрономов удалось обнаружить планету в системе из четырех звезд. Планета обращается вокруг двух звезд, вокруг которых в свою очередь обращаются еще две звезды.

PSR 1257 b и PSR 1257 c

2 планеты вращаются вокруг умирающей звезды.

Кеплер-36b и Kepler-36c

Экзопланеты Кеплер-36b и Kepler-36c - эти новые планеты обнаружены телескопом Кеплер. Эти необычные экзопланеты находятся поразительно близко друг к другу.

Астрономы обнаружили пару соседних экпланет с разными плотностями на орбитах очень близко друг к другу. Экзопланеты слишком близко к своей звезде и не находятся в так называемой "обитаемой зоне" звездной системы, то есть зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности, но они интересны не этим. Астрономов удивило очень близкое соседство этих двух совершенно разных планет: орбиты планет находятся так близко, как никакие другие орбиты ранее открытых планет.

Долгое время задача обнаружения планет возле других звёзд была неразрешимой, так как планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Солнца (ближайшая - на расстоянии 4,36 световых года). Первые экзопланеты были обнаружены в конце 1980-х годов.

Гипотетически существующий тип экзопланет - планета-океан с двумя спутниками в представлении художника

Сейчас такие планеты стали открывать благодаря усовершенствованным научным методам, зачастую на пределе их возможностей. На 20 января 2016 года достоверно подтверждено существование 2049 экзопланет в 1297 планетных системах, из которых в 507 имеется более одной планеты. Следует отметить, что количество надёжных кандидатов в экзопланеты значительно больше. Так, по проекту «Кеплер» на январь 2015 года числилось ещё 4175 надёжных кандидатов, однако для получения ими статуса подтверждённых планет требуется их повторная регистрация с помощью наземных телескопов.

Общее количество экзопланет в Млечный Путь в настоящее время оценивается не менее чем в 100 миллиардов, из которых ~ от 5 до 20 миллиардов, возможно, являются «землеподобными». Также, согласно текущим оценкам, около 34 процентов солнцеподобных звёзд имеют в обитаемой зоне планеты, сравнимые с .

Экзопланета Gliese 581d в представлении художника

Подавляющее большинство открытых экзопланет обнаружено с использованием различных непрямых методик детектирования, а не визуального наблюдения. Большинство известных экзопланет - газовые гиганты и более походят на , чем на Землю. Очевидно, это объясняется ограниченностью методов обнаружения (легче обнаружить короткопериодичные массивные планеты).

История открытий

Количество экзопланет, открытых разными способами: Радионаблюдение пульсаров Метод радиальных скоростей Транзитный метод Метод синхронизации Визуальное наблюдение Гравитационное линзирование Астрометрический метод

Исторически первым заявлением о возможности существования планетной системы у другой звезды было сообщение капитана Джейкоба (Capt. W. S. Jacob), астронома Мадрасской обсерватории (East India Company’s Madras Observatory), сделанное в 1855 году. В нём сообщалось о «высокой вероятности» существования «планетарного тела» в двойной системе 70 Змееносца. Позже, в 1890-х годах, астроном Томас Дж. Дж. Си из Чикагского университета и Военно-Морская обсерватория США подтвердили наличие в системе 70 Змееносца несветящего тела (невидимого спутника) с периодом обращения в 36 лет, однако расчёты Ф. Р. Мультона опровергают подтверждения, выполненные Си, доказывая неустойчивость подобной системы. Поэтому на данный момент (2014 год) существование планетной системы у звезды 70 Змееносца не признаётся наукой.

Анимация хронологии открытия экзопланет. Цвет точки означает метод открытия. Горизонтальная ось - размер большой полуоси. Вертикальная ось - масса. Для сравнения белым цветом обозначены планеты солнечной системы

Первые попытки найти планеты вне были связаны с наблюдениями за положением близких звёзд. Ещё в 1916 году Эдуард Барнард обнаружил красную звездочку, которая «быстро» смещалась по небу относительно других звёзд. Астрономы назвали её Летящей звездой Барнарда. Это одна из ближайших к нам звёзд, с массой в семь раз меньше солнечной. Исходя из этого, влияние на неё потенциальных планет должно было быть заметным. В начале 1960-х годов Питер Ван де Камп объявил, что открыл у неё спутник массой с Юпитер. Однако Дж. Гейтвуд в 1973 году определил, что звезда Барнарда движется без колебаний и, следовательно, массивных планет не имеет.

В конце 1980-х годов многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звёзд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.

Впервые внесолнечная планета (Тадмор) была найдена канадцами Б. Кэмпбеллом, Г. Уолкером и С. Янгом в 1988 году у оранжевого субгиганта Гамма Цефея A (Альраи), но её существование было подтверждено лишь в 2002 году.

В 1989 году сверхмассивная планета (или ) была найдена Д. Латамом около звезды HD 114762 A. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году.

Первые экзопланеты - Драугр и Полтергейст - были обнаружены у Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва .

В 1995 году астрономы Мишель Майор (Michel Mayor) и Дидье Келос (Didier Queloz) с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды Гельвеций (51 Пегаса) с периодом 4,23 сут. Планета Димидий, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находится в непосредственной близости от светила. В среде астрономов планеты этого типа называют «горячими юпитерами».

В дальнейшем путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) было обнаружено несколько сотен экзопланет.

В августе 2004 года в системе звезды Сервантес (μ Жертвенника) была обнаружена первая планета - горячий Кихот. Она обращается вокруг светила за 9,55 суток, на расстоянии 0,09 а. е., температура на поверхности ~ 900 K (+626 °C), масса ~ 14 масс Земли.

Первая сверхземля, обращающаяся вокруг нормальной звезды (а не пульсара), была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Её масса - 7,5 масс Земли.

В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) кандидата в экзопланеты у коричневого карлика 2M1207.

13 ноября 2008 года впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы - снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Это первая планетная система, открытая у горячей белой звезды раннего спектрального класса (А5). Все открытые ранее планетные системы (за исключением планет у пульсаров) были обнаружены вокруг звёзд более поздних классов (F-M).

13 ноября 2008 года также впервые удалось обнаружить планету Дагон вокруг звезды Фомальгаут путём прямых наблюдений.

В 2011 году Дэвид Беннетт из Университета Нотр-Дам (Индиана, США) объявил на основе наблюдений 2006-2007 годов на 1,8-метровом телескопе Университетской обсерватории Маунт-Джон в Новой Зеландии об открытии с помощью метода микролинзирования 10 одиночных юпитероподобных экзопланет. Правда, две из них могут быть высокоорбитальными спутниками ближайших к ним звёзд.

В сентябре 2011 года было объявлено об открытии двух экзопланет KIC 10905746 b и KIC 6185331 b любителями астрономии в рамках проекта Planet Hunters, предназначенного для анализа данных собранных телескопом «Кеплер». При этом упоминалось о 10 кандидатах в планеты, но на тот момент только два из них с достаточной степенью уверенности определялись учёными как экзопланеты. Планеты были найдены добровольными участниками проекта среди данных, которые профессиональные астрономы по тем или иным причинам отсеяли и если бы не помощь добровольцев, то эти планеты вероятно остались бы неоткрытыми.

5 декабря 2011 года телескопом Кеплер была обнаружена первая сверхземля в обитаемой зоне - Kepler-22 b.

20 декабря 2011 года телескопом Кеплер у звезды Кеплер-20 были обнаружены первые экзопланеты размером с Землю и меньше - Kepler-20 e (радиусом 0,87 земного и массой от 0,39 до 1,67 масс Земли) и Kepler-20 f (0,045 массы Юпитера и 1,03 радиуса Земли).

22 февраля 2012 года учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики на расстоянии 40 световых лет от Земли открыли первую суперземлю, предположительно являющуюся планетой-океаном - GJ 1214 b. Последние данные транзитных проходов позволяют судить о наличии у GJ 1214 b протяжённой водородно-гелиевой атмосферы, низком уровне метана и слое облаков на уровне давления 0,5 бар, что не соответствует свойствам атмосферы с устойчивым доминированием водяных паров. Период обращения планеты вокруг звезды - - 38 часов, расстояние составляет около 2 миллионов километров. Температура на поверхности планеты составляет примерно 230 °C. В 2015 году была обнаружена экзопланета, похожая на молодой Юпитер.

Инструменты и проекты изучения экзопланет

Астрономические спутники

Кривая блеска звезды Kepler-6, изменение вызвано прохождением экзопланеты Kepler-6 b по диску звезды. По данным телескопа «Кеплер».

COROT (ЕКА) - специализированный 30-сантиметровый орбитальный космический телескоп, снимающий кривые блеска многих звёзд в момент прохождения перед ними планет. Запущен 27 декабря 2006 года. Предполагалось с его помощью обнаружить десятки планет земного типа. К марту 2010 года COROT открыл семь экзопланет и один коричневый карлик.
«Кеплер» (НАСА) - космический телескоп системы Шмидта с диаметром зеркала 0,95 м, способный одновременно отслеживать 100 тыс. звёзд. Запущен 7 марта 2009 года. Планировалось обнаружить около 50 планет, размерами идентичными Земле, и порядка 600 планет, в 2,2 раза превосходящих Землю по размеру. «Кеплер» обращается вокруг Солнца по орбите радиусом в одну астрономическую единицу. Расчётный срок эксплуатации был определен в 3,5 года. Позднее было объявлено о продлении миссии до 2016 года, однако в мае 2013 года телескоп вышел из строя. К этому времени «Кеплер» достоверно открыл 132 экзопланеты. Список надежных кандидатов внесолнечных планет содержал 2740 объектов.
Gaia - космическая обсерватория. Помимо основной цели (построение трёхмерной карты нашей Галактики), предположительно должен будет открыть около 10 тыс. экзопланет. Был выведен на орбиту 19 декабря 2013 года.

Наземные обсерватории

Ведущие наблюдение транзитным методом

SuperWASP - самый успешный наземный обзор. Более 70 экзопланет, найденных транзитным методом на 2012 г. Состоит из 2-х обсерваторий: SuperWASP-North в обсерватории Роке де лос Мучачос на острове Пальма (Канарские острова) и SuperWASP-South, находящейся в Южноафриканской астрономической обсерватории. Каждая состоит из 8 широкоугольных автоматических телескопов с апертурой 111 мм.
Проект HATNet - сеть 6 автоматических телескопов с широким полем зрения, 4 из которых расположено на обсерватории им. Фреда Лоуренса в Аризоне, 2 - на территории Смитсоновской астрофизической обсерватории на Гавайях. Открыто 33 экзопланеты (на начало 2012).

Ведущие наблюдение методом лучевых скоростей (доплеровским)

HARPS - высокоточный спектрограф, установленный в 2002 году на 3,6-метровом телескопе в обсерватории Ла-Силья в Чили. Наблюдение ведётся методом лучевых скоростей. Часть ESO
Обсерватория Кека - обсерватория из 2-х крупнейших в мире зеркальных телескопов. Диаметр первичных зеркал (всего их три, в каждом из телескопов) которых составляет 10 метров.

Прорабатываемые проекты:

PEGASE - первоначально планировалась на 2010-2012 г.г.
TESS - одобрен. Запуск в 2017 году.
EChO - идёт теоретическая проработка проекта. В случае одобрения ЕКА запуск ориентировочно в 2022 году.
Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST) - запуск после 2025 года.

Помимо космических миссий, в будущем планируется развивать наземные инструменты. К примеру, на строящемся Европейском чрезвычайно большом телескопе будет установлено оборудование, способное к изучению атмосферы экзопланет.

Методы поиска экзопланет

Номенклатура

Взгляд художника на планету HD 189733 A b

Открытым экзопланетам в настоящее время присваиваются названия состоящие из названия звезды, около 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. При этом буква «a» в названии не используется, так как такое название подразумевало бы собственно саму звезду. Кроме того, следует обратить внимание на то, что планетам присваиваются названия в порядке их открытия, а не по мере удаления от звезды обращения. То есть, планета «с» может быть ближе к звезде, чем планета «b», просто открыта она была позднее (как, например, в системе Глизе 876).

В названиях экзопланет существовало исключение . Дело в том, что до открытия системы 51 Пегаса в 1995 году экзопланеты называли иначе. Первые обнаруженные экзопланеты у пульсара PSR 1257+12 были названы прописными буквами PSR 1257+12 B и PSR 1257+12 C . Кроме того, после обнаружения новой, более близкой к звезде планеты, она была названа PSR 1257+12 A , а не D . Впоследствии эти планеты были переименованы во избежание путаницы в соответствии с современной системой именования экзопланет.

Некоторые экзопланеты имеют дополнительные неофициальные «прозвища » (как, например, 51 Пегаса b неофициально названа «Беллерофонт»). Однако в научном сообществе в настоящее время присвоение официальных личных имён планетам считается непрактичным и, соответственно, широко не распространено.

Свойства экзопланет

Предположительные размеры планет типа Сверхземля, в зависимости от их массы и химического состава. Примеры таких планет: Планета-океан, в значительной части состоящая из воды; Железная планета, Углеродная планета.

Планеты обнаружены приблизительно у 10 % звёзд, включенных в программы поисков. Их доля растёт по мере накопления данных и совершенствования техники наблюдения.

Сравнение Солнечной системы с системой 55 Рака

Поначалу большинством открытых экзопланет были планеты-гиганты (так как планеты других типов обнаружить труднее). Однако к настоящему времени (2012 год) открыто множество планет с массами порядка массы Нептуна и ниже. Из 2326 кандидатов, обнаруженных телескопом Кеплер, 207 имеют примерно земной размер, 680 имеет размеры суперземли , 1181 - Нептуна, 203 - размер, сравнимый с юпитерианским, и 55 - больший, чем у Юпитера.

Наблюдается зависимость количества планет-гигантов от содержания тяжелых элементов (металлов) в звездах. Системы с планетами-гигантами встречаются также преимущественно у звёзд солнечного типа (классов K5-F5), в то время как у красных карликов их доля значительно меньше (у 200 наблюдаемых красных карликов обнаружены пока что только три подобные системы). Последние открытия, сделанные методом гравитационного микролинзирования, говорят о широкой распространённости систем с планетами средней массы типа и Нептуна вместо газовых гигантов. Это в первую очередь относится к маломассивным звёздам и звёздам с низким содержанием металлов.

Для ряда планет получена оценка их диаметра, что позволяет определить их плотность, а также строить предположения относительно наличия массивных ядер, состоящих из тяжёлых элементов. Европейские астрономы под руководством Тристана Гийо (Tristan Guillot) из Обсерватории Лазурного берега (Франция), установили, что при сравнении плотности планет с содержанием металлов в их звездах имеется определённая корреляция. Планеты, сформированные вокруг звёзд, которые являются столь же богатыми металлом, как наше Солнце, имеют маленькие ядра, в то время как планеты, звёзды которых содержат в два-три раза больше металлов, имеют намного большие ядра.

У экзопланет движущихся на орбитах с большим эксцентриситетом, внутреннее содержание которых включает в себя несколько слоев вещества, такие как пласты коры, мантии и вещество ядра, приливные силы могут высвобождать тепловую энергию, которая может способствовать созданию и поддержанию благоприятных для жизни условий на космическом теле, а их орбита, со временем, может эволюционировать в околокруговую.

Наиболее близкой по условиям к Земле экзопланетой, известной на 2009 год, является Глизе 581 c, температура на которой, по предварительным оценкам, находится в диапазоне 0-40 °C. Также теоретически на этой планете возможно существуют запасы жидкой воды (что подразумевает возможность существования жизни).

Некоторые планетные системы

Ипсилон Андромеды d - это газовый гигант класса II, содержащий водные облака. Одним из открытых вопросов экзопланетологии является наличие у газовых гигантов массивных лун, способных удержать достаточно плотную атмосферу. До сих пор наблюдений наличия лун сделано не было. В представлении художника вокруг Ипсилон Андромеды d обращается луна, содержащая жидкий океан.

51 Пегаса - первая солнцеподобная звезда главной последовательности, у которой была обнаружена экзопланета.
υ Андромеды - первая звезда главной последовательности, у которой была обнаружена многопланетная система.
Тау Кита - ближайшая из обнаруженных многопланетных систем (пять планет, открытие пока не подтверждено).
ε Эридана - не считая Солнца, это третье светило из ближайших звёзд с планетой, видимое без телескопа.

Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане

55 Рака - на текущий момент у неё известно 5 планет, одна из которых - 55 Рака e, транзитная горячая суперземля размером 2 земных.
μ Жертвенника - имеет одну из самых маломассивных известных экзопланет Мю Жертвенника c, возможно, принадлежащую к планетам земной группы.
γ Цефея - первая относительно тесная двойная звезда, у одной из компонентов которой была открыта планета Гамма Цефея A b.
Глизе 876 - первый красный карлик, у которого была обнаружена планетная система.
HD 209458 - содержит одну из самых примечательных экзопланет - HD 209458 b («Осирис») - «испаряющуюся планету».

Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 A b

OGLE-TR-56 - первая звезда, планета которой была открыта транзитным методом.
OGLE-235/MOA-53 - первая экзопланета, обнаруженная благодаря эффекту гравитационного микролинзирования.
2M1207 - вероятно, первое полученное изображение экстрасолнечной планетной системы.
PSR 1257+12 - пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами Солнечной системы. Одна из планет, предположительно, имеет массу всего в 0,025 земной.
HD 188753 - первая тройная звёздная система, в которой была открыта экзопланета (HD 188753 A b).
HD 189733 - впервые в истории изучения экзопланет была составлена карта температур поверхности для планеты HD 189733 A b.
Глизе 581 c, Глизе 581 d, HD 85512 b и Kepler-22 b - из известных в настоящее время экзопланет они достаточно схожи с Землёй.

Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390L b (температура поверхности −220 °C), которая вращается вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования

KOI-961 d - наименьшая по массе (достоверной) из известных на данный момент (октябрь 2012) экзопланет (<0,9 массы Земли).
WASP-17 b - первая обнаруженная планета, которая вращается вокруг звезды в направлении, противоположном вращению самой звезды.
COROT-7 b - первая суперземля (февраль 2009), обнаруженная транзитным методом и имеющая размер 1,58 размера Земли.
GJ 1214 b - первая планета-океан (теоретически).
HD 10180 - звезда с максимальным числом открытых планет. На апрель 2012 года было обнаружено девять планет.
Глизе 581 g - планета с высокой вероятностью существования жидкой воды.
Kepler-10 b - первая железная планета (плотность планеты 8,8 г/см³).
Kepler-11 - звезда, которая находится в созвездии Лебедя на расстоянии около 613 парсеков от нас. Вокруг звезды обращается, как минимум, 6 планет.
WASP-19 b - экзопланета с периодом обращения вокруг звезды, равным 0,7888399 земных суток (18,932 часа).
WASP-33 b - самая горячая экзопланета из известных на 2011 год. Температура - 3200 °C.
WASP-43 b и GJ 1214 b - обладают самыми «тесными» орбитами. WASP-43 b - среди горячих юпитеров, GJ 1214 b - среди сверхземель. У WASP-43 b большая полуось 0,014 а. е. (2 млн км или 5 звездных радиусов). Родительская звезда WASP-43 - самая маломассивная звезда из всех, около которых вообще были обнаружены горячие гиганты. У GJ 1214 b большая полуось равна 0,014 ± 0,0019 а. е. (эксцентриситет орбиты меньше 0,27 - слабоэллиптическая орбита)

Планетная система ε Эридана в представлении художника

KIC 10905746 b и KIC 6185331 b - впервые экзопланеты открыты «любителями» среди массива данных, собранных «профессионалами» (проект Planet Hunters)
Kepler-20 e и Kepler-20 f - первые открытые экзопланеты размером с Землю и меньше, размеры Kepler-20 e составляют всего 0,87, а Kepler-20 f 1,03 радиуса Земли. Открыты телескопом Кеплер
KOI-961 b, KOI-961 c и KOI-961 d - экзопланеты у красного карлика KOI-961, радиусом 0,78, 0,73 и 0,57 радиуса Земли. Радиус KOI-961 d чуть больше, чем у (0,53 радиуса Земли).
HD 37605 c - первый холодный юпитер, обнаруженный в 2012 году.
47 Большой Медведицы - система, состоящая из 3 холодных юпитеров - 47 Большой Медведицы b, 47 Большой Медведицы c и 47 Большой Медведицы d.
GD 66 b - вероятно, первая гелиевая планета.
WASP-12 b - экзопланета, у которой астрономами из России заявлено возможное существование первой открытой экзолуны (WASP-12 b I).
HIP 11952 b и HIP 11952 c - экзопланеты у звезды HIP 11952 являются самыми старыми из открытых, с оценочным возрастом 12,8 млрд лет. Прежде это место занимала планета PSR B1620-26 b с возрастом 12,7 млрд лет. Возраст планетной системы у звезды Каптейна - 11,5 млрд лет, у звезды Kepler-444 - 11,2 млрд лет.
Альфа Центавра B b - ближайшая к Земле экзопланета (открытие пока не подтверждено).
JMASS J2126-8140 - самая удалённая от родительской звезды планета, известная на данный момент (январь 2016 года) - 1 трлн км (6685 а. е.). До планеты WD 0806-661 b - 375 млрд км (2500 а. е.), до планеты GU Рыбы b - 300 млрд км (ок. 2000 а. е.), до планеты HD 106906 b - 97 млрд км (650 а. е.). Формирующаяся планета у звезды TW Гидры находится на расстоянии 12 млрд км (80 а. е.), газовый гигант у звезды 59 Девы - на расстоянии 6,5 млрд км (43,5 а. е.).

Последствия открытия экзопланет

Сравнение системы Kepler-11 с орбитами Меркурия и Венеры

Открытие экзопланет позволило астрономам сделать вывод: планетные системы - явление в космосе распространённое. До сих пор нет общепризнанной теории образования планет, но теперь, когда появилась возможность подвести статистику, ситуация в этой области меняется к лучшему. Большинство обнаруженных систем сильно отличается от солнечной - скорее всего это объясняется селективностью применяемых методов (легче всего обнаружить короткопериодичные массивные планеты). В большинстве случаев планеты, подобные Земле, и меньшие по размерам, на данный момент (август 2012 года), обнаружить возможно только транзитным методом.

«Закрытие» экзопланет

Тщательное изучение спектра звезды WASP-9 с помощью высокоточного спектрометра HARPS выявило в нём следы второго звёздного спектра. Таким образом, планеты WASP-9 b не существует.

ТИПЫ ЭКЗОПЛАНЕТ

С начала работы (октябрь 2005 года) и до недавнего времени (июнь 2007 года) на сайте Планетные системы была представлена другая сетка типов экзопланет, во многом позаимствованная у создателя сайта Extrasolar Visions Джона Ватмоуга (John Whatmough). Однако с осени 2005 года появилось много новых данных, которые вынудили меня полностью пересмотреть сетку типов. По совету Михаила Седых я отказалась от описательного подхода, когда тип планеты однозначно включал в себя такой заранее неизвестный параметр, как химический состав верхнего слоя облаков, и перешла к созданию жесткой сетки, мало зависящей от наших предположений. Теперь тип экзопланеты определяется двумя параметрами - ее массой и температурным режимом.

По массе все планеты делятся на 3 типа: гиганты (такие, как Юпитер и Сатурн), нептуны (такие, как Уран и Нептун) и планеты земного типа, или земли (такие, как Земля и Венера). Граница между гигантами и нептунами проходит по линии появления в недрах планет металлического водорода (около 60 масс Земли или 0.19 масс Юпитера). Граница между нептунами и землями довольно условно проведена по 7 массам Земли (просто потому, что Уран с его 14 массами Земли - еще явный нептун, а Земля - уже явно планета земного типа). Возможно, в интервале 3-10 масс Земли существуют планеты, чьи свойства резко отличаются как от свойств нептунов, так и от свойств планет земного типа, но пока они реально не открыты, не будем умножать сущности сверх необходимых.
Между планетами-гигантами, с одной стороны, и нептунами, с другой, существует много важных отличий помимо массы. Так, химический состав планет-гигантов близок к звездному химическому составу, т.е. они состоят преимущественно из водорода и гелия с небольшой (несколько процентов) примесью тяжелых элементов. Нептуны же состоят в основном из льдов (водяного льда, метана, аммиака и сероводорода) с заметной примесью скальных пород (силикатов и алюмосиликатов), количество водорода и гелия в их составе не превышает 15-20%. Наконец, планеты земного типа лишены не только водорода и гелия, но в значительной степени и льдов, и состоят в основном из силикатов с примесью железа.

Просуммируем свойства планет в зависимости от их массы.
1. Планеты-гиганты , масса в интервале от 0.19 до 13 масс Юпитера. Отличаются почти звездным химическим составом, т.е. состоят в основном из водорода и гелия. Быстро вращаются. Из-за колоссального давления в недрах планеты водород переходит в металлическую фазу (или, другими словами, становится вырожденным). Радиус планет, начиная от 0.3 масс Юпитера и до границы коричневых карликов (13 масс Юпитера), близок к радиусу Юпитера, или примерно в 10-11 раз превышает радиус Земли. Исключение составляют т.н. "горячие юпитеры" - планеты-гиганты, расположенные близко к своей звезде и имеющие эффективную температуру выше 1000К. Сильно нагретая светом близкой звезды, их атмосфера расширяется, увеличивая видимый радиус планеты до 1-1.4 радиуса Юпитера. Средняя плотность гигантов меняется от 0.28 г/куб.см (самые разреженные горячие юпитеры) до 12 г/куб.см (самые массивные планеты-гиганты в 10-12 масс Юпитера). Вторая космическая скорость этих планет превышает 37 км/сек и составляет обычно 45-70 км/сек. Скорее всего, все планеты-гиганты имеют сильное магнитное поле, усиливающееся с ростом массы планеты.
В Солнечной системе планеты-гиганты - Юпитер и Сатурн.

2. Нептуны , масса в интервале от 7 до 60 масс Земли (0.022 - 0.19 масс Юпитера). Состоят большей частью из льдов (водяного, аммиачного, метанового, сероводородного) и скальных пород, составляющих примерно четверть полной массы планеты. Доля водорода и гелия в составе планеты не превышает 15-20%. Давление в недрах недостаточно для перехода водорода в металлическую фазу. Радиус близок к 4 радиусам Земли. Средняя плотность составляет 1.3-2.2 г/куб.см., вторая космическая скорость 18-30 км/сек. Магнитное поле сильно отличается от дипольного (например, планета может иметь два северных и два южных полюса).
В Солнечной системе нептуны - Уран и Нептун.

3. Планеты земного типа , масса меньше 7 масс Земли. Состоят в основном из силикатов (скальная компонента) и железа. Средняя плотность 3.5-6 г/куб.см. Радиус меньше 2 радиусов Земли.
В Солнечной системе планеты земного типа - Меркурий, Венера, Земля и Марс.

Конечно, границы между типами не резкие, и возможны всякие промежуточные случаи. Так, планета с массой 5 масс Земли, сформировавшаяся за снеговой линией и потом мигрировавшая внутрь системы, будет иметь химический состав, среднюю плотность и внешний вид нептуна, а планета с массой 7 масс Земли, образовавшаяся во внутренней части богатого пылью газопылевого диска, может состоять из железа и силикатов и быть гигантской планетой земного типа.

По степени нагрева светом родительской звезды планеты делятся на 7 типов:
горячие R/Rэф очень теплые 0.1 теплые 0.4 прохладные 0.8 холодные 1.3 очень холодные 3 ледяные R/Rэф > 12
Здесь R - большая полуось орбиты планеты, Rэф - радиус эффективной земной орбиты .
Согласно этой классификации, Юпитер и Сатурн являются очень холодными гигантами, Земля - прохладной землей, Венера - теплой землей, а Уран - ледяным нептуном.

Остановимся на температурном делении подробнее.
Горячие планеты
Очень теплые планеты
Теплые планеты
Прохладные планеты
Холодные планеты
Очень холодные планеты
Ледяные планеты

Горячими гигантами, нептунами или землями называются планеты, для которых R/Rэф транзитными. Планета с наименьшим из известных значением R/Rэф - горячий гигант OGLE-TR-113 b , для которого R/Rэф = 0.013. Газовые гиганты, приблизившиеся к своей звезде ближе примерно 0.01 а.е., переполняют свою полость Роша и быстро разрушаются приливными силами.

Наиболее изученным типом среди горячих планет являются горячие гиганты, часто еще называемые горячими юпитерами. Первой экзопланетой, открытой в 1995 году у нормальной (не нейтронной) звезды была 51 Pegasi b - типичный горячий гигант. В 1999 году был обнаружен первый транзит горячего гиганта по диску своей звезды. Это был HD 209458 b (он же Озирис). Относительно высокая вероятность транзитной конфигурации у горячих планет привела к открытию 16 транзитных горячих гигантов.

Свойства транзитных горячих гигантов представлены в таблице .

К настоящему моменту было предпринято несколько попыток определить альбедо горячих гигантов. Ни одна из этих попыток не увенчалась успехом, были получены только верхние пределы. Так, с помощью канадского спутника МОСТ был получен верхний предел на альбедо Озириса - 25%, альбедо tau Bootis b оказалось меньше 39%, а альбедо HD 75289 b - меньше 12%. Судя по всему, горячие гиганты являются темными мирами, почти не отражающими свет своей звезды.
Оценим эффективную температуру горячих планет на границе этого типа (R/Rэф = 0.1). Для альбедо 0.2 эффективная температура составит 833К, для альбедо 0 - 881К. Заметим, что, начиная примерно с 900К, тепловое излучение нагретого тела становится видимым человеческим глазом (как тусклое темно-вишневое свечение). Горячие планеты будут светиться собственным багровым светом, особенно хорошо заметном на ночной стороне планеты.
Все горячие планеты, скорее всего, захвачены мощными приливными силами в орбитально-вращательный резонанс 1:1 и, подобно Луне по отношению к Земле, повернуты к своей звезде только одной стороной. С помощью орбитального инфракрасного телескопа им. Спитцера были измерены температуры "поверхности" нескольких горячих гигантов и определен температурный контраст между их "вечно ночным" и "вечно дневным" полушарием. Картина оказалась довольно неожиданной. Разница между температурами дневного и ночного полушария горячего гиганта Upsilon Andromedae b составила 1400К, причем температура ночного полушария этой планеты оказалась меньше 0С! Вместе с тем температурный контраст между полушариями горячего гиганта HD 189733 b оказался существенно меньше (около 250К), а "горячее пятно" оказалось заметно сдвинуто из подзвездной точки сильными экваториальными ветрами. Горячие гиганты 51 Пегаса, HD 209458 b и HD 179949 b и вовсе оказались равномерно раскаленными со средней температурой поверхности около 1200К.
По всей видимости, такая картина возникает из-за разной скорости атмосферной циркуляции различных горячих гигантов. Если характерное время перемешивания атмосферы оказывается заметно больше времени высвечивания газом тепловой энергии, в подзвездной точке планеты образуется горячее пятно с температурой 1600К и выше, а противоположное полушарие заметно остывает. При уменьшении времени перемешивания (и росте скорости ветра) температурный контраст между полушариями уменьшается, а горячее пятно оказывается сдуто сильными экваториальными ветрами из подзвездной точки в направлении вращения планеты. При дальнейшем усилении ветра горячее пятно размазывается вдоль экватора планеты в раскаленное экваториальное течение, а наиболее прохладными областями на планете оказываются зоны полюсов, где формируются постоянные вихри циклонического типа. В этом случае скорость ветра на экваторе может достигать 3-4 км/сек.
Наблюдения транзитного горячего гиганта HD 209458 b в линии атомарного водорода Лайман-альфа показали, что температура экзосферы планеты достигает 5-10 тыс. градусов. Планета медленно испаряется, теряя водород со скоростью примерно 10 тыс. тонн в секунду. За несколько миллиардов лет самые раскаленные горячие гиганты могут потерять заметную долю своей первоначальной массы. Отметим, что метана и аммиака в атмосферах горячих гигантов почти не будет. При температурах 1200К и выше химическое равновесие сдвигается в сторону образования угарного газа и молекулярного азота. Еще в газовой смеси будет присутствовать водяной пар и сероводород, а также газообразный металлический натрий (на уровне миллионных долей от количества молекулярного водорода). Натрий, углерод и кислород (в атомарном виде) действительно были обнаружены в экзосфере планеты HD 209458 b.

По мере уменьшения массы планеты темп убегания водорода из ее атмосферы резко возрастает. Ультрафиолетовое излучение близкой звезды с энергией квантов больше 4.3 эв будет разлагать молекулы водорода на атомы, часть образовавшихся атомов водорода будет улетучиваться в межпланетное пространство. При температуре экзосферы 5000К средняя скорость атомов водорода составит 9.3 км/сек, и даже при температуре экзосферы 1200К (явно заниженное значение) эта скорость превысит 4.5 км/сек.
Атмосфера устойчива в течение миллиардов лет, если средняя скорость атомов и молекул, ее составляющих, хотя бы в 6 раз ниже 2-й космической скорости. Это значит, что для устойчивости водорода в атмосфере горячей планеты ее вторая космическая скорость должна быть выше 56 км/сек (для температуры экзосферы 5000К) или хотя бы выше 27 км/сек (для температуры экзосферы 1200К). Вторая космическая скорость нептунов, как правило, ниже обоих этих значений. Это значит, что горячие нептуны будут в значительной степени (а может, и полностью) лишены водорода, и основной атмосферной составляющей таких планет будет гелий.
Рассмотрим устойчивость гелия в атмосфере горячих планет. При температуре экзосферы 5000К средняя скорость одноатомной молекулы гелия составит 4.64 км/сек, при температуре 1200К - 2.3 км/сек. Критическое значение второй космической скорости, при которой гелий также будет рассеиваться, составит 28 км/сек (в первом случае) и 14 км/сек (во втором). Иначе говоря, самые близкие к своей звезде и горячие нептуны окажутся лишены не только водорода, но и гелия (особенно это касается планеты HD 219828 b , для которой R/Rэф = 0.028). В этом случае атмосфера планеты будет состоять из молекулярного азота, угарного газа и инертных газов, таких как неон и аргон.
При оттоке водорода весьма вероятно фотохимическое образование сложных органических соединений типа полиароматических углеводородов, которые затянут атмосферу горячего нептуна плотным черным смогом. По аналогии с Титаном можно сказать, что диск планеты будет лишен деталей, а альбедо горячих нептунов, как и горячих гигантов, окажется очень низким.

На данный момент не известно ни одной горячей земли, т.е. планеты, чья масса меньше 7 масс Земли и для которой R/Rэф КОРОТ, запущенным на околоземную орбиту 27 декабря 2006 года. Этот спутник предназначен для изучения строения звездных недр методом астросейсмологии и открытия экзопланет методом наблюдения транзитов.

В Солнечной системе нет ни одной горячей планеты.

Так выглядят горячие гиганты с точки зрения разных художников.

Область очень теплых планет простирается от 0.1 до 0.4 приведенных астрономических единиц (0.1

На данный момент известен только один транзитный очень теплый нептун - это планета GJ 436 b (R/Rэф = 0.14). Его масса составляет 22.6 ± 1.9 масс Земли, радиус 4.2 ± 0.2 земных радиусов, средняя плотность равна 1.71 ± 0.31 г/куб.см, вторая космическая скорость близка к 26 км/сек. В зависимости от альбедо (которое пока неизвестно) его эффективная температура может составлять 630-700К. Прямое измерение температуры планеты с помощью космического инфракрасного телескопа им. Спитцера дало значение 712 ± 36К, что говорит о низком альбедо и/или дополнительном разогреве планеты приливными силами. Температура его экзосферы должна быть выше температуры экзосферы Земли (1500К), но ниже температуры экзосферы Озириса (5000К). Если грубо оценить ее в 3000К, то средняя скорость атомов водорода составит 7.2 км/сек, что всего в 3.6 раза меньше второй космической скорости. Весьма вероятно, что GJ 436 b уже потерял значительную долю водорода, и в его атмосфере преобладает гелий. Скорее всего, атмосфера планеты затянута темным органическим смогом.

На данный момент вне Солнечной системы известна только одна очень теплая земля, Gliese 876 d . Ее минимальная масса 5.7 масс Земли, она вращается вокруг близкого красного карлика Gliese 876 на расстоянии 0.021 а.е. (чуть больше 3 млн.км) и делает один оборот за 1.938 суток. Почти наверняка она захвачена в резонанс 1:1 и повернута к своей звезде только одной стороной. При R/Rэф = 0.13 ее эффективная температура составляет 650-770К в зависимости от альбедо. Плотная атмосфера может состоять из азота, углекислого и угарного газов, водяного пара и сероводорода. Весьма вероятно, что из-за сильного парникового эффекта температура поверхности этой планеты очень высока, а поверхность покрыта обширными лавовыми морями.

Горячая или очень теплая земля в отсутствии атмосферы и при ее наличии (художник Алексей Корецкий).

В Солнечной системе в область очень теплых планет попадает Меркурий (большая полуось орбиты 0.387 а.е.). Точнее, он находится вблизи внешней границы этой области, в перигелии погружаясь в нее достаточно глубоко (до 0.308 а.е.), а в афелии уходя в зону теплых планет (0.467 а.е.)

Зона теплых планет простирается от 0.4 до 0.8 приведенных астрономических единиц (0.4 В случае солнечного химического состава атмосфера теплых гигантов будет чиста, прозрачна и практически лишена облаков на большую глубину. Из-за рэлеевского рассеяния света в прозрачной атмосфере диск теплого гиганта будет казаться синим, голубым или серо-голубым, подобно голубому небу на Земле. Ожидается, что альбедо таких планет будет достаточно высоким (0.4-0.5), особенно в коротковолновой части спектра.

Теплый нептун будет уже достаточно прохладен, чтобы удержать водород в своей атмосфере. Весьма вероятно, что его атмосфера будет содержать несколько процентов метана, аммиака, водяного пара и сероводорода. Скорее всего, диск теплого нептуна, как и диск теплого гиганта, будет небесно-голубым и почти лишенным деталей, но вблизи верхней границы температурной зоны (около 0.8 R/Rэф) в районе полюсов уже возможны легкие облака из водяного льда.
В сильно восстановительной (водородной) атмосфере планет-гигантов сера может присутствовать только в виде сероводорода, но в нейтральной (азотной) или окислительной (углекислой) атмосфере она может окислиться до сернистого газа или серной кислоты. Сравнительно маломассивные планеты земного типа, попавшие в температурный диапазон теплых планет, скорее всего, будут иметь атмосферу из углекислого газа с примесью азота и водяного пара и будут окутаны белыми облаками из серной кислоты. В зависимости от плотности и глубины атмосферы у таких планет может развиваться сильный (или не очень сильный) парниковый эффект, приводящий к высокой температуре на поверхности, значительно превышающей эффективную температуру. Типичный пример теплой земли - Венера.

Температурная зона прохладных планет простирается от 0.8 до 1.3 приведенных астрономических единиц (0.8 Планеты-гиганты, находящиеся в этой зоне, скорее всего, будут окутаны облаками из водяного льда. При обилии кислорода (а значит, и воды) в составе таких планет облачность может быть сплошной, делая планету ярко-белой. При дефиците кислорода (например, на Юпитере по данным зонда Галилео количество кислорода составляет всего ~ 0.3 от количества кислорода на Солнце) облака из водяного льда будут формироваться только в зонах апвеллинга, при подъеме воздушных масс из глубины. В местах опускания воздушных масс атмосфера будет слишком теплой и сухой для появления облаков, и рэлеевское рассеяние света в прозрачной атмосфере окрасит эти области в голубой цвет. В результате такая планета примет характерный полосатый вид подобно полосатому виду Юпитера, только цвет полос будет белым и голубым. Эффективная температура прохладных гигантов будет меняться примерно от 270 до 200К (для сравнения, эффективная температура Земли 253К).
Прохладные нептуны, состоящие в основном из льдов, будут иметь в своем составе достаточно воды для формирования сплошной облачности из водяного льда, их альбедо ожидается высоким (на уровне альбедо Венеры, т.е. 60-70%)

Прохладные земли - климатические аналоги Земли. Предполагается, что атмосфера прохладных земель (как и других планет земного типа) имеет вторичное происхождение из вулканических газов. При базальтовом вулканизме в состав вулканических газов входят в первую очередь водяной пар, углекислый газ, сернистый газ и кислые дымы (хлороводород, фтороводород), иногда присутствуют водород, метан и угарный газ. При невысокой температуре поверхности планеты водяной пар конденсируется, и в образующихся океанах растворяются углекислый газ, сернистый газ и галогеноводороды, образуя в результате карбонаты, сульфаты и хлориды (фториды и пр.) Таким образом, в отличие от атмосфер теплых земель, состоящих в основном из углекислого газа и создающих мощный парниковый эффект, атмосферы прохладных земель оказываются сравнительно тонкими и в основном азотными, подобно атмосфере Земли. Правда, пока неизвестно, насколько важную роль в этом процессе сыграла жизнь и существуют ли безжизненные прохладные земли с азотной (а не углекислой) атмосферой.

Температурная зона холодных планет простирается от 1.3 до 3 приведенных астрономических единиц (1.3 При солнечном химическом составе при 180-200К в атмосферах холодных гигантов будет конденсироваться гидросульфид аммония NH4 SH - вещество, которым сложены бежевые облака Юпитера. Чистый гидросульфид аммония бесцветен, но под действием ультрафиолетового излучения он частично разлагается с образованием элементарной серы и полисульфидов, окрашиваясь в желтовато-бежево-коричневые тона. В зависимости от количества серы и азота в атмосфере холодного гиганта облака из гидросульфида аммония могут быть или сплошными, окутывая всю планету бежево-коричневым покрывалом, или возникать в зонах подъема воздушных масс над более низким слоем облаков из водяного льда - в этом случае планета будет выглядеть контрастно полосатой. Ожидается, что альбедо холодных гигантов будет достаточно высоким (40-60%).

Внешний вид и состав внешнего слоя облаков холодного нептуна будет сильно зависеть от деталей его химического состава. При обилии азота он будет окутан белыми облаками из замерзшего аммиака, при обилии серы - покрыт облаками из гидросульфида аммония. При резком преобладании серы над азотом возможно образование облаков из жидких капелек сероводорода. Облака из водяного льда уходят в глубину и больше не видны из космоса.
В Солнечной системе в зону холодных планет попадает Марс и главный пояс астероидов.

Температурная зона очень холодных планет простирается от 3 до 12 приведенных астрономических единиц (3 Очень холодные гиганты, скорее всего, будут окутаны облаками из замерзшего аммиака. В атмосфере Юпитера аммиак конденсируется при температуре 140-150К и давлении 0.75 атм. На Сатурне основной слой аммиачных облаков расположен при температуре около 150К и давлении 1.4 атм., однако выше находится надоблачная дымка (из мелких кристаллов аммиака), плотная над экватором и редеющая к полюсам. По всей видимости, все планеты-гиганты в интервале расстояний от 5 до 9 приведенных астрономических единиц будут окутаны светло-светло-бежевыми облаками из замерзшего аммиака. Вблизи нижней границы очень холодных гигантов (Rэф ~ 3-5) аммиак будет конденсироваться только вблизи тропопаузы, в восходящих воздушных потоках. В нисходящих потоках воздух будет слишком теплым и сухим для образования аммиачных облаков, и там из космоса будут видны более низкие облака из гидросульфида аммония. В результате планета-гигант будет выглядеть контрастно-полосатой подобно Юпитеру. При увеличении эффективного расстояния температура планет будет падать, и аммиачные облака станут сплошными (подобно аммиачным облакам Сатурна). Вблизи верхней границы зоны очень холодных гигантов (Rэф ~ 12) аммиачные облака уходят в глубину, и диск планеты окрашивается голубым из-за рэлеевского рассеяния света в холодной прозрачной атмосфере.

Что такое экзопланета? Это планета, которая находится вне пределов Солнечной системы и вращается вокруг звезды. Помимо данного определения существует ещё такое понятие как обитаемая зона (зона Златовласки). Под ней подразумевается условная область в космическом пространстве, где на находящейся в ней планете может существовать вода в жидком состоянии. Если данная характеристика присутствует, то, значит, есть условия для возникновения жизни.

Иоганн Кеплер

Как открывают экзопланеты?

В отличии от звёзд, ярко сияющих в ночном небе Земли , экзопланеты такие тусклые и маленькие, что их почти невозможно разглядеть. Об их существовании в космическом пространстве заговорили только в 1885 году, когда капитан Джейкоб из Мадрасской обсерватории сообщил о присутствии планетарного тела в системе 70 Змееносца (двойная звёздная система в созвездии Змееносца). Однако впоследствии существование этого несветящегося тела было подвергнуто сомнению.

Прошло немало лет, прежде чем очередная внесолнечная планета была обнаружена тремя канадскими астрономами. Найдена она была возле двойной звезды Гамма Цефея в созвездии Цефея. Случилось это в 1988 году, но официальная наука подтвердила это открытие только в 2002 году.

В 1995 году швейцарские астрономы Дидье Келос и Мишель Майор обнаружили внесолнечную планету возле звезды 51 Пегас в созвездии Пегаса. По своим размерам она соответствовала Юпитеру , но находилась очень близко от светила и делала полный оборот вокруг него за 4,23 суток. Назвали её Планета b.

Шестого марта 2009 года NASA запустила телескоп «Кеплер», в задачу которого входило обнаружение экзопланет. Данный аппарат назвали в честь немецкого астронома и математика Иоганна Кеплера. Именно он открыл законы движения планет.

Телескоп оснастили самыми совершенными приборами, способными наблюдать за светом звёзд. Когда несветящееся космическое тело проходит перед звездой, то затмевает её свет. Телескоп при этом фиксирует данное явление, и астрономы выявляют новые внеземные планеты.

Кроме «Кеплера» существует орбитальный телескоп COROT. Он фиксирует кривые блеска звёзд. Запущен данный аппарат 27 декабря 2006 года. Запущена также 19 декабря 2013 года космическая обсерватория Gaia. Её главной задачей является создание трёхмерной карты Млечного пути и обнаружение внесолнечных планет. Имеются и наземные обсерватории, ведущие наблюдение за космосом.

Помимо транзитного метода , определяющего несветящиеся тела на фоне звезды, существует и другие способы поиска экзопланет. Здесь надо назвать метод Доплера , с помощью которого можно обнаружить очень большие планеты, которые по своей массе значительно превосходят Землю. Они, воздействуя на звезду, как бы раскачивают её. В результате этого наблюдается смещение спектра звезды.

Так может выглядеть экзопланета

Используется также гравитационное микролинзирование . Суть его заключается в том, что между астрономом на Земле и звездой, за которой он наблюдает, должна существовать ещё одна звезда. Она берёт на себя роль линзы, то есть фокусирует своим гравитационным полем рассеянный свет наблюдаемой звезды. Вблизи такой звезды-линзы может оказаться планета. Её присутствие проявляется в ассиметричной кривой блеска и отсутствии цветного тона. С помощью данного метода можно определить планеты с маленькой массой, соответствующей земной.

Помимо названных существует астрометрический способ . Он базируется на фиксировании изменения движения звезды под воздействием гравитационных сил планеты. Благодаря астрометрии, можно определять массы таких космических тел.

С Земли также ведётся радионаблюдение за пульсарами . Если возле пульсара есть планеты, то его излучение создаёт в космическом пространстве конические формы, которые указывают на наличие планетарных тел.

Ну и, конечно, экзопланеты можно обнаружить путём прямого наблюдения , изолируя их от света звёзд. Данный способ хорош в тех случаях, когда планетарные тела удалены от светила на значительное расстояние. Они имеют остаточное тепло, сохранившееся после их образования. Указанный метод даёт хороший эффект при наблюдении за молодыми звёздами.

Сколько открыто экзопланет?

В настоящее время у 10% звёзд, которые включены в программу поиска, обнаружены планеты. При этом их количество неуклонно увеличивается. На июль месяц 2015 года насчитывалось 1935 планетарных тел. А вот кандидатов, которые могут стать экзопланетами, больше. Их числится 4695.

В Млечном пути таких космических тел должно быть не менее 100 млрд. При этом около 20 млрд могут оказаться подобными Земле. По современным оценкам у 34% звёзд, подобных Солнцу , в обитаемых зонах имеются планеты, сравнимые по многим характеристикам с нашей.

Специалисты разработали индекс подобия. Он характеризует пригодность той или иной планеты или спутника для жизни. Индекс учитывает такие характеристики как массу, размер, плотность, расстояние до светила, температуру на поверхности.

Для нашей голубой планеты индекс, естественно, равен 1. Для Марса он составляет 0,64, а вот у некоторых экзопланет он достигает 0,8. Так у недавно открытой Kepler-452b данный показатель равен 0,862.

Похожие на Землю экзопланеты, слева направо:
Земля, Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-452b, Kepler-69c, Kepler-22b

Возможна ли жизнь на экзопланетах?

Планеты, находящиеся вне Солнечной системы и имеющие характеристики, близкие к земным, могут иметь жизнь. Вот только она может кардинально отличаться от земной. Для примера рассмотрим уже упомянутый Kepler-452b. Данное небесное тело вращается вокруг звезды Kepler-452, которая находится в созвездии Лебедя и отстоит от Земли на расстоянии в 1400 световых лет. Возраст светила равен 6 млрд лет, то есть оно старше Солнца на 1,5 млрд лет, превосходит его по яркости на 20% и на 10% больше в диаметре.

Что же касается Kepler-452b, то эта экзопланета имеет диаметр в 1,6 раз превышающий земной. Её период обращения вокруг звезды составляет 385 суток. На её поверхности, как предполагается, существуют действующие вулканы, а получаемое от светила тепло не исключает возможность фотосинтеза.

Таких космических тел во Вселенной чрезвычайно много. Отсюда напрашивается совсем простой вывод: жизнь за пределами Солнечной системы возможна . А раз возможна жизнь, то, значит, нельзя исключать и существование разума. Но пока это только предположения и догадки, а вот когда наступит момент истины - неизвестно.

Юрий Сыромятников