Экзопланета что это такое

Что такое экзопланета?

Миры, обитающие на орбитах других звезд, называются «экзопланетами», и они бывают самыми разными: от гигантских газовых гигантов, превосходящих по размеру Юпитер, до небольших скалистых планет подобных Земле или Марсу. Далекие планеты могут быть достаточно горячими, что металл плавится на их поверхностях, или ледяными снежными шарами. Многие из них так быстро и близко вращаются вокруг своих звезд, что их год длится несколько земных дней. У некоторых может быть два солнца. Есть и изгнанные из своих систем странники, те, что блуждают в темноте по галактике.

Млечный Путь – огромное семейство звезд, простирающееся примерно на 100 000 световых лет. Его спиральная структура содержит около 400 миллиардов жильцов, и наше Солнце среди них. Если каждая из этих звезд имеет на орбите не одну планету, а несколько, как в Солнечной системе, то число миров в Млечном Пути просто астрономическое: счет идет на триллионы.

Тысячи звездных систем, проживающих в Млечном Пути. Credit: ESO/M. Kornmesser

Человечество несколько веков размышляло о возможности существования планет вокруг далеких звезд, и теперь мы с уверенностью говорим, что внесолнечные миры действительно существуют. Недавно у нашей ближайшей соседки, Проксима Центавра, была открыта скалистая планета, и, вероятно, она не одинока. Расстояние до нее примерно 4,5 световых года или 40 триллионов километров. Однако большая часть найденных экзопланет находится в сотнях или тысячах световых лет от нас.

Плохая новость: пока у нас нет способа добраться до них. Хорошая новость: мы можем смотреть на них, оценивать температуру, «прощупывать» атмосферу и, возможно, в ближайшее время обнаружим признаки жизни, которые скрыты в тусклом свете, поступающем от этих далеких миров.

Первой экзопланетой, вышедшей на мировую арену, была 51 Pegasi b, «горячий Юпитер» в 50 световых годах от нас, который совершает один оборот вокруг звезды за 4 земных дня. Поворотный момент, после которого внесолнечные планеты стали обычным делом, произошел в 1995 году.

Художественное представление горячего юпитера. Credit: ESO

Еще до 51 Pegasi b было несколько кандидатов. Экзопланета, известная сегодня как Тадмор, была обнаружена в 1988 году. Хотя из-за недостаточного количества доказательств ее существование было поставлено под сомнение в 1992 году, десять лет спустя дополнительные наблюдения подтвердили, что вокруг Гамма Цефея A действительно вращается планета. Затем, в 1992 году, была открыта система из «пульсарных планет». Эти миры вращаются у мертвой звезды, пульсара PSR 1257+12, проживающего на расстоянии 2300 световых лет от Земли.

Теперь мы живем во вселенной экзопланет. Их количество постоянно увеличивается, и на данный момент число подтвержденных планет за пределами Солнечной системы перешагнуло рубеж в 3700, но уже в ближайшем десятилетии график может скакнуть до отметки в десятки тысяч.

Как мы к этому пришли?

Мы стоим на пороге великих открытий. Эпоха ранних исследований и первые подтвержденные экзопланеты подготовили почву для следующего этапа: охоте за далекими мирами с более «зоркими» и сложными телескопами в космосе и на земле. Некоторым их них было поручено проводить точную перепись населения, вычисляя разнообразные размеры и типы экзопланет. Другие тщательно изучают отдельные миры, их атмосферы и потенциал для поддержания жизни.

Прямая визуализация экзопланет, то есть их фактические снимки, играют все более значимую роль, хотя ученые достигли текущий уровень знаний, главным образом, косвенными средствами. Два основных метода опираются на колебания и затмения.

Анимация, составленная из снимков четырех массивных экзопланет, вращающихся вокруг молодой звезды HR 8799. Credit: Jason Wang/Christian Marois

Первый основан на фиксации отчетливых колебаний звезд под действием гравитации орбитальной планеты. Эти отклонения характеризуют массу экзопланеты. Метод позволил подтвердить первых кандидатов, в том числе 51 Pegasi b, а в общей сложности с помощью измерения радиальной скорости открыто около 700 миров.

Но подавляющее большинство экзопланет найдено методом транзита, который основан на улавливании невероятно крошечного падения светимости звезды при пересечении ее диска планетой. Такая стратегия поиска указывает на размер объекта. Космический телескоп NASA «Kepler», запущенный в 2009 году, нашел около 2700 подтвержденных экзопланет таким образом. Он и по сей день открывает новые миры, но, к сожалению, его охота вскоре закончится, поскольку топливо на исходе.

У каждого метода есть свои плюсы и минусы. Измерение радиальной скорости показывает массу планеты, но не дает информацию о ее диаметре. Транзит говорит о размере внесолнечного мира, но не позволяет определить массу.

Но, когда несколько методов используются вместе, мы можем получить важные данные о планетной системе без прямой визуализации. Лучшим примером является система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 40 световых годах от нас, в которой семь планет размером с Землю вращаются вокруг небольшого красного карлика.

Планеты, обращающиеся вокруг ультра-холодного красного карлика TRAPPIST-1, в сравнении с Землей. Credit: ESO/M. Kornmesser

Семейство TRAPPIST-1 было изучено наземными и космическими телескопами. Исследования показали не только диаметры семи плотно упакованных планет, но и их тонкое гравитационное взаимодействие друг на друга. Теперь мы знаем их массы и диаметры, можем оценить температуру на поверхности и даже предположить цвет неба на каждой из них. И хотя пока многое неизвестно об этих семи планетах, в том числе покрыты ли они океанами или коркой льда, TRAPPIST-1 стала самой изученной звездной системой, кроме нашей собственной.

Что дальше?

Следующим шагом станет новое поколение космических телескопов. Прежде всего TESS, запуск которого запланирован на 16 апреля 2018 года. Этот современный инструмент проведет почти полный обзор близких ярких звезд в поисках транзитных планет.

TESS позволит выбрать лучших кандидатов для более пристального исследования космическим телескоп «James Webb», который отправится в космос в 2020 году. Преемник «Hubble» с его огромным зеркалом будет собирать свет непосредственно от самих планет, которые затем можно будет разложить на спектр, своего рода штрих-код, показывающий, какие газы присутствуют в атмосфере экзопланеты. Основными целями телескопа станут «суперземли».

«Охотник» за экзопланетами TESS. Credit: NASA

Сегодня об этом классе внесолнечных миров мало что известно, в том числе пригодны ли они для жизни. Причина этому – отсутствие аналогов суперземли в Солнечной системе. Если нам повезет, одна из них покажет в своей атмосфере признаки кислорода, углекислого газа и метана. Однако охоту за атмосферами планет размером с Землю придется отложить до будущего поколения космических телескопов в 2030-х годах.

Благодаря телескопу «Kepler» теперь мы знаем, что звезды над нами окружены планетами. И мы можем быть уверены не только в огромном множестве экзопланетных соседей, но и в том, что приключение только начинается.

22 самых интересных экзопланеты с захватывающими деталями

За последние 20 лет или около того, кажется, что почти ежедневно открывается новая экзопланета. Термин экзопланета используется для классификации тех планет, которые имеют внеземное (вне нашей Солнечной системы) происхождение. Несмотря на то, что первое подтвержденное обнаружение экзопланеты произошло в 1992 году, научный мир уже в 1988 году открыл планету, вращающуюся вокруг звезды за пределами нашей Солнечной системы.

В 21 веке крупные космические агентства по всему миру посвятили свои огромные ресурсы тщательному изучению этих экзопланет, и среди них HARPS от ESO и космический телескоп Кеплера от НАСА произвели революцию в этой области исследований.

С 2009 года Кеплер обнаружил более двух тысяч экзопланет, намного больше, чем любые другие земные или наземные телескопы, в том числе HARPS, который сам открыл почти сотни из них.

В отличие от далеких звезд, мы не можем наблюдать экзопланеты невооруженным глазом и даже с помощью большинства современных телескопов. Причина этого в том, что они очень маленькие и тусклые.

Для решения этой проблемы астрофизики обращаются за помощью к различным передовым научным методам, работающим со светом. Анализируя свет, излучаемый далеким объектом, мы можем получить различные характеристики планеты, такие как ее атмосферный и поверхностный состав.

Краткая информация

Общее количество обнаруженных экзопланет : 4183+ Первая обнаруженная экзопланета : 1988 Ближайшая экзопланета: Проксима-b Самая дальняя обнаруженная экзопланета: SWEEPS-11, SWEEPS-4

Ниже мы собрали 22 самых интересных экзопланеты с некоторыми захватывающими деталями.

22. Экзопланета - WASP-12 b

Изображение предоставлено ESA / Hubble

Наш первый кандидат-экзопланета, вращающаяся вокруг желтого карлика, или звезда главной последовательности G-карликов в созвездии Возничий. Благодаря своей чрезвычайно близкой орбите вокруг звезды-хозяина, WASP-12b имеет одну из самых низких плотностей среди всех обнаруженных экзопланет.

В 2017 году с помощью космического телескопа Хаббл исследователи обнаружили, что эта планета отражает почти весь свет, который упал на ее поверхность, в результате чего она выглядит черной как смоль планетой.

21. Экзопланета - PSR B1620-26 b

Художественное впечатление планеты PSR B1620-26 б

PSR B1620-26 b, широко известная как «планета генезиса», является, возможно, самой старой экзопланетой, которую мы обнаружили на сегодняшний день. Исследования показали, что планете около 12,7 миллиардов лет (она образовалась всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва).

Расположенная в созвездии Скорпион на расстоянии 12 400 световых лет от Земли, эта старая планета вращается вокруг двух звезд - пульсара и белого карлика.

20. Экзопланета - Gliese 436 b

Изображение предоставлено ESA / Hubble

Gliese 436 b - это горячая планета размером с Нептун, вращающаяся вокруг красного карлика типа M в двухпланетной Солнечной системе на расстоянии 33 световых года от Земли. Gliese 436 b имеет один из самых малых орбитальных радиусов и массы среди всех обнаруженных экзопланет и был превзойден только еще меньшими планетами Кеплера, которые были открыты позже.

Различные исследования предполагают существование "горящего льда" под его поверхностью. Ученые полагают, что под огромным давлением между его скалистым ядром и корой было погребено значительное количество воды. Давление было настолько огромным, что оно фактически превратилось в твердый лед.

19. Экзопланета - Проксима Центавра b

Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser

Забудьте обо всех экзопланетах на некоторых причудливых расстояниях, здесь у нас есть планета, которая, возможно, поддерживает жизнь и находится всего в 4 световых годах от нас. Находясь в жилой зоне своей главной звезды, Проксима-Б является одной из самых востребованных экзопланет среди астрономов во всем мире.

18. Экзопланета - 2MASS J2126-8140

Изображение предоставлено: Университет Хартфордшира / Нил Кук

Когда астрономы впервые обнаружили экзопланету 2MASS J2126-8140 в созвездии Октант, они были поражены, потому что на планете не было видимой звезды-хозяина. Они назвали ее "грубой планетой".

Но позднее исследования показали, что звезда действительно расположена на расстоянии триллионов километров, что, несомненно, делает ее крупнейшей планетарной системой, когда-либо обнаруженной. Чтобы представить это в перспективе, расстояние составляет около 7000 раз расстояние между Землей и Солнцем, и оно имеет орбиту в 140 раз шире, чем у Плутона.

17. Система HIP 68468

Изображение предоставлено: Габи Перес / Институт астрофизики Канарских островов

На расстоянии 300 световых лет астрономы обнаружили Солнце-подобную звезду или солнечного близнеца, который, очевидно, поглощает свои собственные планеты. Hip 68468 движется по орбите двумя подтвержденными планетами HIP 68468 b и HIP 68468 c.

Годы исследований и наблюдений показывают, что по крайней мере еще одна планета, используемая для орбиты звезды вместе с двумя другими спутниками. Пока это может быть первой обнаруженной звездой, поглощающей планеты, это явление может быть более распространенным, чем мы на самом деле думаем.

16. Экзопланета - Глизе 876 d

Изображение предоставлено NASA / Ames

В момент своего открытия Gliese 876 d имел самую низкую массу среди всех внесолнечных планет, за исключением трех обнаруженных до сих пор пульсарных планет. В связи с этим планета отнесена к одной из самых ранних обнаруженных сверхземлей.

15. Экзопланета - HR 8799

Расположенная на расстоянии 129 световых лет от Земли, HR 8799 является первой в истории непосредственно изображенной мульти-экзопланетной системой. Система включает в себя обломки дискообразного пояса Койпера и по меньшей мере четыре массивные планеты.

14. Система Kepler-36

Изображение предоставлено ESO

Планетарная система Кеплер-36 (с двумя подтвержденными планетами) имеет одну из самых уникальных когда-либо обнаруженных орбит. Две планеты, одна из которых - сверхземляная, а другая - мини-Нептун, вращаются вокруг своей главной звезды на очень необычайно близкой орбите. Их ближайший сближение составляет около 1,5 миллиона километров.

13. Экзопланета - HD 189733 b

Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser

HD 189733 b - одна из наиболее изученных экзопланет, открытых на сегодняшний день. Приблизительно размером с Юпитер, она впервые была обнаружена транзитом через свою главную звезду с помощью рентгеновских телескопов. Вероятно, именно из-за того, что Юпитер является горячей звездой, на протяжении многих лет его исследовали с помощью различных спектральных длин волн и приборов.

12. Экзопланета - Kepler-78b

Изображение предоставлено Дэвидом А. Агиларом (CfA)

Основываясь на текущих характеристиках, многие на самом деле считают, что эта экзопланета не должна была существовать, и они имеют полное право так думать. Кеплер-78b - единственная обнаруженная планета, вращающаяся вокруг своей главной звезды Кеплер-78, которая имеет около 75% общего радиуса Солнца.

Ученых беспокоит то, что именно эта экзопланета до сих пор вращается в опасной близости от звезды. Исследования показали, что Кеплер-78б в 40 раз ближе к звезде-хозяину, чем Меркурий к Солнцу, и совершает вращение всего за 8,5 часа.

11. Система PSR B1257+12

Изображение предоставлено NASA / JPL

Вы заметили что-то необычное? Да, его имя. Почти все экзопланеты или звезды-хозяева в этом списке имеют четкую структуру в своих именах, но не эту, почему? Между 1992 и 1994 годами астрономы обнаружили три отличительные экзопланеты, вращающиеся вокруг необычной звезды-хозяина.

PSR B1257 + 12, вокруг которого вращаются эти планеты, на самом деле является пульсаром или мертвой звездой, которая находится в созвездии Девы на расстоянии 2300 световых лет от Солнца. Вскоре после их обнаружения эти три экзопланеты стали первыми в мире подтвержденными пульсарными планетами, обнаруженными с помощью существующих методов наблюдений.

Прямо сейчас есть еще одна подтвержденная планета пульсара, открытая в 2003 году, но она вращается вокруг другого пульсара. Эти чрезвычайно редкие планетные системы открывали возможность существования планет в совершенно новых системах.

10. Экзопланета - 55 Рака e или Янссен

Изображение предоставлено ESA / Hubble

На момент открытия 55 Рака e была первой в истории Сверхземлей, которая была обнаружена на орбите звезды главной последовательности, предвосхищая другую Сверхземлю Gliese 876 d почти на год. Планета настолько близка к своей ведущей звезде, что для завершения орбиты требуется всего 18 земных дней. Недавние исследования показали, что это может быть планета, богатая углеродом.

9. Экзопланета - Kepler-22 b

Изображение предоставлено NASA / JPL

Кеплер-22b - еще одна интригующая экзопланета, обнаруженная в 2009 году в ходе миссии НАСА "Кеплер". Она стала первой и единственной планетой, вращающейся вокруг подобной Солнцу звезды Кеплер-22, которая находится в созвездии Лебедь на предполагаемом расстоянии 620 световых лет.

Экзопланета получила название "Водный мир", подобно Gliese 1214 b, но в отличие от GJ 1214 b, она расположена внутри обитаемой зоны системы.

8. Экзопланета - Kepler-10 b

Изображение предоставлено НАСА

Расположенный в созвездии Дракона на расстоянии 564 световых лет от Земли, Кеплер-10b был первой скалистой планетой, похожей на Землю, обнаруженной в ходе космического полета Кеплера. После своего открытия далекая планета сразу стала популярной среди астрономов всего мира.

Они были рады узнать больше о планетах, подобных Земле, с помощью данных, собранных с Kepler-10b. Исследователи космоса, такие как Джефф Марси из Калифорнийского университета в Беркли, сказали, что это открытие "одно из самых потрясающих астрономических открытий в истории человечества".

7. Система Kepler-444

Изображение предоставлено Питером Девайном / Tiago Campante

В системе Кеплера-444 обнаружено не одна, а пять экзопланет размером с Землю, что делает ее одной из самых интригующих планетных систем, кроме нашей собственной. Система Кеплер-444 является одной из старейших планетных систем с предполагаемым возрастом 11,2 миллиарда лет.

Согласно НАСА, хотя ни на одной из этих интересных экзопланет не могло существовать жизни из-за их крайней близости к главной звезде, они могли бы открыть много важных вещей о формировании самых ранних солнечных систем в нашей галактике.

6. Экзопланета - CoRoT-7 b

Изображение предоставлено: Европейская Южная Обсерватория

CoRoT-7b классифицируется как сверхземная экстрасолнечная планета, которая вращается вокруг COROT-7, звезды типа G на расстоянии 489 световых лет от Земли. Важное открытие этой скалистой планеты, похожей на Землю, выявило возможность существования еще большего числа планет, подобных Земле, и каким-то образом показало, что нынешний поиск потенциально обитаемых планет может когда-нибудь принести свои плоды.

CORoT-7b также имеет очень короткий орбитальный период – он совершает один оборот вокруг своей звезды-хозяина менее чем за 24 часа.

5. Экзопланета - 51 Пегаса b

Изображение предоставлено NASA / JPL

51 Пегаса b или Димидий (неофициально) относится к классу планет, известных как горячие Юпитеры. Эта планета была первой когда-либо подтвержденной сверхсолнечной планетой, вращающейся вокруг похожей на Солнце звезды 51 Пегас, что ознаменовало собой новое начало в области астрономических исследований.

В 2017 году, наблюдая за планетой, исследователи впервые обнаружили следы воды в ее атмосфере.

4. Экзопланета - Kepler-16b

Художественное впечатление от Kepler-16A в желтом, Kepler-16B в красновато-оранжевом и Kepler-16 (AB) -b в фиолетовом

Имея массу, схожую с Сатурном, и вращаясь на орбите не одного, а двух астрономических тел, Кеплер-16b является первым в истории подтвержденным примером однозначной окружности планеты. Реальный "Татуин", говорят некоторые. Различные более близкие исследования за эти годы выявили, что планета состоит из половины льда и горной породы и половины газа.

3. Система Кеплера-11

Изображение предоставлено NASA / JPL

Обнаружение системы Кеплер-11 в созвездии Лебедя на расстоянии 2000 световых лет от Земли показало, что планетная система также может быть тесно приспособлена, имея до пяти планет в пределах орбиты Меркурия, и все еще может оставаться стабильной.

До сих пор вокруг звезды Кеплер-11 было открыто в общей сложности 6 планет. Их расчетная масса находится между массой Земли и Нептуна.

2. Экзопланета - HD 209458 b (Осирис)

Изображение предоставлено ESA / Hubble

HD 209458 он же Осирис был впервые обнаружен в 1999 году с помощью астрономического метода, известного как транзит. Только в 2005 году космический телескоп НАСА Spitzer измерил свет, непосредственно исходящий от экзопланеты, что сделало ее первой в истории внеземной планетой, подтвержденной этим методом.

Уникальный случай Осириса доказал, что транзитные наблюдения далеких планет за пределами наших солнечных систем действительно осуществимы и в некоторой степени надежны.

1. Экзопланета - Kepler-186f

Изображение предоставлено NASA / SETI / JPL

Обнаруженный в 2014 году, Kepler-186f является первой экзопланетой земного типа, обнаруженной в "зоне обитаемости", области вокруг звезды, которая имеет соответствующие условия для появления воды на поверхности планеты.

Расположенная в созвездии Лебедь, эта сверхсолнечная планета находится на расстоянии около 550 световых лет от Земли, поэтому современные технологии не в состоянии изучить ее более подробно. В 2015 году в эссе был сделан вывод, что Кеплер-186f является одним из трех лучших кандидатов на потенциально обитаемые планеты за пределами нашей Солнечной системы.

Методы обнаружения экзопланет — Википедия

Распространённость планетных систем в Млечном Пути в представлении художника^[1].

Планеты, обращающиеся около других звёзд, являются источниками очень слабого света в сравнении с родительской звездой, поэтому прямое наблюдение и обнаружение экзопланет является довольно сложной задачей. Помимо значительной сложности обнаружения такого слабого источника света, возникает дополнительная проблема, связанная с тем, что яркость родительской звезды на много порядков превышает звёздную величину планеты, светящуюся отражённым от родительской звезды светом, и тем самым делает оптические наблюдения экзопланет сверхсложными для наблюдений. Из-за этого только около 5% от всех экзопланет, обнаруженных к ноябрю 2011 года, наблюдались прямым методом. Все остальные планеты найдены косвенными методами, заключающимися в обнаружении влияния планеты на окружающие тела^[2].

Метод Доплера[править | править код]

Иллюстрация движения звезды под влиянием планеты

Метод Доплера (радиальных скоростей, лучевых скоростей) — метод обнаружения экзопланет, заключающийся в спектрометрическом измерении радиальной скорости звезды. Звезда, обладающая планетной системой, будет двигаться по своей собственной небольшой орбите в ответ на притяжение планеты. Это в свою очередь приведёт к изменению скорости, с которой звезда движется по направлению к Земле и от неё (то есть к изменению в радиальной скорости звезды по отношению к Земле). Такая радиальная скорость звезды может быть вычислена из смещения в спектральных линиях, вызванных эффектом Доплера^[3].

Скорость звезды вокруг общего центра масс гораздо меньше, чем у планеты, поскольку радиус её орбиты очень мал. Тем не менее скорость звезды от 1 м/с и выше может определяться современными спектрометрами: HARPS (англ. High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher), установленном на телескопе ESO в обсерватории Ла-Силья или спектрометром HIRES на телескопе обсерватории Кека. Простой и недорогой метод для измерения радиальной скорости — это «внешне дисперсионная интерферометрия»^[4].

Для достижения приемлемой точности измерений необходимо высокое отношение сигнал/шум, и поэтому метод лучевых скоростей, как правило, используется только для относительно близких звёзд (до 160 световых лет и 11 звездной величины). Метод Доплера позволяет легко находить массивные планеты вблизи своих звёзд. Планеты с сильно наклонёнными (относительно линии взгляда с Земли) орбитами производят меньшие колебания звезды в направлении Земли, и, поэтому их также сложнее обнаружить.

Один из основных недостатков метода лучевых скоростей — это возможность определения только минимальной массы планеты. Метод радиальных скоростей может использоваться как дополнительный способ проверки наличия планет при подтверждении открытий, сделанных при помощи транзитного метода. Также при совместном использовании обоих методов появляется возможность оценить истинную массу планеты.

Ныне метод близок к исчерпанию своих возможностей. Он мало пригоден для точного определения параметров многопланетных систем (особенно включающих в себя планеты малой массы или проявляющих сильные планетные взаимодействия) и систем звезд с активной фотосферой (в частности, красных и поздних оранжевых карликов), так как принимает активность звезды за планетные сигналы.

Метод периодических пульсаций[править | править код]

Планетная система пульсара PSR B1257+12 в представлении художника

Метод периодических пульсаций (тайминга пульсаций) — метод обнаружения экзопланет около пульсаров, основанный на выявлении изменений в регулярности импульсов. Пульсар — космический источник радио- (радиопульсар), оптического (оптический пульсар), рентгеновского (рентгеновский пульсар) и/или гамма- (гамма-пульсар) излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Особенностью радиопульсаров является очень точное и регулярное излучение импульсов, зависящих от скорости вращения звезды. Собственное вращение пульсара изменяется чрезвычайно медленно, поэтому его можно считать постоянной величиной, и небольшие аномалии в периодичности его радиоимпульсов могут использоваться для отслеживания собственного движения пульсара. Поскольку у пульсара, обладающего планетной системой, будет наблюдаться небольшое движение по своей собственной орбите (аналогично обычной звезде), то расчёты, основанные на наблюдении периодичности импульсов, могут выявить параметры орбиты пульсара^[3]^[5].

Этот метод изначально не предназначался для обнаружения планет, но его очень высокая точность определения движения пульсаров позволила задействовать в обнаружении планет. К примеру, метод позволяет обнаруживать планеты гораздо меньшей массы, чем любой другой способ — вплоть до 1/10 массы Земли. Он также способен обнаружить взаимные гравитационные возмущения между различными объектами планетной системы и тем самым получить дополнительную информацию об этих планетах и параметрах их орбиты.

Основным недостатком метода является низкая распространённость пульсаров в Млечном Пути (на 2008 год известно около 1790 радиопульсаров) и поэтому маловероятно, что данным способом можно найти большое количество планет. Кроме того, жизнь, которую мы знаем, не смогла бы выжить на планете, вращающейся вокруг пульсара из-за очень интенсивного излучения.

В 1992 году Александр Вольщан и Дейл Фрейл использовали этот метод при обнаружении планеты около пульсара PSR 1257+12^[6]. Их открытие было быстро подтверждено и стало первым подтверждением наличия планеты вне Солнечной системы.

Транзитный метод[править | править код]

Транзитный метод обнаружения экзопланет. График ниже показывает изменение кривой яркости звезды при транзите планеты.

Транзитный метод (метод транзитов) — метод поиска экзопланет, основанный на обнаружении падения светимости звезды во время прохождения планеты перед её диском^[3]. Этот фотометрический метод позволяет определить радиус планеты, в то время как приведённые ранее методы позволяют получить информацию о массе планеты. Если планета проходит перед диском звезды, то её наблюдаемая светимость немного падает, и эта величина зависит от относительных размеров звезды и планеты. К примеру, при транзите планеты HD 209458, звезда тускнеет на 1,7 %.

Транзитный метод имеет два основных недостатка. Во-первых, транзит наблюдается только у тех планет, орбита которых проходит по диску звезды. Вероятность расположения плоскости орбиты планеты непосредственно на линии прямой со звездой и наблюдателем с Земли является отношением диаметра звезды к диаметру орбиты планеты. То есть чем больше размер звезды и ближе к ней орбита планеты, тем больше вероятность того, что для наблюдателя с Земли планета будет проходить по диску звезды и эта вероятность уменьшается по мере увеличения орбиты планеты. Для планеты, вращающейся на расстоянии 1 а.е. вокруг звезды размером с Солнце, вероятность положения орбиты, обеспечивающей возможность наблюдения транзита, составляет 0,47 %. Таким образом, данный метод не позволяет ответить на вопрос о наличии планет у какой-либо конкретной звезды. Тем не менее, наблюдение больших участков неба, содержащих тысячи и даже сотни тысяч звёзд, позволяет найти значительное количество экзопланет^[8]. За одинаковый промежуток времени транзитный метод позволяет найти гораздо больше планет по сравнению с методом радиальных скоростей. Вторым недостатком метода является высокий уровень ложных срабатываний, поэтому обнаруженные транзиты требуют дополнительного подтверждения (как правило, накоплением статистики и снимками родительской звезды с высоким разрешением для исключения фоновых двойных)^[9].

Основное же преимущество транзитного метода заключается в возможности определения размера планеты исходя из кривой блеска звезды. Таким образом в сочетании с методом радиальных скоростей (позволяющим определить массу планеты) появляется возможность получения информации о физической структуре планеты и её плотности. К примеру, наиболее исследованными экзопланетами из всех известных являются те планеты, которые были изучены обоими методами^[10].

Дополнительная возможность в исследовании транзитных планет — это изучение атмосферы планеты. Во время транзита свет от звезды проходит через верхние слои атмосферы планеты, поэтому изучая спектр этого света, можно обнаружить химические элементы, присутствующие в атмосфере планеты. Атмосфера также может быть обнаружена путём измерения поляризации света звезды при прохождении его через атмосферу или при отражении от атмосферы планеты.

Кроме того, вторичное затмение (когда планета блокируется своей звездой) позволяет проводить прямые измерения излучения планеты. Если фотометрическая интенсивность звезды во время вторичного затмения вычитается из её интенсивности до или после затмения, то остаётся только сигнал, относящейся к планете. Это даёт возможность измерения температуры планеты и даже обнаружения признаков наличия облаков на ней. В марте 2005 года две группы учёных на космическом телескопе Спитцер проводили измерения по этой методике. Команды из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики во главе с Дэвидом Шарбонно и Центра космических полётов Годдарда во главе с Демингом Л. Д. изучали планеты TrES-1 и HD 209458b, соответственно. Измерения показали, что температура планет составляет 1060 К (790 °C) для TrES-1 и около 1130 К (860 °C) для HD 209458b^[11]^[12]. Однако, из-за возможного эксцентриситета, орбиты не всех транзитных планет расположены так, что у них происходит вторичные затмения. Планета HD 17156 b с вероятностью более 90 % является планетой такого типа.

В 2006 году французское космическое агентство запустило на орбиту Земли спутник COROT с целью поиска планетных транзитов. Космическое базирование спутника позволяет повысить точность из-за отсутствия атмосферных сцинтилляций. Приборы COROT позволяют обнаружить планеты «в несколько раз больше Земли» и в настоящее время результаты миссии оцениваются как: «лучше, чем ожидалось»^[13]. На конец 2011 года спутником обнаружено 17 экзопланет.

В марте 2009 года НАСА запустило космический «телескоп Кеплер», который до мая 2013 года вёл непрерывное наблюдение за областью неба в созвездии Лебедя, содержащей около 150 000 звёзд. При этом точность измерения позволила «Кеплеру» обнаруживать планеты размером с Землю. Одной из задач телескопа являлось обнаружение планет размером с Землю в обитаемой зоне своей звезды. Помимо обнаружения землеподобных планет «Кеплер» предоставил учёным статистические данные о частоте таких планет вокруг солнцеподобных звёзд. В мае 2013 года из-за проблем со стабилизацией положения «Кеплер» завершил свою основную миссию.

Существуют также наземные проекты, например, проект MEarth.

Ныне транзитный метод является единственным методом обнаружения экзопланет с высокой достоверностью.

Метод вариации времени транзитов (TTV) и метод вариации продолжительности транзитов (TDV)[править | править код]

Если планета найдена транзитным методом, то отклонения в периодичности наблюдаемых транзитов позволяют обнаружить в системе дополнительные планеты^[3]. При этом точность метода довольно высока и позволяет найти планеты размером с Землю^[14]^[15]^[16]. Впервые нетранзитная планета с использованием TTV-метода (англ. Transit timing variation method) была обнаружена в результате анализа данных с телескопа Кеплер: изменение периодичности транзитов планеты Кеплер-19 b составляло около 5 минут с периодом в 300 дней, что свидетельствовало о наличии второй планеты, Kepler-19 c с периодом, являющимся почти рациональным кратным к периоду транзитный планеты^[17]^[18].

TTV-метод основывается на определении времени начала транзита и выводе, происходит ли транзит планеты при строгой периодичности или же имеют место некие отклонения. TDV-метод (англ. Transit duration variation method) основан на вычислении длительности транзита. Изменение длительности транзита может быть вызвано наличием спутников у экзопланет^[19].

Изменения орбитальной фазы отражённого света[править | править код]

У планет-гигантов, вращающихся вокруг своих звёзд, будут наблюдаться изменения фазы отражённого света (как у Луны), то есть они будут проходить через все фазы: от полного освещения до затмения и обратно. Поскольку современные телескопы не могут отделить планету от звезды, то они наблюдают их совместный свет, и, таким образом, яркость звезды, вероятно, будет периодически меняться^[3]. Хотя этот эффект и невелик, однако фотометрическая точность, требуемая для обнаружения, примерно такая же, как для обнаружения планет размером с Землю при транзите у звезды солнечного типа. Таким способом можно обнаружить планеты размером с Юпитер используя космические телескопы (например, Кеплер). Этим методом можно найти множество планет, поскольку изменение орбитальной фазы отражённого света не зависит от наклонения орбиты планеты, и, таким образом, не требуется прохождение планеты перед диском звезды. Кроме того, функция фазы планеты-гиганта является также функцией её тепловых характеристик и атмосферы, если таковая имеется. Таким образом, кривая фазы может определять другие характеристики планеты^[20].

Обоим телескопам (COROT’у^[21] и Кеплеру^[22]) удалось обнаружить и измерить свет, отражённый от планет, однако эти планеты уже были известны, так как проходят перед диском звезды. Первые планеты, обнаруженные данным методом — это кандидаты Кеплера: KOI 55.01 и 55.02^[23].

Гравитационное микролинзирование[править | править код]

Гравитационное микролинзирование

Гравитационное микролинзирование возникает в том случае, когда гравитационное поле более близкой звезды увеличивает свет от далёкой звезды, действуя при этом как линза. Если при этом звезда переднего плана имеет планету, то собственное гравитационное поле планеты может внести заметный вклад в эффект линзирования. Недостаток данного метода заключается в том, что эффект появляется только в том случае, когда две звезды точно выровнены вдоль прямой. Также проблемой является тот факт, что события линзирования коротки и длятся всего несколько дней или недель, поскольку дальняя звезда, ближняя звезда и Земля непрерывно движутся относительно друг друга. Однако, несмотря на это, учёные зафиксировали более тысячи таких событий в течение последних десяти лет. Этот метод является наиболее продуктивным для поиска планет, находящихся между Землёй и центром галактики, так как в галактическом центре находится большое количество фоновых звёзд.

В 1991 году астрономы Шуде Мао и Богдан Пачинский из Принстонского университета впервые предложили использовать гравитационное микролинзирования для поиска экзопланет, а успешность данной методики была подтверждена в 2002 году в ходе реализации проекта OGLE (англ. Optical Gravitational Lensing Experiment — эксперимент оптического гравитационного линзирования). В течение одного месяца учёные нашли несколько возможных планет, хотя ограничения в наблюдениях помешали их точному подтверждению. По состоянию на середину 2011 года с помощью микролинзирования было обнаружено 13 подтверждённых экзопланет^[24].

Существенным недостатком данного метода является тот факт, что событие линзирования не может повториться, поскольку вероятность повторного выравнивания Земли и 2-х звёзд практически равна нулю. Кроме того, найденные планеты зачастую находятся на расстоянии нескольких тысяч световых лет, так что последующие наблюдения с использованием других методов, как правило, невозможны. Однако если непрерывно наблюдать достаточно большое количество фоновых звёзд, то метод, в конечном счёте, может помочь в определении распространённости в галактике планет, похожих на Землю.

Обнаружение событий линзирования, как правило, осуществляется с помощью сети автоматических телескопов. В дополнение к проекту OGLE, работу по совершенствованию этого подхода ведёт группа «Наблюдения микролинзирования в астрофизике» (англ. Microlensing Observations in Astrophysics). Проект PLANET (англ. Probing Lensing Anomalies NETwork)/RoboNet ещё более амбициозен. Он осуществляет почти непрерывный круглосуточный обзор неба с использованием всемирной сети телескопов и позволяет обнаружить вклад в событие микролинзирования планеты с массой, подобной Земле. Эта стратегия привела к обнаружению первой суперземли на широкой орбите (OGLE-2005-BLG-390L b)^[24].

Прямое наблюдение[править | править код]

Планеты являются крайне слабыми источниками света в сравнении со звёздами, и незначительный свет, исходящий от них, очень сложно различить из-за высокой яркости родительской звезды. Поэтому, прямое обнаружение экзопланет очень трудная задача.

В июле 2004 года группа астрономов использовала телескоп VLT Европейской южной обсерватории в Чили для получения изображения объекта 2M1207 b — компаньона коричневого карлика 2M1207^[25], а в декабре 2005 года, планетный статус компаньона был подтверждён^[26]. Предполагается, что планета в несколько раз массивнее Юпитера и имеет радиус орбиты более 40 а.е. В сентябре 2008 года на расстоянии 330 а.е от звезды 1RXS J160929.1-210524 методом прямого наблюдения был запечатлён объект по размерам и массе сравнимый с планетой, а в 2010 году объект был подтверждён^[27]. В 2007 году телескопами в обсерваториях Кека и Джемини была сфотографирована первая многопланетная система. У звезды HR 8799 учёные наблюдали три планеты с массами примерно в 10, 10 и 7 раз превышающей Юпитер^[28]^[29]. А 13 ноября 2008 года было объявлено, что телескоп Хаббл наблюдал экзопланету с массой не более 3M_J у звезды Фомальгаут^[30]. Обе системы окружены дисками, мало отличающимися от пояса Койпера. В ноябре 2009 года с использованием инструмента HiCIAO телескопа Субару удалось сфотографировать систему GJ 758 с коричневым карликом^[31].

Вплоть до 2010 года телескопы могли получить изображение экзопланеты только в исключительных условиях. Проще всего было получить изображение в случае, когда планета довольно большая по размеру (значительно больше Юпитера), значительно удалена от своей родительской звезды и имеет высокую температуру, испуская инфракрасное излучение. Однако в 2010 году учёные из Лаборатории реактивного движения НАСА показали, что коронограф предоставляет хорошую возможность для непосредственного фотографирования планет^[32]. Они получили изображение планеты HR 8799 (ранее уже сфотографированной), используя только 1,5-метровую часть телескопа Хейл. Ещё одним перспективным методом при фотографировании планет является обнуляющая интерферометрия^[33].

Другие объекты, которые наблюдались напрямую (GQ Волка b, AB Живописца b и SCR 1845 b) скорее всего являются коричневыми карликами^[34]^[35]^[36].

В настоящее время ведутся проекты по оснащению телескопов инструментами с возможностью получения изображений планет: обсерватория Джемини (GPI), VLT (SPHERE) и телескоп Субару (HiCiao).

Астрометрия[править | править код]

Астрометрический метод заключается в точном измерении положения звезды на небе и определении, как это положение меняется со временем. Если вокруг звезды вращается планета, то её гравитационное воздействие на звезду приведёт к тому, что сама звезда будет двигаться по маленькой круговой или эллиптической орбите. По сути, звезда и планета будут вращаться вокруг их взаимного центра масс (барицентра) и их движение будет описываться решением задачи двух тел, а поскольку звёзды гораздо массивнее планет, то радиус их орбиты очень мал и очень часто взаимный центр масс находится внутри большего тела^[37]. Сложность при обнаружении планет астрометрическим методом связана с тем, что изменения положения звёзд настолько малы, а атмосферные и систематические искажения настолько велики, что даже самые лучшие наземные телескопы не могут выполнить достаточно точные измерения и все заявления о наличии планетарного компаньона, меньшего чем 1/10 массы Солнца, сделанные до 1996 года и обнаруженные с помощью этого метода, скорее всего, являются ложными.

Одним из потенциальных преимуществ астрометрического метода является наибольшая чувствительность к обнаружению планет с большими орбитами, однако для этого требуется очень длительное время наблюдения — годы и, возможно, даже десятилетия, поскольку у планет, достаточно удалённых от своей звезды для обнаружения с помощью астрометрии, орбитальный период также занимает длительное время.

Астрометрия является старейшим методом поиска экзопланет и была популярна из-за успехов при описании астрометрическо-двойных систем. Считается, что астрометрия возникла в конце 18 века, и её основоположником был Уильям Гершель, заявивший, что на положение звезды 70 Змееносца влияет невидимый компаньон. Первое же формальное астрометрическое вычисление было выполнено У. С. Джейкобом в 1855 году для этой же звезды^[38]^[39]^[40]. Первоначально астрометрические измерения выполнялись визуально и записывались вручную, но к концу 19-го века начали использоваться фотопластинки, что значительно повысило точность измерений, а также позволило накопить архив данных. Кульминацией циркулировавших на протяжении двух столетий заявлений об открытии невидимых компаньонов на орбите вокруг ближайших звёзд^[38], стало заявление, сделанное в 1996 году Джорджем Гейтвудом, об открытии нескольких планет, вращающихся вокруг звезды Лаланд 21185^[41]^[42]. Эта информация основывалась на анализе данных фотосьёмки за период 1930—1984 годов и данных о движении звезды с 1988 по 1996 год. Но ни одно из открытий не подтвердилось другими методами, и астрометрический метод приобрёл негативную репутацию^[43]. Однако в 2002 году космический телескоп Хаббл достиг успеха в использовании астрометрии при описании ранее обнаруженной планеты около звезды Глизе 876^[44], а в 2009 году было объявлено об открытии объекта у звезды Вольф 1055 методом астрометрии. Согласно расчётам планетный объект имел массу в 7 раз превышающую Юпитер и орбитальный период 270 дней^[45]^[46], но недавние исследования методом Доплера исключили наличие объявленной планеты^[47]^[48].

Будущие космические обсерватории (например, Gaia Европейского космического агентства) могут добиться успеха в обнаружении новых планет с помощью астрометрического метода, но на текущий момент есть только одна подтверждённая планета, найденная этим методом - HD 176051 b.

Периодичность затмения двойных звездных систем[править | править код]

Анимация показывает изменение светимости в двойных система типа Алголя

Если система двойных звёзд расположена так, что со стороны наблюдателя с Земли звёзды периодически проходят перед диском друг друга, то система называется «затменно-двойных звёзд». Момент времени минимальной светимости (когда более яркая звезда хотя бы частично закрывается диском второй звезды) называется первичным затмением. После прохождения звездой приблизительно половины орбиты происходит вторичное затмение (когда более яркая звезда закрывает какую-то часть своего компаньона). Эти моменты минимальной яркости (центрального затмения) представляют собой штамп времени в системе аналогично импульсам пульсара. Если вокруг двойной системы звёзд вращается планета, то звёзды под действием гравитации планеты будут смещаться относительно центра масс звёзд-планеты и двигаться по собственной небольшой орбите. Вследствие этого моменты минимумов затмений будут постоянно меняться: сначала запаздывать, потом происходить вовремя, затем раньше, потом вовремя, затем запаздывать, и т. д. Изучение периодичности этого смещения может являться самым надёжным методом обнаружения экзопланет, вращающихся вокруг двойных систем^[49]^[50]^[51].

Поляриметрия[править | править код]

Свет, испускаемый звёздами, является неполяризованным, то есть направление колебаний световой волны случайно. Однако, когда свет отражается от атмосферы планеты, световые волны взаимодействуют с молекулами в атмосфере и поляризуются^[52].

Анализ поляризации комбинированного света от планеты и звезды (примерно одна часть на миллион) может быть выполнен с очень высокой точностью, так как на поляриметрию не оказывает существенного воздействия нестабильность атмосферы Земли.

Астрономические приборы, используемые для поляриметрии (поляриметры), способны обнаруживать поляризованный свет и изолировать неполяризованное излучение. Группы ZIMPOL/CHEOPS^[53] и PlanetPol^[54] в настоящее время используют поляриметры для поиска экзопланет, но к текущему моменту с помощью этого метода планет не обнаружено.

Полярные сияния[править | править код]

Полярное сияние возникает при взаимодействии заряженных частиц с магнитосферой планеты и представляет собой свечение в верхних слоях атмосферы. Расчеты астрономов показывают, что многие экзопланеты испускают при этом достаточно мощные радиоволны, которые можно обнаружить наземными радиотелескопами с расстояния 150 св. лет. При этом экзопланеты могут быть достаточно удалены от своей звезды (как например Плутон в Солнечной системе)^[55].

Обнаружение астероидов и пылевых дисков[править | править код]

Околозвёздные диски[править | править код]

Диски космической пыли (пылевые диски) окружают многие звёзды и могут быть обнаружены благодаря поглощения пылью обычного света и переизлучения его в инфракрасной области. Даже если общая масса частиц пыли меньше массы Земли, они могут занимать достаточно большую площадь и затмевать родительскую звезду в инфракрасном диапазоне^[56].

Наблюдение пылевых дисков способен вести космический телескоп Хаббл с помощью инструмента NICMOS (камера ближнего инфракрасного диапазона и многообъектный спектрометр), однако к настоящему времени наилучшие изображения были получены с помощью космических телескопов Спитцер и Гершель, которые способны вести наблюдение гораздо глубже в инфракрасной области спектра, чем Хаббл. В общей сложности диски пыли были обнаружены вокруг более 15 % ближайших солнцеподобных звёзд^[57].

Считается, что пыль образуется из-за столкновений комет и астероидов, и давление света звезды выталкивает частицы пыли в межзвёздное пространство за относительно короткий период времени. Таким образом, обнаружение пыли указывает на постоянные столкновения в системе и даёт достоверные косвенные доказательства наличия малых тел (комет и астероидов), вращающихся вокруг родительской звезды^[57]. Например, пылевой диск вокруг звезды Тау Кита показывает, что звезда имеет объекты, аналогичные тем, что находятся в поясе Койпера, но при этом диск в десять раз толще^[56].

Определённые характеристики пылевых дисков указывают на наличие большой планеты. Например, некоторые диски имеют центральную полость, которая может быть вызвана наличием планеты, «вычистившей» пыль внутри её орбиты. Другие диски содержат сгустки, наличие которых может быть вызвано гравитационным влиянием планеты. Оба этих признака присутствуют в пылевом диске вокруг звезды Эпсилон Эридана, что предполагает присутствие планеты с радиусом орбиты около 40 а.е. (в дополнение к внутренней планете, обнаруженной с помощью метода лучевых скоростей)^[58]. Эти виды взаимодействия планеты с диском могут быть численно смоделированы с использованием метода «collisional grooming»^[59].

Загрязнение звёздной атмосферы[править | править код]

Спектральный анализ атмосферы белых карликов, сделанный с помощью космического телескопа Спитцер выявил их загрязнение тяжёлыми элементами (магнием и кальцием). Эти элементы не могут вырабатываться в ядре звезды, и вполне возможно, что загрязнение происходит из-за астероидов, оказавшихся слишком близко (за пределом Роша) к звезде вследствие гравитационного взаимодействия с большими планетами и в итоге разорванных приливными силами звезды. Данные с телескопа Спитцер показывают, что около 1-3 % белых карликов имеют подобное загрязнение^[60].

Концепция телескопа ATLAST с 8-м монолитным зеркалом.

В будущем планируются несколько космических миссий, которые будут использовать уже проверенные методы обнаружения планет. Измерения, сделанные в космосе, потенциально более точны, поскольку там отсутствует искажающее влияние атмосферы и существует возможность изучения объектов в инфракрасном диапазоне, не проникающем сквозь атмосферу. Некоторые из планируемых космических аппаратов будут иметь возможность обнаруживать планеты, подобные Земле.

Проект НАСА Space Interferometry Mission предполагал использование астрометрии, но в настоящее время он отменён. Он, возможно, смог бы обнаружить планеты земного типа около нескольких ближайших звёзд. Проекты «Дарвин» Европейского космического агентства и Terrestrial Planet Finder НАСА^[61] рассчитаны на получение непосредственных изображений планет, однако они приостановлены и не планируются к реализации в ближайшей перспективе. В рамках миссии New Worlds Mission предполагается запустить в космос специальный аппарат, предназначенный для блокирования света звёзд, что позволит наблюдать планеты вокруг других звёзд, но в настоящее время статус данного проекта остаётся неясным.

Строящиеся наземные телескопы 30-метрового класса способны обнаруживать экзопланеты и даже фотографировать их. Европейская южная обсерватория недавно приступила к постройке Европейского чрезвычайно большого телескопа в Чили с диаметром зеркала 39,3 метра. Наличие коронографа, а также адаптивной оптики скорее всего позволит получить изображение планет размером с Землю около ближайших звёзд.

Институт исследований космоса с помощью космического телескопа предлагает проект большого космического телескопа ATLAST, одной из целей которого является обнаружение и получение изображения планет около ближайших звёзд. В зависимости от окончательной концепции телескопа, которая будет принята позднее, ATLAST сможет также охарактеризовать атмосферы планет и даже обнаружить возможные изменения в покрывающей континенты растительности.

Проект Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) представляет собой космический спутник, который будет отслеживать наиболее яркие и ближайшие к Земле звёзды (около 500 000 штук) с целью обнаружения каменистых планет посредством транзитного метода. TESS сможет найти ближайшие к Земле транзитные каменистые планеты, находящиеся в обитаемой зоне своей звезды. Этот проект разрабатывается Массачусетским технологическим университетом и Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики. Запуск TESS на орбиту Земли запланирован на март 2018 года.

↑ Planet Population is Plentiful. Архивировано 13 января 2012 года. Дата обращения 13 января 2012.
↑ Interactive Extra-solar Planets Catalog (неопр.). Энциклопедия внесолнечных планет (10 сентября 2011). Дата обращения 27 февраля 2012. Архивировано 13 сентября 2012 года.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Роман Фишман. Калейдоскоп миров. Как ищут экзопланеты // Популярная механика. — 2018. — № 1. — С. 36 — 37.
↑ * Externally Dispersed Interferometry (неопр.). SpectralFringe.org. LLNL/SSL (июнь 2006). Дата обращения 6 декабря 2009. Архивировано 13 сентября 2012 года.
↑ The Search for Extrasolar Planets (неопр.). — Department of Physics & Astronomy, Astrophysics Group, University College, London, 2009. — 13 October.
↑ A. Wolszczan and D. A. Frail. A planetary system around the millisecond pulsar PSR1257+12 (англ.) : journal. — Nature 355 p. 145-147, 1992. — 9 January.
↑ Kepler’s photometry
↑ Hidas, M. G.; Ashley, M. C. B.; Webb, et al. The University of New South Wales Extrasolar Planet Search: methods and first results from a field centred on NGC 6633 (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2005. — Vol. 360, no. 2. — P. 703—717. — doi:10.1111/j.1365-2966.2005.09061.x. — Bibcode: 2005MNRAS.360..703H. — arXiv:astro-ph/0501269.
↑ O'Donovan ; Charbonneau, David; Torres, Guillermo; Mandushev, Georgi; Dunham, Edward W.; Latham, David W.; Alonso, Roi; Brown, Timothy M.; Esquerdo, Gilbert A. et al. Rejecting Astrophysical False Positives from the TrES Transiting Planet Survey: The Example of GSC 03885-00829 (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2006. — Vol. 644, no. 2. — P. 1237—1245. — doi:10.1086/503740. — Bibcode: 2006ApJ...644.1237O. — arXiv:astro-ph/0603005.
↑ Charbonneau, D.; T. Brown; A. Burrows; G. Laughlin (2006). "When Extrasolar Planets Transit Their Parent Stars". Protostars and Planets V, University of Arizona Press.
↑ Charbonneau ; Allen, Lori E.; Megeath, S. Thomas; Torres, Guillermo; Alonso, Roi; Brown, Timothy M.; Gilliland, Ronald L.; Latham, David W.; Mandushev, Georgi et al. Detection of Thermal Emission from an Extrasolar Planet (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2005. — Vol. 626, no. 1. — P. 523—529. — doi:10.1086/429991. — Bibcode: 2005ApJ...626..523C. — arXiv:astro-ph/0503457.
↑ Deming, D.; Seager, S.; Richardson, J.; Harrington, J. Infrared radiation from an extrasolar planet (англ.) // Nature. — 2005. — Vol. 434, no. 7034. — P. 740—743. — doi:10.1038/nature03507. — Bibcode: 2005Natur.434..740D. — arXiv:astro-ph/0503554. — PMID 15785769. Архивировано 27 сентября 2006 года.
↑ «COROT surprises a year after launch», ESA press release 20 December 2007
↑ Miralda-Escude. Orbital perturbations on transiting planets: A possible method to measure stellar quadrupoles and to detect Earth-mass planets (англ.) //

Экзопланеты: описание, поиск, возможная жизнь

Объекты глубокого космоса > Экзопланеты

Экзопланеты – планеты за пределами Солнечной системы: обнаружение и характеристика, первые открытия, классификация, методы поиска, список, Кеплер и Джеймс Уэбб.

Экзопланетами называют миры, расположенные вне нашей Солнечной системы. За последние 20 лет были найдены тысячи чужих планет при помощи мощного космического телескопа Кеплер НАСА. Все они отличаются по размерам и орбитам. Некоторые – гиганты, вращающиеся очень близко, а другие – ледяные или же скалистые. Но космические агентства сосредоточены на конкретном виде. Они ищут экзопланеты размера Земли и с расположением в зоне обитаемости.

Зона обитаемости – идеальная дистанция между планетой и звездой, позволяющая поддерживать нужную температуру для образования жидкой воды. Первые наблюдения основывались только на балансе тепла, но сейчас учитываются и прочие факторы, вроде парникового эффекта. Конечно, это «размывает» границы зоны.

В августе 2016 года ученые заявили, что нашли подходящий кандидат в экзопланеты земного типа возле звезды Проксима Центавра. Новый мир назвали Проксима b. Он превосходит Землю по массивности в 1.3 раза (скалистый). Отдален от звезды на 7.5 миллионов км, а на орбиту тратит 11.2 дней. Это значит, что планета заблокирована – всегда повернута к звезде одной стороной (как в случае с земным спутником).

Ранние открытия экзопланет

Хотя официально наличие экзопланет не подтверждали до 1990-х годов, астрономы знали, что они там есть. И это не строилось на фантазиях и сильном желании. Достаточно было посмотреть на медлительность вращения нашей звезды и планет.

Ученые владели главным механизмом – история появления Солнечной системы. Они знали, что существовало газовое и пылевое облако, не выдержавшее давления собственной гравитации и рухнувшее в себя. В момент крушения появилось Солнце и планеты. Сохранение углового момента обеспечило ускорение для будущей звезды. Солнце вмещает 99.8% массы всей системы, а у планет – 96% момента движения. Поэтому исследователи не уставали удивляться медлительности нашей звезды.

Наиболее юная экзопланета достигает возраста меньше миллиона лет и вращается вокруг звезды Coku Tau 4, удаленной на 420 световых лет. Ученым удается заметить ее из-за большого пробела, присутствующего в звездном диске. Она в 10 раз крупнее земной орбиты и скорее всего создается во время вращения планеты, очищающей пространство диска от пыли.

Они начали искать исключительно звезды, напоминающие нашу. Но ранние находки в 1992 году неожиданно привели к пульсару (мертвая звезда с быстрой скоростью вращения после взрыва сверхновой) – PSR 1257+12. В 1995 году обнаружился первый мир – 51 Пегаса b. По размеру напоминал Юпитер, но располагался ближе к своей звезде. Это было удивительное и шокирующее открытие. Но прошло 7 лет, и мы нашли новую планету, намекающую на то, что Вселенная богата на миры.

В 1998 году команда из Канады заметила мир образца Юпитер возле Гамма Цефея. Но ее орбитальный путь был намного меньше, чем у Юпитера, и ученые не претендовали на исследование находки.

Методы регистрации экзопланет

Астрофизик Сергей Попов о транзитных планетах, явлении гравитационного линзирования и телескопе Gaia:

Бум на данные экзопланет

Первые открытые экзопланеты представляли собою газовых гигантов (как Юпитер). Тогда ученые использовали методику лучевых скоростей. Она вычисляла уровень «раскачивания» звезды. Этот эффект создавался, если рядом с ней были планеты. Крупные экземпляры имеют большую массивность, а потому их присутствие обнаружить проще.

Перед тем как вступить в активное исследование экзопланет, земные инструменты умели измерять движение звезд до км/с. Это слишком слабо, чтобы уловить колебание, вызванное планетой. Сейчас существует более тысячи найденных миров, обнаруженных космическим телескопом Кеплер. Оказался на орбите в 2009 году и охотился 4 года. Он вышел на новую методику – «транзит». То есть, измеряет уровень уменьшения яркости звезды в момент, когда перед ней появляется планета и затеняет. Ниже показана схема, где сопоставляются методы поиска и количество открытых экзопланет.

Количество экзопланет, открытых разными способами

Кеплер показал, что существует множество различных объектов и предоставил богатый список экзопланет. Были не только подобные Юпитеру, но и миры земного типа. Отсюда появилось новое направление поиска – «суперземли» (по размеру колеблются от Земли к Нептуну).

В 2014 году появилась еще одна техника – «тест на множественность», способный ускорять процесс подтверждения кандидатуры в экзопланету. Базирует

методы обнаружения, классификация и виды

Экзопланеты — это планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Долгое время они существовали только в теории и научной фантастике. Казалось, что невозможно обнаружить планеты, находящиеся на таком большом расстоянии от нашей Солнечной системы, потому что они в миллиарды раз слабее святятся, чем звезды. Однако в последние два десятилетия астрономы успешно разработали методы косвенного обнаружения, большинство из которых основаны на измерении воздействия экзопланет на родительские звезды.

↪ Содержание: ↩

В 1992 году астрономы сообщили о первом объекте размером с планету, обнаруженным около пульсара PSR1257+12, который находится на расстоянии 2000 световых лет от нас. Три года спустя пришло известие о первой известной экзопланете, похожей на Юпитер. Эта экзопланета, получившая название «Димидий», была обнаружена у солнцеподобной звезды 51 Pegasi, которая находится на расстоянии всего 50 световых лет от Земли.

С тех пор скорость обнаружения экзопланет начала быстро расти. Это произошло благодаря разработке основных методов обнаружения, которые включают как наземные, так и космические обсерватории. Однако охота на планету которая похожа на нашу Землю все еще продолжается.

В чем сложность поиска экзопланет?

Как обнаружить объект размером с планету, вращающийся вокруг звезды на расстоянии десятков световых лет?

Сложность этой задачи очевидна, потому что даже если посмотреть на звезды в самый мощный телескоп, то они покажутся не более чем точками света.

В свою очередь, планеты имеют значительно меньшую массу, чем звезды, и в них не протекают реакции термоядерного синтеза. Отсутствие свечения и небольшой размер сами по себе затрудняют их обнаружение с Земли, но добавьте к этому тот факт, что экзопланеты находятся рядом со своими звездами, и задача наблюдения за ними становится почти невозможной.

Из-за того, что экзопланеты не могут наблюдаться непосредственно, ученые начали следить за звездами и искать незначительные эффекты, которые орбитальные планеты способны оказать на них. Астрономы искали некоторые из этих эффектов с рассвета 20-го века, но только за последние десять лет инструменты стали достаточно чувствительными, чтобы наконец-то их обнаружить.

Методы обнаружения экзопланет

Доплеровская спектроскопия

Метод Доплера, также известный как доплеровская спектроскопия, является наиболее успешным методом обнаружения экзопланет. Он измеряет колебания звезды из-за гравитационных эффектов орбитальных планет.

Было бы неверно утверждать, что планеты вращаются вокруг звезд, на самом деле эти объекты вращаются вокруг своего общего центра масс. Из-за того, что звезды гораздо массивнее планет, общий центр масс находится к ним очень близко, и звезда имеет лишь небольшую, круговую или эллиптическую орбиту.

Колебания звезды могут быть обнаружены благодаря смещению ее спектра. Когда звезда движется к Земле, ее свет смещается в сторону синей части спектра (синее смещение), а когда звезда движется от Земли, ее свет отклоняется к красной части спектра (красное смещение). Это называется эффектом Доплера.

Эффект Доплера

Наблюдая за этими сдвигами в течение определенного периода времени, может появиться регулярный паттерн, сигнализирующий, что планета или другой объект вращается вокруг звезды.

Стоит отметить, что доплеровская спектроскопия позволяет обнаружить только небольшую часть существующих экзопланет. Например, крупные планеты, расположенные в непосредственной близости от звезды, а также планеты-гиганты.

Транзитный метод

Этот метод обнаруживает далекие экзопланеты за счет измерения затемнения звезды, когда вращающаяся планета проходит между ней и Землей. Прохождение планеты между звездой и Землей называется «транзитом». Если такое затемнение обнаруживается через регулярные интервалы и длится фиксированный промежуток времени, то весьма вероятно, что планета вращается вокруг звезды и проходит перед ней один раз в каждый орбитальный период.

Планетарный транзит. Источник: NASA

Преимущество этого метода в том, что он дает больше информации о найденных экзопланетах, чем доплеровская спектроскопия. Поскольку размер звезды известен, любое уменьшение яркости может дать достаточно точную оценку размера планеты.

Транзитный метод на примере экзопланеты LHS 3844b

Кроме того, состав атмосферы планеты может быть определен путем анализа света, который поглощается элементами при прохождении через атмосферу. Комбинируя результаты транзитного метода и доплеровской спектроскопии, можно получить оценку размера, массы и состава планет.

Однако есть еще несколько методов, для обнаружения и уточнения характеристик экзопланет. К ним относятся:

Астрометрический метод
Метод гравитационного микролинзирования
Метод прямого наблюдения

Типы экзопланет

Экзопланеты обычно классифицируются по трем характеристикам:

Масса
Орбита
Состав

Классификация по массе

Планета-гигант — массивная планета; обычно состоит из газов или льда, которые включают такие вещества, как аммиак, метан, вода и т. д.
Мезопланета — планеты, которые меньше Меркурия, но крупнее Цереры.
Мини-Нептун — планеты меньше Урана и Нептуна.
Планемо — объект планетарной массы, который не имеет никакой активности в своем ядре.
Планетар — коричневые карлики или субкоричневые карлики. Это псевдопланеты.
Суперземля — больше по массе, чем Земля, но меньше, чем Уран и Нептун.
Супер-Юпитер — планеты более массивные, чем Юпитер.
Миниземля — планеты менее массивные, чем Земля.

Классификация по орбите

Планета с кратной орбитой — планета, вращающаяся вокруг двойных звездных систем.
Двойная планета — две планеты, вращающиеся вокруг друг друга.
Эксцентричный Юпитер — массивные планеты, имеющие высоко эксцентричные орбиты.
Внегалактическая планета — планета, которая находится за пределами Млечного Пути.
Планета зоны обитаемости (Планета Златовласки) — планета, находящаяся в зоне обитаемости своей звезды.
Горячий Юпитер — массивный газовый гигант, вращающийся вокруг своей звезды.
Горячий Нептун — менее массивный газовый гигант, вращающиеся вокруг своей звезды.
Пульсарная планета — планета, вращающаяся вокруг пульсара.
Планета-сирота — межзвездные планеты.

Классификация по составу

Углеродная планета — планета, состоящая преимущественно из твердого аммиака, метана или воды (льда).
Железная планета — планета ядро которой насыщенно железом с последующим тонким слоем мантии.
Планета, покрытая лавой — планета, поверхность которой полностью покрыта лавой.
Планета океана — планета, значительная часть которой состоит из воды.
Силикатная планета — планета, кора которой состоит из силикатных пород.
Планеты земной группы — планеты, похожие на Землю, состоящие из камней.

Поскольку у астрономов нет точных данных о составе ядра, коры, мантии, плотности и т.д., то экзопланеты обычно классифицируются как:

Газовые гиганты
Горячие Юпитеры
Суперземли
Планеты-сироты
Пульсарные планеты
Планеты океана
Хтонические планеты — бывшие газовые гиганты, у которых осталось горячее твердое ядро в результате улетучивания внешних слоев атмосферы (чаще всего, это планеты, мигрировавшие ближе к своей звезде после ее образования).
Экзоземли

Сколько обнаружено экзопланет

На сегодняшний день около 4000 экзопланет были обнаружены и признаны «подтвержденными». Тем не менее существует около 3000 других «кандидатов», которые требуют дальнейших наблюдений, чтобы точно сказать, реально ли они являются экзопланетами.

Карта обнаружения 4000 экзопланет по годам

Поскольку первые экзопланеты были обнаружены в начале 1990-х годов, число известных экзопланет удваивалось примерно каждые 27 месяцев.

Список ближайших экзопланет земного типа

Обнаружение тысяч планет за пределами нашей солнечной системы считается большим достижением для человечества. Однако самые большие открытия еще впереди…

Список ближайших экзопланет земного типа
Имя	Жизнепригодность	Звезда	Расстояние от Солнца (с.л.)
Альфа Центавра B b	Предполагаемая температура поверхности: 1200 °C	Альфа Центавра B	4,37
Росс 128 b	Возможная мезопланета	Росс 128	11
Глизе 876 d	Предполагаемая температура поверхности: 157-377°C	Глизе 876	15
Глизе 581 e	Из-за слишком высокой температуры скорее всего не имеет атмосферы	Глизе 581	20

Источники:

Список первых экзопланет — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ниже приведён отсортированный по нескольким критериям список впервые открытых экзопланет:

Параметр	Планета	Звезда	Год	Примечание
Первая обнаруженная экзопланета.	PSR B1257+12 B PSR B1257+12 C	PSR B1257+12	1992	Первые обнаруженные экзопланеты^[1], первые планеты у пульсара^[1], первые суперземли^[1]. О наличии планеты около звезды Гамма Цефея подозревали еще в 1988 году, но окончательно подтвердили в 2002 г. Орбитальный компаньон HD 114762 b был обнаружен ещё в 1989 году, но подтверждён лишь в 1996 г.

Первые планеты по методу обнаружения
Параметр	Планета	Звезда	Год	Примечание
Первая планета, открытая по периодическим пульсациям.	PSR B1257+12 B PSR B1257+12 C	PSR B1257+12	1992	Первые обнаруженные экзопланеты^[2], первые суперземли^[1].
Первая планета, открытая методом радиальных скоростей^[3].	51 Пегаса b	51 Пегаса	1995
Первая планета, открытая транзитным методом^[4].	OGLE-TR-56 b	OGLE-TR-56	2002	Это была вторая планета, обнаруженная транзитным методом^[4], а также наиболее далёкая планета, известная к моменту открытия^[4]. Первой транзитной экзопланетой была HD 209458 b, которая к тому времени уже была открыта методом радиальных скоростей^[4]^[5].
Первая планета, открытая методом гравитационного линзирования.	OGLE-2003-BLG-235L b	OGLE-2003-BLG-235/MOA-2003-BLG-53	2004	Планета была обнаружена независимо друг от друга группами OGLE и MOA^[6].
Первая непосредственно наблюдаемая экзопланета (в инфракрасном диапазоне)	2M1207 b	2M1207	2004	Возможно это не планета, а субкоричневый карлик. Если же это планета, то она является первой планетой около коричневого карлика.
Первая непосредственно наблюдаемая экзопланета, вращающаяся вокруг «обычной» звезды (в инфракрасном)^[7].	1RXS J160929.1-210524 b	1RXS J160929.1−210524	2008
Первая непосредственно наблюдаемая экзопланета в видимом свете	Фомальгаут b	Фомальгаут	2008	Первая планета около звезды классов ОВА.
Первая планета, открытая по орбитальным возмущениям другой планеты	Kepler-19 c	Kepler-19 (KOI-84, TYC 3134-1549-1)	2011	Существование планеты было определено по её гравитационному влиянию на Kepler-19 b^[8]^[9].

Первые планеты по типу
Параметр	Планета	Звезда	Год	Примечание
Первый горячий юпитер.	51 Пегаса b	51 Пегаса	1995	Первая планета около звезды главной последовательности.
Первая экзопланета земной группы, вращающаяся вокруг звезды главной последовательности.	Мю Жертвенника c	Мю Жертвенника	2004	Принадлежность планеты к земной группе ещё не подтверждена, поскольку неизвестен радиус и соответственно её плотность. Минимальная масса соответствует массе Урана, который не принадлежит земной группе. Первая планета земной группы с известной плотностью — COROT-7b.
Первая суперземля^[1]	PSR B1257+12 B PSR B1257+12 C	PSR B1257+12	1992	Первая обнаруженная планета^[1]
Первая суперземля около звезды главной последовательности.	Глизе 876 d	Глизе 876	2005	Вращается вокруг красного карлика.
Первая ледяная планета, обращающаяся вокруг звезды главной последовательности.	OGLE-2005-BLG-390L b	OGLE-2005-BLG-390L	2006	Вращается вокруг красного карлика. Ледяной состав планеты не подтверждён, поскольку не известен радиус и соответственно плотность планеты. Первая планета с плотностью соответствующей плотности ледяной планеты — Глизе 1214 b, хотя возможен и другой состав планеты.
Первая испаряющаяся планета^[1].	HD 209458 b	HD 209458	1999	Первая транзитная планета.
Первый кандидат на планету-океан; также первая планета в обитаемой зоне.	Глизе 581 d	Глизе 581	2007	Вращается вокруг красного карлика. Эта планета находится слишком далеко от звезды, но наличие парникового эффекта может сделать планету пригодной для жизни. Планета Глизе 1214 b была обнаружена транзитным методом, и расчётная плотность показывает, что она также может являться планетой-океаном.
Первая планета-сирота^[10].	S Ori 70	н/д	2004	Имеет массу 3 M_Юпитер, требуется подтверждение.

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ Space.com, «Out There: A Strange Zoo of Other Worlds», Charles Q. Choi, 14 February 2010 (accessed 2010-10-20)
↑ ¹ ² Space.com, «Earth-Sized Planets Confirmed, But They’re Dead Worlds», Robert Roy Britt, 29 May 2003 (accessed 20-10-2010)
↑ Nature, «Extrasolar planets: Light through a gravitational lens», Didier Queloz, 26 January 2006, Vol.439, Issue 7075, pp.400-401, doi:10.1038/439400a, Bibcode: 2006Natur.439..400Q
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ SpaceDaily.com, «Farthest Known Planet Opens the Door For Finding New Earths», 10 January 2003 (accessed 2010-10-24)
↑ ¹ ² PhysOrg.com, «New Era in Planetary Science», 23 March 2005 (accessed 2010-10-24)
↑ Sky and Telescope, «First Planet Found by Microlensing», Alan M. MacRobert, 16 April 2004 (accessed 2010-10-24)
↑ Exoplanet 'circles normal star', BBC News Online, September 15, 2008
↑ TG Daily, «'Invisible' planet detected», Kate Taylor, 9 September 2011
↑ Time, «Found: A (So Far) Invisible World», Michael D. Lemonick, 9 September 2011
↑ ¹ ² ³ Space.com, «Mysterious Object Might be First Extrasolar Planet Photographed», Robert Roy Britt, 22 May 2002 (accessed 2010-10-24)

Список экзопланет в обитаемой зоне — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 декабря 2017; проверки требуют 11 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 декабря 2017; проверки требуют 11 правок.

Название планеты	Масса (M_⊕)	Радиус (R_⊕)	Период обращения (дней)	Большая полуось орбиты (а. е.)	Эксцентриситет орбиты	Эффективная земная орбита (а. е.)	Температура поверхности (°C)	Расстояние до Земли (св. лет)	Тип звезды	Подтверждённое наличие воды
Проксима b	1,27	-	11,2	0,05	0,35		-39	4,25	M5.5 Ve	-
Глизе 163 c	6,9	1,8-2,4	25,6	0,125	-		60 (при атмосфере, сходной с земной)	50	M	-
Глизе 581 c	5,36	?	12,9	0,07	0,17	?	40 (при атмосфере, сходной с земной)	20,3	M3V	-
~~Глизе 581 d~~	7,09	?	66,6	0,22	0,25	0,11	-18	20,3	M3V	-
~~Глизе 581 g~~	3,178	1,4	36,6	0,146	?	0,11	0-40	20,3	M3V	-
HD 40307 g	7.1		197,8	0,60	0,22	0,48	-19,99^[1]	41,8	К2,5V	-
Глизе 667 C с^[2]	3,8±0,4	?	28,1	0,12	0,34	0,12	27(при атмосфере, сходной с земной)	22,7	M1V	-
Глизе 667 °C e^[3]	2.7	?	62,24	0,213	0,02	0,12	-104^[1]	22,7	M1V	-
Глизе 667 °C f^[3]	2.7	?	39,03	0,156	0,03	0,12	-83^[1]	22,7	M1V	-
HD 85512 b^[4]	3,6 ± 0,5	?	58,4	0,26	0,11 ± 0,1	0,35	25	36	K5V	-
Kepler-22 b^[5]	13,8 (при земной плотности)	2,4	290	0,85	-	0,89	22 (при атмосфере, сходной с земной)	620	G5V	-
Kepler-61 b	-	2,15	59,87	0,26	<0,25	0,63	-	-	K	-
Kepler-62 e	<36	1,61	122.387	0.427	-	0,46	~17 (при атмосферном давлении 100 КПа)^[1]	1200	K2V	-
Kepler-62 f	<35	1,41	267,29	0.718	-	0,63	-5,77^[1]	1200	K2V	-
Kepler-186 f	0,32-3,77	1,13	129,9	0,393	-	-	-	492	M1V	-
Тау Кита е	4,3	-	168.12	0.552	0,05	0,72	40,3^[1]	11,9	G8.5V	-
Каптейн b	4,8	-	48,616	0.168	0.21	0,12	-	13	M1V	-
Каптейн с	7	-	121.54	0.311	0.23	0,12	-	13	M1V	-
Глизе 832 c	4.99	-	35.68	0,162	0.03	-	-	16	M1.5V	-
Грумбридж 34 А b (Gl 15 A b)	5,35	-	11.44	0.0717	0.12	0,08	-	11.7	M1.5V	-
Глизе 422 b	9.9	-	26.16	0.119	0.05	0,11	-	-	M3.5V	-
Kepler-441 b	-	1,64	207,24	0.64	0.1	0,63	-	926,29	-	-
Kepler-438 b	-	1.12	35.23	0.166	0.03	-	0-60	475	M1.5V	-
Kepler-440 b	-	1.86	101.1	0.242	0.34	-	~0	851	K	-
Kepler-442 b	-	1.34	112.3	0.409	0.04	0,6	-	1120	K	-
Kepler-296 e	-	1.75	34.1	0.174	-	-	-	1089,6	K	-
Kepler-296 f	-	1.69	63.3	0.263	-	-	-	1089,6	K	-
Kepler-452 b	4.7	1.63	384.8	1.046	-	-	-8	1402	G2	-
Wolf 1061 c	4.3	-	17.9	-	-	-	-	13.8	M3.5VC	-
TRAPPIST-1 d	0,33 ± 0,15	0,772 ± 0,030	4,04982	0,02145	0,003	-	+15	39.5	M8 V	-
TRAPPIST-1 e	0,24	0,918	6,099570	0,02818	0,007 ± 0,003	-	-22	39.5	M8 V	-
TRAPPIST-1 f	0,36 ± 0,12	1,045 ± 0,038	9,20648	0,0371	0,011 ± 0,003	-	-54	39.5	M8 V	-
TRAPPIST-1 h	0,086 ± 0,084	0,715 ± 0,047	18,76626	0,0596	0,086	-	−104,1	39.5	M8 V	-
Росс_128_b	1,40 ± 0,21	1,7	9,8658 ± 0,0070	0,0496 ± 0,0017	0,116 ± 0,097	-	-4	11	M4 V	-
K2-18_b	8,63 ± 1,35	2,711 ± 0,065	32,939	0.1591 ± 0.0004	0	-	-8±5	111	M2,5V	+
TOI-700_d	1,72 ± 0,63	1,19 ± 0,11	37,426	0,163 ± 0,015	0,032	-	-	101,4	М2V	-

Список экзопланет группы Юпитеров или Нептунов в предположительно обитаемой зоне[править | править код]

Название планеты	Масса (M_⊕)	Радиус (R_⊕)	Период обращения (дней)	Большая полуось орбиты (а. е.)	Эксцентриситет орбиты	Эффективная земная орбита (а. е.)	Температура поверхности (°C)	Расстояние до Земли (св.л.)	Тип звезды
HD 69830 d	18,43	?	197±3	0,63	0,07	0.77	11	40,8	K0V
HD 10180 g	21,3 ± 3,2	?	602 ± 8	1,422	0,19 ± 0,14	1,22	-1,74^[1]	128 ± 3	G1V
55 Рака f^[6]	45,7 ± 12,7	?	260	0,781	0,2 ± 0,2	0,75	17,56^[1]	40,3	G8V
HD 38858 b^[7]	30,6 ± 4	?	407 ± 4	1,04 ± 0,02	0,27 ± 0,17	0,89	-3,15^[1]	49,6 ± 0,3	G4V

Примечание: Эффективная земная орбита — это орбита, на которой планета, подобная Земле, будет иметь схожий температурный режим.

Что такое экзопланета? | Вселенная Сегодня

Экзопланета K2-18b и её главная звезда в представлении художника. Авторы и права: ESA / Hubble / M. Kornmesser.

Первые исследования планет вне Солнечной системы относятся к началу XX века. Сначала учёные просто наблюдали за расположением звёзд. А к концу двадцатого столетия уже официально открыли новые объекты – планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы.

Эти объекты теперь называются “экзопланетами”, (в переводе с греческого “exo” обозначает вне, снаружи). Другими словами, экзопланеты – это планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы, обращающиеся вокруг других звёзд.

Методы исследования экзопланет

Астрофизики применяют различные способы обнаружения планет обращающихся за пределами Солнечной системы:

астрометрический метод;
метод транзитной фотометрии;
гравитационное линзирование;
метод Доплера;
радиопоиск.

Вновь обнаруженная экзопланета, как правило, называется так же как звезда, вблизи которой она обращается. Однако, к названию ещё прибавляется буква латинского алфавита (например: 51 Пегаса b). Подтверждённые экзопланеты заносятся в “Каталог экзопланет”, в котором на данный момент упомянуто более 4000 планет.

Особенности экзопланет

В общей массе, открытые экзопланеты не похожи по своим свойствам на Землю. Они скорее схожи с Юпитером или Нептуном, отчего и называются “горячие Юпитеры” и “горячие Нептуны”. Они огромные, а основной материал из которого они состоят – газ. Существуют экзопланеты, которые постоянно находятся под воздействием энергии излучаемой пульсаром. Обнаружены и “планеты-сироты”, или коричневые карлики. Они способны удаляться от своих звёзд на огромные расстояния или вовсе покидать свои системы. Многие экзопланеты находятся в звёздных системах, подобных нашей Солнечной системе.

Некоторые из крупнейших экзопланет в масштабе. Авторы и права: NASA / ESA / Hubble.

Но исследователей больше интересует поиск планет, подходящих для жизни. Уже открыты объекты, относительно похожие на Землю. Некоторые из них почти целиком покрыты океаном. Самой близкой к Земле считается экзопланета Проксима b.

В современном мире изучение экзопланет набирает всё большие обороты. Опираясь в своих исследованиях на новейшие технологии (NGTS и проч.), учёные продолжают поиски новых классов экзопланет и прогнозируют интересные открытия.

Списки экзопланетных систем — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ещё со времён введения Коперником гелиоцентрической системы астрономы начали догадываться о возможности существования планет у других звёзд, но из-за несовершенства астрономических инструментов говорить об открытии экзопланет в то время не приходилось. Первые попытки обнаружения экзопланет были предприняты в 1916 году и были связаны с наблюдением за близкими звёздами. Предполагалось, что обнаружить влияние планеты на такие звёзды, вследствие их близости к нам, будет возможным.

В конце 80-х годов XX столетия уже многие группы астрономов по всему миру начали крупномасштабный поиск экзопланет, проводя систематические измерения скоростей ближайших к Солнцу звёзд. И, наконец, в 1989 году Д. Латамом была обнаружена первая сверхмассивная экзопланета — коричневый карлик, вращающаяся вокруг звезды HD 114762. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году. А первые «нормальные» экзопланеты были зарегистрированы у нейтронной звезды PSR 1257+12, их открыл астроном Александр Вольщан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва сверхновой. В 1995 году астрономы Мишель Майор и Дидье Келос с помощью сверхточного спектрометра обнаружили покачивание звезды 51 Пегаса с периодом 4,23 сут. Планета, вызывающая покачивания, напоминает Юпитер, но находящийся в непосредственной близости от светила. После этого открытия экзопланет начали совершаться со всё возрастающими темпами. На 7 июля 2014 года достоверно подтверждено существование 1807 экзопланет в 1123 планетных системах, из которых в 465 имеется более одной планеты. И их число постепенно растёт.

Рост количества открытых экзопланет с 1989 по 26 февраля 2014 года; с цветами указан метод обнаружения:

Ниже приводятся ссылки на списки экзопланет:

по способам открытия:

Планетные системы с более чем одной планетой:

по годам открытия:

Список первых экзопланет
Список экзопланет, открытых в 2008 году
Список экзопланет, открытых в 2009 году
Список экзопланет, открытых в 2010 году
Список экзопланет, открытых в 2011 году
Список экзопланет, открытых в 2012 году
Список экзопланет, открытых в 2013 году
Список экзопланет, открытых в 2014 году
Список экзопланет, открытых в 2015 году
Список экзопланет, открытых в 2016 году
Список экзопланет, открытых в 2017 году

по расстоянию от звезды:

по характеристикам экзопланет:

Классификация экзопланет по Сударскому — Википедия

Планета I класса Планета II класса Планета III класса Планета IV класса Планета V класса

Классификация экзопланет по Сударскому — система классификации внешнего вида экзопланет-гигантов в зависимости от температуры их внешних слоев. Представление экзопланеты внешнему наблюдателю базируется на теоретической модели поведения атмосферы газового гиганта^[1] и данных о её химическом составе. Учитываются также альбедо и известные спектры отражения экзопланет-гигантов.

В рамках данной классификации газовые гиганты делятся на пять классов в зависимости от степени разогрева, и обозначаются римскими цифрами. Система была предложена Давидом Сударским (с соавторами из Аризонского университета) в работе «Albedo and Reflection Spectra of Extrasolar Giant Planets»^[2] и развита в дальнейшем в работе «Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets».^[3]

Многие свойства экзопланет изучены очень слабо, например, химический состав их атмосфер. Причиной этого являются невозможность непосредственного наблюдения экзопланет — большинство из них изучаются косвенным путём. И лишь единицы могут быть изучены путём спектрального анализа, в момент транзита перед своей звездой.

Аналогия с газовыми гигантами Солнечной системы подходит далеко не для всех экзопланет-гигантов, поскольку большинство известных экзопланет не похожи на Юпитер или Сатурн, и относятся преимущественно к классу «горячий юпитер». Как указано выше, свойства некоторых экзопланет были изучены напрямую благодаря их прохождению (транзиту) на фоне диска звезды.^[4] Изучение одной из таких планет, HD 189733 b, показало, что она синего цвета^{[источник не указан 3819 дней]} с альбедо больше 0,14.^[5] Большинство открытых транзитных планет также являются горячими юпитерами.

В Солнечной системе Юпитер и Сатурн, согласно классификации Сударского, оба имеют класс I. Классификация Сударского не распространяется на ледяные планеты (такие как Уран или Нептун, имеющие соответственно 14 и 17 земных масс), «сверхземли» и другие каменистые планеты (примерами которых служат Земля и OGLE-2005-BLG-390L b, которая имеет 5,5 земных масс).

Класс I. Аммиачные облака[править | править код]

Юпитер, относящийся к I классу
по классификации Сударского

В этом классе у планет доминируют аммиачные облака, и эти планеты находятся во внешних регионах своей звёздной системы. Условием существования для этого класса планет является температура ниже −120 °C. Расчётное альбедо для класса I вокруг звезды-аналога Солнца составляет 0,57. Это заметно выше альбедо Юпитера или Сатурна (соответственно 0,343 ^[6] и 0,342 ^[7]). Разницa объясняется наличием определённых веществ в атмосферах газовых гигантов в Солнечной системе, таких как фосфорные соединения, которые не учитываются в расчётах.

Tемпературы образования планет этого класса планет зависят от наличия слабой звезды (красный карлик), либо большого расстояния до звезды. При обращении вокруг Солнца расстояние до звезды должно быть не менее 5 а.е., чтобы планета-гигант могла попасть в этот класс. Если масса планеты достаточно велика, она может самостоятельно разогреваться, и таким образом перейти в другой класс.

В 2000 году не было известно ни одной планеты класса I кроме Юпитера и Сатурна. Позднее были обнаружены экзопланеты, которые могут соответствовать классу I. Это 47 Большой Медведицы c, Мю Жертвенника e, HD 154345 b и многие другие.

Класс II. Водные облака[править | править код]

HD 28185 b, которую относят к классу II по Сударскому. Справа находится её гипотетическая землеподобная луна.

Поскольку для формирования аммиачных облаков температура газовых гигантов второго класса слишком высокая, она содержит преимущественно водные облака. Температура этих планет должна быть примерно −20 °C, или ниже этого. Водные облака очень хорошо отражают свет, и альбедо водного гиганта может превышать 0,81. Облака на этих планетах во многом похожи на земные, но помимо этого в атмосфере планет много водорода и метана, что сильно отличает атмосферу планет от земной. Планеты этого типа представляют собой газовые гиганты, находящиеся примерно или немного дальше земной орбиты. В Солнечной системе водный гигант должен был бы располагаться на расстоянии примерно немного больше 1,2 а.е. от Солнца. Планеты этого типа в Солнечной системе отсутствуют, а среди экзопланет во II класс включают 47 Большой Медведицы b и Ипсилон Андромеды d (впрочем, последняя в перигелии находится на расстоянии от светила, соответствующем III классу). Также к этому классу относят планету HD 28185 b, поскольку орбита этой планеты находится в центре «зоны жизни».^[8]

Класс III. Безоблачные[править | править код]

79 Кита b, вероятно, относится к III классу.

Планеты, температура поверхности которых варьирует между 80 °C и примерно 530 °C, лишены облачного покрова, поскольку для образования водных облаков там слишком тепло, и облакам просто не из чего образовываться.^[3] Вид этих планет голубо-синий, безликий, похожий на Уран или Нептун. Синий цвет обусловлен наличием метана и рэлеевского рассеяния в атмосфере этих планет.

Планетам присуще сравнительно небольшое альбедо — около 0,12. В Солнечной системе газовый гигант этого типа должен был бы располагаться примерно на месте Меркурия.

В верхней температурной зоне класса III в атмосфере планеты появляются тонкие перистые облака (выше 430 °C) из хлоридов и сульфатов. ^[3] Типичным представителем этого типа в настоящий момент считается 79 Кита b. Вероятно, планетами этого класса являются Глизе 876 b и Ипсилон Андромеды c.

Класс IV. Планеты с сильными линиями спектров щелочных металлов[править | править код]

При повышении температуры газового гиганта свыше 630 °C доминирующим газом в атмосфере становится диоксид углерода (а не метан). Помимо диоксида углерода, атмосфера этих планет состоит во многом из паров щелочных металлов, которые при таких температурах испаряются, что обуславливает наличие их сильных спектральных линий в атмосфере. Облаков в атмосфере этого типа не очень много, и в основном они состоят из паров железа и силикатов, хотя на спектральные линии это заметно не влияет. Альбедо этих планет очень низкое, и составляет около 0,03. Рекордсменом является экзопланета TrES-2 b, альбедо этой экзопланеты составляет менее одного процента, а по наиболее вероятной модели и вовсе лишь 0,04% (для сравнения, альбедо сажи составляет 1%). ^[9] Оно объясняется сильным поглощением света щелочными металлами в атмосфере. Цвет планет серый с небольшим оттенком розового, так как температура планеты достаточно высока, чтобы она стала светиться^{[источник не указан 3819 дней]}. Планеты этого класса весьма близки к своим светилам и, как правило, относятся к горячим юпитерам; так, для Солнца, газовый гигант должен находиться значительно ближе к Солнцу нежели Меркурий (на расстоянии около 0,1 а.е.). Типичным представителем планет этого класса является 55 Рака b.^[3] Также к IV классу относятся многие известные горячие юпитеры, например HD 209458 b (Осирис), и другая известная планета этого класса — HD 189733 A b (первая планета, для которой была составлена карта температуры поверхности). Верхняя температурная граница для планет этого класса составляет примерно тысячу градусов по Цельсию.^[10]^[11]

Класс V. Кремниевые облака[править | править код]

Очень горячие газовые гиганты, температура которых превышает 1100 °C, или же менее массивные и менее плотные планеты при несколько меньших температурах. Планеты данного класса имеют сплошные облака, состоящие из паров железа и силикатов. Благодаря наличию таких облаков альбедо планет достаточно высоко, и составляет 0,55. К V классу относятся известные короткопериодические горячие юпитеры. Такие планеты столь близки к своим звёздам, что не только интенсивно отражают свет звезды, но и сами светятся красно-оранжевым светом. Такие планеты могут быть найдены с помощью земных телескопов, и теоретически могли бы визуально наблюдаться, если звезда, содержащая такую планету, имеет видимый блеск ниже +4,5m. Однако на практике планеты видны не будут, так как их свет будет подавляться блеском материнской звезды.^[12] Цвет таких планет зеленовато-серый. Планет такого класса известно довольно много, так как их проще обнаружить. В Солнечной системе планета этого класса должна была бы находиться на расстоянии примерно 0,04 а.е. от Солнца. Самой известной планетой (и первой обнаруженной у обычных, «нормальных» звёзд) этого класса является 51 Пегаса b.^[3]

↑ Газовый гигант — планета с массой, примерно равной массе Юпитера и состоящей из газов.
↑ Sudarsky, D., Burrows, A., Pinto, P. Albedo and Reflection Spectra of Extrasolar Giant Planets (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2000. — Vol. 538. — P. 885—903. — doi:10.1086/309160.
↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ Sudarsky, D., Burrows, A., Hubeny, I. Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2003. — Vol. 588, no. 2. — P. 1121—1148. — doi:10.1086/374331.
↑ First Map of Alien World. Image ssc2007-09a Архивировано 16 октября 2007 года. (англ.)
↑ Berdyugina, Svetlana V.; Andrei V. Berdyugin, Dominique M. Fluri, Vilppu Piirola. First detection of polarized scattered light from an exoplanetary atmosphere (англ.) // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2008. — 20 January (vol. 673). — P. L83. — doi:10.1086/527320. Архивировано 17 декабря 2008 года. Архивная копия от 17 декабря 2008 на Wayback Machine
↑ Факты о Юпитере Архивировано 5 октября 2011 года. (англ.)
↑ Факты о Сатурне Архивировано 21 августа 2011 года. (англ.)
↑ HD 28185 b на сайте extrasolar.net Архивировано 9 июня 2012 года. (англ.)
↑ Coal-Black Alien Planet Is Darkest Ever Seen (неопр.). Space.com. Дата обращения 12 августа 2011. Архивировано 10 июня 2012 года.
↑ Ivan Hubeny, Adam Burrows. Spectrum and atmosphere models of irradiated transiting extrasolar giant planets (англ.) // Proceedings of the International Astronomical Union : journal. — Cambridge University Press, 2008. — Vol. 4. — P. 239—245. — doi:10.1017/S1743921308026458.
↑ Ian Dobbs-Dixon. Radiative Hydrodynamical Studies of Irradiated Atmospheres (англ.) // Proceedings of the International Astronomical Union : journal. — Cambridge University Press, 2008. — Vol. 4. — P. 273—279. — doi:10.1017/S1743921308026495.
↑ Leigh C., Collier Cameron A., Horne K., Penny A. & James D., 2003 «A new upper limit on the reflected starlight from Tau Bootis b.» MNRAS, 344, 1271

Что такое экзопланета, какие нам известны и как их обнаруживают

Экзопланеты — это планеты, которые находятся вне Солнечной системы. В нашей (Солнечной) системе все планеты вращаются вокруг Солнца. И те планеты, которые вращаются вокруг других звёзд, называются экзопланетами.

Экзопланеты ещё называют "внесолнечными".

Космический телескоп NASA "Кеплер" показал данные о нескольких, потенциально обитаемых планетах, похожих на Землю в галактике Млечный Путь; Изображение предоставлено NASA

Экзопланета на английском — exoplanet, а экзопланеты — exoplanets.

Слово экзопланета происходит от двух древнегреческих слов "exo", что означает снаружи/вне, и "planetes", что означает странник.

Методы открытия экзопланет

Существует несколько способов поиска экзопланет.

Поиск "шатающихся" звёзд

Один из доступных способов — это поиск "шатающихся" звёзд. Звезда, у которой есть планеты, не вращается идеально вокруг своего центра, её орбита смещена от него. Издалека это движение похоже на шатание.

Ещё астрономы замечают, что планеты меняют цвет света от звезды.

Фотография планеты

Астрономы могут фотографировать экзопланеты. Планеты вращаются вокруг ярких звёзд. И если они уберут подавляющий свет этих звёзд, то смогут сделать фотографию.

Наблюдение тени во время затмения

Иногда планета проходит непосредственно между звездой и наблюдателем. В этот момент она затемняет свет звезды на количество, которое можно измерить. Что наблюдатель и делает.

Гравитационная микролинза

Когда планета проходит между звездой и Землёй, свет от далёкой звезды изгибается и фокусируется под действием силы тяжести.

Т.е. большие объекты (такие как планеты и звёзды) деформируют материю пространства, что заставляет свет искажаться и изменять своё направление, когда на него влияет гравитация массивного объекта.

Экзопланеты Земного типа

Эти экзопланеты похожи на Землю и они могут быть пригодны для жизни.

Kepler-452b

Эта планета находится на расстоянии 1400 световых лет и она в 1,6 раза больше Земли.

Исследователи утверждают, что эта планета является самой похожей на Землю. Звезда этой планеты схожа с Солнцем. И планета вращается в обитаемой зоне. Исследователи утверждают, что почти уверены, что она каменистая (как Земля).

Глизе 667 C c

Эта экзопланета находится в 22 световых годах и она примерно в 4,5 раза больше Земли. Но ещё неизвестно каменистая эта планета или нет.

Экзопланета GJ 357 d

Эта планета находится на расстоянии около 31 светового года от Земли. И так же может поддерживать жизнь — существуют предположения, что на её поверхности может существовать вода.

Учёные предполагают, что эта экзопланета примерно в 2 раза больше Земли, и по массе она её превышает в 6 раз.

Kepler-186f

Эта планета находится на расстоянии около 500 световых лет от Земли и она не более чем на 10% больше Земли. Вероятно эта планета тоже находится в обитаемой зоне, хотя и получает только 1/3 энергии от своей звезды, по сравнению с тем, что Земля получает от Солнца.

Кеплер-22б (Kepler-22 b)

Она находится на расстоянии 600 световых лет. Это была первая планета Кеплер, найденная в зоне её звезды.

Неизвестно является ли поверхность этой планеты каменистой, жидкой или даже газообразной.

Kepler-442b

Эта экзопланета находится на расстоянии 1100 световых лет и она в 2,36 раз больше Земли. Существует большая вероятность того, что эта планета каменистая. Её открыли в 2015 году.

Kepler-62f

Эта планета находится от нас на расстоянии около 1200 световых лет и она на 40% больше Земли.

Kepler-69c

Эта экзопланета уже находится на расстоянии 2700 световых лет, и она на 70% больше Земли. Но и в этом случае учёные не уверены из чего она состоит.

Однако и эта планета находится в обитаемой зоне, из-за своего положения к своей звезде.

Другие экзопланеты

Экзопланета 51 Пегаса b

51 Пегаса b находится на расстоянии в 50 световых лет. Эта экзопланета — газовый гигант (гигантская планета, состоящая из различных газов), которая вращается вокруг звезды. Масса 51 Пегаса b составляет примерно 0,46 от Юпитера. Его открыли в 1995 году.

Экзопланета K2-18 b

K2-18 b находится в 111 световых годах от нас. Масса экзопланеты K2-18 b составляет 8,92 от Земли. Её открыли в 2015 году.

Узнайте также, что такое Солнечная система.