Czym jest egzoplaneta? Przykłady egzoplanet

Ludzie od dawna marzyli, że prędzej czy później, w kosmosie, w bliskim sąsiedztwie nas, życie zostanie ujawnione, nawet jeśli w formie, która nie jest podobna do naszej. Liczne fantastyczne historie i opowieści, filmy o spotkaniu przedstawicieli Ziemi i cywilizacji pozaziemskich pobudzają wyobraźnię i cieszą się takim samym sukcesem.

Wśród wielu obiekty kosmiczne Szczególną uwagę naukowców przyciągają tak zwane egzoplanety jako potencjalne obiekty dla powstania i rozwoju pozaziemskich form życia. Co reprezentują?

Krótka historia

Po raz pierwszy astronom z Obserwatorium Madras, kapitan Jacob, ogłosił możliwość istnienia układów planetarnych w innych gwiazdach w 1855 roku. Chodziło o system podwójnej gwiazdy 70 Ophiuchi. Hipotezę tę obalono późniejszymi badaniami przeprowadzonymi w latach 90. XIX wieku, ale powstał precedens i rozpoczęto poszukiwanie układów planetarnych poza Układem Słonecznym.

W XX wieku miały miejsce okresowe "odkrycia", które później nie zostały potwierdzone. I dopiero w 1988 kanadyjscy naukowcy odkryli planetę pozasłoneczną w pobliżu gwiazdy Gamma Cepheus A (Alrai). Jednak potwierdzenie tego niezwykłego odkrycia trwało lata, a jego istnienie potwierdzono dopiero w 2002 roku. Dlatego mistrzostwa wciąż należą do szwajcarskich astronomów Didiera Kelo i Michela Mayora, którzy w 1995 roku odkryli pierwszą planetę pozaziemską - w gwiazdę 51 Pegaza.

Definicja

Czym jest egzoplaneta? To cielesne ciało, podobnie jak Ziemia, obraca się wokół swojej gwiazdy - gwiazdy. Do tej pory otworzyli około trzech tysięcy. Ogromna większość z nich to gazowe olbrzymy, podobne do naszych Jowisza, Neptuna i Saturna, ale znacznie przekraczające ich masę. Życie na tak gorących ciałach niebieskich w zwykłym sensie, czyli w postaci białka, najprawdopodobniej jest nieobecne.

Od stycznia 2018 roku oficjalnie potwierdzono istnienie 3726 planet pozasłonecznych, a około tysiąca ciał niebieskich czeka na oficjalne potwierdzenie ich statusu za pomocą teleskopów ziemskich.

Olbrzymie egzoplanety

Olbrzymie gazowe giganty klasyfikowane są pod względem temperatury i charakterystyki atmosfery. W sumie jest pięć klas:

1. Chmury amoniaku. Są to egzoplanety położone daleko od ich gwiazd, na podwórku ich systemów słonecznych, w temperaturach poniżej - 120 stopni Celsjusza. Rok na egzoplanetach tego typu będzie bardzo długi według ziemskich standardów. Planety słoneczne, takie jak Jowisz i Saturn, należą do tego typu. Możliwe egzoplanety tego typu - Mu Altar e, 47 Ursa Major c. Główne odkrycia są jeszcze przed nami. Możliwe jest również, że egzoplaneta znajduje się w nie tak znacznej odległości od swojej gwiazdy, ale obraca się wokół słabego światła, czerwonego karła. Potem też ona wpada w tę klasę.
2. Chmury wody. Temperatura powierzchni wynosi -20 stopni Celsjusza lub mniej. Dobrze odbijaj światło. Oprócz zawiesiny wodnej w obłokach takich ciał niebieskich znajduje się dużo metanu i wodoru, dlatego trudno jest przypisać je do egzoplanet nadających się do życia. Są to gazowe giganty, których oddalenie od ich gwiazdy jest porównywalne z ziemskim. Przykładem jest egzoplaneta 47 Ursa Major b. W Układzie Słonecznym nie ma takich ciał niebieskich.
3. Bezchmurne egzoplanety. Planety te, jak sama nazwa wskazuje, są pozbawione chmur, a zatem mają słabe odbicie. Dla obserwatora ich powierzchnia jest niebieska. Zakres temperatur od +80 stopni Celsjusza do +530. W układzie słonecznym nie ma takich planet. Gdyby tak było, znajdowałyby się mniej więcej na orbicie Merkurego. Przykładem jest 79 wielorybów b.
4. Egzoplanety o silnych liniach spektralnych metali alkalicznych. Mają temperaturę powierzchni ponad + 600 (prawdopodobnie do +1000) stopni Celsjusza, dlatego też dwutlenek węgla i pary metali alkalicznych przeważają z atmosfery. Posiada bardzo niski współczynnik odbicia. Przykładem jest egzoplaneta TrES-2 b, której współczynnik odbicia jest mniejszy od sadzy. Mają szaro-różowy kolor, w Układzie Słonecznym muszą znajdować się na orbicie bliżej Słońca niż na Merkurym.
5. Silikonowe chmury. Czym są egzoplanety z chmurami krzemowymi? Są to ciałami niebieskim gazu, których temperatura jest wyższa niż +1100 stopni Celsjusza. Ich powierzchnia pokryta jest ciągłymi chmurami składającymi się z krzemianów i oparów żelaza. Z tego powodu współczynnik odbicia jest dość wysoki. Takie egzoplanety nadające się do życia są równie trudne, jak te pokryte chmurami amoniaku, na których króluje straszliwe zimno. Mają szaro-zielony kolor i znajdują się w bliskiej odległości od ich Słońca, więc nie można ich wizualnie wykryć, ponieważ ich jasność nie będzie widoczna. Najbardziej znanym przedstawicielem jest 51 Pegasus b.

Powyższą klasyfikację zaproponował David Sudarsky, astrofizyk z University of Arizona.

Egzoplanety typu ziemskiego

O wiele bardziej prawdopodobne jest wykrycie życia na innych planetach obcych układów gwiezdnych - takich, które są podobne do naszej Ziemi. Czym jest egzoplaneta ziemska? Jest to ciało niebieskie, składające się nie z gorących gazów, ale stałe, mniejsze niż gazowe olbrzymy. Ze względu na ich stosunkowo mały rozmiar, egzoplanety są trudniejsze do wykrycia, więc nie są tak dobrze znane jak gazowe olbrzymy - niewiele ponad dwieście.

Super ziemie

Około siedmiuset więcej ma rozmiar tak zwanej super-ziemi. Termin ten odnosi się do ciał niebieskich, których masa wynosi do 10 ziemskich. Różnica między nimi a gazowymi gigantami nie jest jasno określona, ​​wynosi około 10 mas ziemskich. Przykładem "granicznej" egzoplanety, Mu Arae c, lub Mu z Ołtarza C, jest gigantyczna planeta, która obraca się wokół żółtego karła w konstelacji Ołtarza, odkryta w 2004 roku. Jego masa wynosi około 0,33 masy Jowisza. Gwiazdy supergwiazdy to zazwyczaj czerwone lub żółte karły.

Metody odkrywania metod egzoplanetowych

Obecnie istnieje kilka metod znajdowania potencjalnie nadających się do zamieszkania planet w innych systemach gwiezdnych. Najlepsze wyniki uzyskuje się, gdy są połączone, ponieważ niektóre z nich działają tylko w określonych warunkach. Najważniejsze z nich opisano poniżej.

Metoda Dopplera

Obejmuje to mierzenie prędkości radialnych gwiazd za pomocą spektrometru. Za pomocą metody spektrometrycznej możliwe jest wykrycie gigantycznych planet i planet pozasłonecznych podobnych do Ziemi, znajdujących się w pobliżu gwiazdy, których masa jest co najmniej kilkakrotnie większa od masy Ziemi. Wynika to z faktu, że obrót tych ciał niebieskich powoduje przesunięcie Dopplera widma gwiazdy. Według statystyk odkryto ponad 600 egzoplanet za pomocą tej metody.

Metoda tranzytu

Polega ona na badaniu oscylacji blasku gwiazd podczas przejścia hipotetycznych planet przed dyskiem. Za jego pomocą można obliczyć wymiary planety, a jej połączenie z pierwszą metodą daje wyobrażenie o gęstości ciała niebieskiego. To z kolei sugeruje obecność jego atmosfery. Statystyki pokazują, że dzięki metodzie tranzytowej odkryto około dwustu planet.

Metoda mikrosoczewkowania grawitacyjnego

Tak jak w przypadku trasy tranzytowej, której użycie jest konieczne, aby obserwator i planeta planety znajdowały się w tej samej płaszczyźnie, konieczne są również pewne warunki dla tej metody. Będzie skuteczna, jeśli pomiędzy obserwatorem Ziemi a gwiazdą znajdzie się inna gwiazda, która pełni rolę pewnego rodzaju soczewki. Umożliwia wykrywanie egzoplanet w soczewce gwiazdy, działa dla ciał o małej masie. Ale jest on stosowany, ze względu na specjalne wymagania, jakie stawia przed rozmieszczeniem ciał niebieskich, w sposób ograniczony. W ten sposób odkryto około tuzina planet.

Metoda astronomometryczna

Na podstawie zmian w ruchu gwiazd pod wpływem ich własnych planet. Pozwala określić z dostateczną dokładnością masę egzoplanet.

Powyższe nie wszystkie są znane metody wykrywania egzoplanet, ale te, za pomocą których dokonano więcej odkryć, co udowodniło ich skuteczność.

Nazwy planetarnych ciał niebieskich

Aby otworzyć egzoplanety, zwykle podaje się imiona pochodzące od ich gwiazdy - gwiazdy, wokół której się obracają. W tym samym czasie nazwa gwiazdy litera jest dodawana alfabet łaciński zaczynając od b, ponieważ a wskazywałoby na samą gwiazdę. Przykład: 51 Pegasi b. Następnej otwartej planecie w układzie gwiazdy przypisuje się następną literę alfabetu. Okazuje się, że nazwa egzoplanety nie mówi nic o jej właściwościach, ani o odległości od gwiazdy, ale raportuje tylko w kolejności jej odkrycia w systemie gwiezdnym. I tylko wtedy, gdy otwierają dwie egzoplanety jednocześnie w tym samym systemie, przypisuje się litery w nazwach, w oparciu o odległość od gwiazdy.

Przed odkryciem w 1995 r. Systemu gwiezdnego Pegasus, egzoplanety otrzymały nazwy składające się ze złożonych kombinacji łacińskich liter i cyfr. Ponadto niektóre z nich miały swoje własne nazwy, często związane z mitologią. W 2015 roku, w głosowaniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej, nazwiska te zostały sformalizowane. W sumie otrzymali 31 egzoplanet i 14 gwiazd.

Do tej pory egzoplanety znajdują się w około 10% gwiazd, wokół których przeprowadzono poszukiwania.

Systemy egzoplanet

Oto krótka lista znanych systemów gwiezdnych z egzoplanetami:

1. 51 Pegaz jest pierwszą gwiazdą podobną do Słońca, w której znajduje się egzoplaneta.
2. Zestaw Tau jest teoretycznie najbliższym naszym układem planetarnym. ale to odkrycie nadal wymaga potwierdzenia.
3. 55 Rak - kilka egzoplanet jest już w nim otwartych.
4. μ Ołtarz - otwarty w swoim systemie egzoplaneta ma niewielką masę i, jak widać, należy do grupy ziemskiej.
5. ε Eridanne jest jedną z trzech gwiazd, które mają egzoplanetę i są widoczne bez teleskopu.
6. Proxima Centauri - gwiazda najbliżej Słońca (czerwony karzeł), posiadająca egzoplanetę.
7. HD 209458 - planeta o własnej nazwie "Osiris" i niesamowite właściwości, zwane "parowaniem", krąży wokół tej gwiazdy. Badania jego jasności wykazały obecność oscylacji, które z punktu widzenia nauki można tłumaczyć jedynie stopniową utratą jej substancji przez planetę. Dalsze obserwacje wykazały, że znika nie tylko atmosfera, ale także stałe składniki substancji planetarnej. Powodem tego jest prawdopodobnie silne rozgrzewanie egzoplanet, ponieważ znajduje się w pewnej odległości od swojej gwiazdy, osiem razy mniejszej niż Merkury od Słońca. Temperatura na jego powierzchni może osiągnąć + 1000 stopni Celsjusza. Dzięki obserwacjom egzoplanety Ozyrysa rozpoczęła się nowa epoka w badaniach pozaziemskich systemów planetarnych - era badania ich składu chemicznego i poszukiwania warunków sprzyjających życiu.

Oczywiście, ta lista systemów egzoplanetarnych jest niekompletna, dziś jest o wiele więcej.

Ziemska egzoplaneta z atmosferą

W kwietniu zeszłego roku, 2017, astronomowie z Europy Zachodniej odkryli najpierw ślady atmosfery wokół egzoplanety typu ziemi. Jest to ciało niebieskie GJ 1132b, które obraca się wokół gwiazdy - czerwonego karła Gliese 1132. Odległość do niego z Ziemi wynosi 39 lat świetlnych (12 parsek). Promień egzoplanety GJ 1132b jest o 20% większy niż nasza planeta, a jej masa wynosi 1,6 Ziemi. Rozumie się, że jego skład jest zbliżony do składu skał lądowych, a powierzchnia jest solidna, skalista. To jest najbliższa nam Ziemska planeta.

Według analiza spektralna, Atmosfera tej egzoplanety składa się z mieszaniny metanu i pary wodnej. Temperatura w jej górnych warstwach wynosi około 260 stopni Celsjusza, ale zakłada się, że przy powierzchni jest jeszcze wyższa, to znaczy warunki na tej egzoplanecie są nawet gorętsze niż na Wenus.

Jest to najbliższa egzoplaneta naszego Układu Słonecznego, posiadająca atmosferę. Naukowcy-astronomowie uznali to odkrycie za jedno z najważniejszych w ostatnich latach.

Zamiast zakończenia

Artykuł dotyczył tego, jakie egzoplanety są, ich typy, zasady nazywania są brane pod uwagę. Podsumowując, możemy powiedzieć, że dopiero początek masowego odkrywania egzoplanet na przełomie XX i XXI wieku. Do chwili obecnej istnieje kilka skutecznych sposobów wykrywania tych ciał niebieskich, ale wszystkie one mają pewien stopień błędu. Najlepszym rezultatem jest połączenie kilku metod wykrywania systemów pozaplanetarnych. Jednocześnie większość tych odkryć wymaga potwierdzenia, które musi czekać kilka lat, a nawet kilkadziesiąt lat.

Wyniki odkryć dokonane przez ziemskich obserwatorów pozwalają skorygować obserwacje z kosmosu. W związku z tym podczas projektu Gaia, który został zapoczątkowany w 2013 r., Satelita z teleskopem kosmicznym został wprowadzony na orbitę Ziemi. Głównym celem projektu było udoskonalenie map gwiazd i odkrytych wcześniej mas znanych egzoplanet. Misja jest zaplanowana na pięć lat i całkiem możliwe, że czekamy na nowe niesamowite odkrycia - niesamowite gwiazdy i nowe egzoplanety, z których jedna może mieć pozaziemską formę życia ...