Существование планет, очень похожих на Землю - стало фактом.

26 февраля 2012 - Украина

Существование планет, очень похожих на Землю - стало фактом.

Существование планет, очень похожих на Землю - стало фактом.

Существование планет, очень похожих на Землю по плотности, радиусу и температуре, перестало быть темой научных дискуссий. В самом конце 2011 года при помощи космического телескопа «Кеплер» были обнаружены сразу две планеты с очень близкими к земному радиусом и плотностью. Обе, правда, оказались вне зоны обитания, но это не смущает руководителя программы исследований «Кеплера» Натали Баталья (Natalie Batalha) из американского Исследовательского центра Эймса. Она уверяет, что открытие планеты с нужным радиусом и подходящей температурой — дело ближайшего времени. Дальше их обнаружение будет поставлено на поток. А это значит, что теория уникальности Земли во Вселенной окончательно рухнет.

 



Кеплер отправился в космос в 2009 году. Специалисту NASA выбрали идеальную с точки зрения поставленных задач траекторию для аппарата. Находясь на гелиоцентрической орбите с периодом обращения в 371 сутки, телескоп всегда немного отстает от Земли, вращаясь вокруг Солнца. Отсутствие рядом Земли позволяет сделать так, чтобы поле зрения телескопа никогда не перекрывалось, а сама обсерватория не подвергалась гравитационным возмущениям нашей планеты и торможению об атмосферу.

Основными целями телескопа были заявлены поиск планет внутри так называемой обитаемой зоны, изучение многопланетных систем и определение свойств самих звезд — хозяек таких систем. В 2010 году команда «Кеплера» опубликовала данные о трех сотнях кандидатов в экзопланеты, природу которых еще требовалось проверить независимым спектрометрическим методом.

В поисках новой земли: все теплее и теплее

В 2011 год астрономы вошли с важным открытием, сделанным при помощи «Кеплера». В январе ученые сообщили, что обнаружили первую твердую экзопланету Kepler-10b, наиболее близкую по размеру к Земле.

Звезда Kepler-10 была одной из первых кандидатов на обладание экзопланетой в списке «Кеплера». Однако подтвердить ее статус удалось лишь спустя много месяцев, когда телескоп открыл уже немало других планетных систем.

Наблюдая за блеском звезды с мая 2009 по январь 2010 года, астрономы под руководством Натали Баталья подтвердили наличие на близкой орбите звезды малой планеты. По падению блеска стало понятно, что звезду затмевает самая малая на тот момент известная экзопланета, которая всего в 1,4 раза крупнее Земли.

Наилучшие качества телескопа пригодились для получения первого надежного доказательства, что твердая планета вращается вокруг звезды за пределами Солнечной системы, — порадовалась тогда Баталья. Спектроскопические наблюдения на 10-метровом телескопе Кека позволили определить все важнейшие параметры системы — массы компаньонов, скорости и удаленность орбиты.

Однако надежды на то, что планета окажется внутри обитаемой зоны, не оправдались. Выяснилось, что Kepler-10b в 20 раз ближе к своей звезде, чем орбита Меркурия. Жар близкой звезды раскаляет планету, поэтому ее поверхность при температуре 1800°С расплавлена.

Кеплер смотрит на небольшой участок неба над плоскостью Млечного Пути (на карте обозначен зеленым). Поле зрения телескопа поделено на 42 прямоугольника. Сектора выбраны так, чтобы яркие звезды оказались между
ними.

 



Не прошло и месяца, как команда миссии Кеплер сообщила на пресс-конференции о том, что открытия других миров поставлены на поток и их число уже перевалило за тысячу. Это событие с момента открытия первой экзопланеты стало поворотной вехой, ведь астрономы впервые получили возможность говорить о распределении планет по размерам, массам и орбитам. Из 1235 кандидатов (а около 90% кандидатов позднее подтверждаются как экзопланеты) 68 планет оказались размером примерно с Землю, 288 были «суперземлями» (массой 1-10 масс Земли), 662 размером с Нептун, 165 — с Юпитер и 19 — больших по размеру, чем Юпитер.

Стало ясно, что многие из обнаруженных планет, подобно планетам в Солнечной системе, вращаются не по одиночке, а группой. Так, настоящей жемчужиной февральского обзора стала звезда Kepler-11, находящаяся в 2 тыс. световых годах от нас, вокруг которой вращается целая россыпь из шести планет. Измерив размеры и массу пяти внутренних планет, мы поняли, что видим одни из самых мелких экзопланет. Они состоят из горных пород и газов и, вероятно, воды. Большая часть их массы заключена в твердой составляющей, — пояснил тогда Джек Лиссор (Jack Lissauer) из Эймсовского центра NASA.

В последующие месяцы команда Кеплера продолжала обнародовать все новые данные, свидетельствующие о невиданном разнообразии других планетных систем. Ученым впервые удалось обнаружить экзопланету не по ее воздействию на звезду, а по тому, как она сбивает с ритма свою соседку - именно таким способом в середине XIX века был открыт Нептун.

В конце года астрономы объявили об открытии первой планеты, вращающейся внутри обитаемой зоны — Kepler-22b, которая в 2.4 раза больше Земли. На самом деле об открытии другой такой планеты — Gliese 581g — спектрометрическим методом впервые было объявлено годом раньше американским астрономом Стивеном Вогтом (Steven Vogt), но позднее его французские коллеги заявили, что планету высосали из приборного шума. В отличие от той, наделавшей больше шума, «находки» существование Kepler-22b достоверно доказано. Однако пока не ясно, землеподобная это планета или газовый гигант. Если она землеподобна и ее плотность примерно равна земной, то сила тяжести на поверхности равна 2,4 земных. Это усложнит ее колонизацию толстяками, хотя среднегодовая температура на поверхности в случае существования атмосферы должна быть +22°С.

Открытие Kepier-22b совпало с публикацией новой порции данных о кандидатах, увеличившей число открытых экзопланет почти вдвое — до 2326.

Все открытые многопланетные системы куда более плоские, чем планеты Солнечной системы: их орбиты лежат почти в одной плоскости с разбросом максимум в один градус. Наша система похвастаться такой упорядоченностью не может, ведь разброс между наклонами разных планет достигает в ней 7 градусов. Поэтому далекий наблюдатель, которому повезло бы обнаружить большинство планет Солнечной системы методом транзитов, скорее всего, недосчитался бы Меркурия и Венеры.

 



Почему все найденные мультипланетные системы плоские? С одной стороны, будь они другими, телескоп их просто бы не нашел, ведь для поиска мультипланетных систем методом транзитов Земля должна лежать примерно в одной плоскости со всеми планетами системы и последовательно входить в полутень каждой из них.

Анализируя кеплеровскую статистику по планетам, ученые заметили несколько особенностей. Во-первых, бросается в глаза обилие планет с очень близкими к звездам орбитами (а значит, чрезвычайно горячих). Можно заметить также, что на каждую открытую планету-гигант приходится несколько более мелких. При этом планет, сравнимых по размерам с Землей, по-прежнему открывается мало. Однако предполагать, что полученная статистика отражает реальное распределение планет, некорректно. Дело здесь в так называемом эффекте селекции, который возникает из-за того, что наблюдаемое распределение экзопланет по размерам и орбитам зависит не только от истинного распределения, но и способа детектирования. Например, метод транзитов слабо чувствителен к малым планетам, ведь при затмении звезды они слабо уменьшают их блеск. Так, матрицы Кеплера способны, зафиксировать падение блеска средней звезды на 0,003%, а прохождение Земли по диску Солоца, к примеру, вызывает его потускнение на 0,0083%. С другой стороны, Кеплер хорошо детектирует близкие к звездам планеты и плохо — далекие. Это связано с тем, что удаленные планеты имеют долгие периоды обращения и прохождения их по диску звезды пришлось бы ждать месяцами, а то и годами.

Многозадачный «кеплер»

 



Острая чувствительность телескопа к яркости далеких звезд нашла ему ряд неожиданных применений. Например, с его помощью ученые под руководством Сорена Мейбома (Soren Meibom) из (арвард-Смитсоновского центра астрофизики нашли новый
способ измерения возраста звезд. Ученые умеют довольно точно определять возраст звезд, находящихся внутри скоплений.

 



Однако для одиночных звезд определение их возраста превращается в более трудную задачу. Было замечено, что более старые звезды имеют меньшую частоту вращения. Так происходит из-за того, что в процессе эволюции вылетающие частицы звездного ветра уносят с собой часть углового момента звезды. Откалибровать новый метод, названный гирохронологией, астрономы попробовали при помощи телескопа Кеплер на уже известных звездах. Ничего нового делать телескопу не пришлось: он дотошно измерял яркость звезд, то ослабевавшую, то усиливающуюся из-за движения пятен, аналогичных солнечным. Изменения блеска, вносимые пятнами, минимальны и также составляют доли процента. В ходе калибровки астрономы подтвердили надежность гирохронологии как метода определения возраста звезд.

Все та же чувствительность «Кеплера» позволила ученым проникнуть даже в глубины звезд. Изучать внутреннее строение звезд можно, например, наблюдая за ритмичными изменениями их поверхностной яркости. Подобно геологам, изучающим строение Земли по распространению волн в ее толще, астросеисмологи судят о внутренних процессах в звездах по мельчайшим волнам, которые достигают их поверхности. Эти волны также вызывают колебания яркости, вполне уловимые телескопом Кеплер. Ученым под руководством Пола Бека (Paul Beck) из Лёвенского католического университета (Бельгия) пришлось два года изучать данные с теле скопа, чтобы установить, что ядра старых, проэволюционировавших звезд, таких как красные гиган ты, вращаются на порядок быстрее поверхности.

Красные гиганты когда-то были похожи на Солнце, но по мере их старения внешние слои расширяются более чем в пять раз и значительно охлаждаются. Обратное происходит с их ядрами, по мере того как они сжимаются, они становятся чрезвычаи но горячими и плотными, — пояснил соавтор рабо ты Деннис Стелло (Dennis Stello). Ученые сравнили раскручивание ядра звезде вращением фигуриста на льду. «Фигурист вращается быстрее, когда прижимает руки к телу, так же ведет себя сжатое ядро красных гигантов», — добавил ученый.

Еще одно неожиданное применение телескопа Кеплер предложили астрономы под руководством Кима Гриста (Kim Griest) из Университета Калифорнии в Сан-Диего. По одной из версий, так называвмая скрытая масса, которой во Вселенной примерно в пять раз больше видимой, барионной материи, может содержаться в первичных черных дырах (Primordial black holes— РВН). В настоящее время среди ученых эти черные дыры носят статус гипотезы. Эти объекты могли сформироваться вскоре после Большого взрыва из неоднородностей материи и сохраниться до наших дней. Интересно то, что такие дыры, если они существуют, могут не иметь нижнего предела масс, а быть одной массы, скажем, с астероидом. Если такие дыры существуют, то они должны проявлять себя, например, по отклонению света. Выступая в качестве микролинз, такие дыры, летая по галактике, могут на мгновения усиливать свет далеких звезд, в том числе тех, за которыми пристально следит «Кеплер».

Как ищет «кеплер»?

 



Поиск далеких экзопланет телескоп осуществляет так называемым методом транзитов — самым мощным на сегодняшний день. Чтобы обнаружить планету, телескоп должен попасть в ее полутень, проходящую по диску собственной звезды. Такие события случаются редко: чтобы телескоп мог заметить полутень, плоскость планетной орбиты должна оказаться близкой к лучу зрения. По этой причине ловить такие транзиты возможно, лишь одновременно наблюдая за сотнями тысяч звезд. Для этих целей на телескопе установлена широкоугольная камера, 42 ПЗС-матрицы которой постоянно следят за малейшими изменениями блеска попадающих на них 150 тысяч звезд. Для поиска планет был выбран участок неба в 115 квадратных градусов между созвездиями Лиры и Лебедя (примерно над левым крылом «птицы»). Телескоп опрашивает матрицы каждые шесть секунд, что позволяет прорисовывать кривые блеска звезд в поисках мельчайших затмений. 

 

«Детали мира» 



Похожие записи:

Астрономи виявили точну копію Землі
Астрономи виявили точну копію Землі
В разделе: Наука и технологии
Авторам статті пощастило відкрити планету, яка більше за Землю всього на 10% при цьому знаходиться в зоні населеності. Планета, позначена абревіатурою Kepler, - 186f 
Поряд з більшістю зірок існують планети придатні для життя
Поряд з більшістю зірок існують планети придатні для життя
В разделе: Наука и технологии
Астрономи вичислили, що майже усі зірки в Чумацькому шляху мають планети в зоні населеності, на яких може існувати рідка вода і, отже, життя
Японские астрономы применили необычный способ обнаружения экзопланет.
Японские астрономы применили необычный способ обнаружения экзопланет.
В разделе: Наука и технологии
При помощи 8-метрового телескопа Subaru ученые под руководством астронома Мотохиде Тэмуры (Motohlde Tamura) сделали инфракрасный снимок пылевого кольца вокруг молодой (8-10 млн лет) звезды HR 4796 ...
У нашій галактиці 100 мільйонів планет, придатних для життя
У нашій галактиці 100 мільйонів планет, придатних для життя
В разделе: Наука и технологии
Астрономи з'ясували, що Чумацький шлях вміщує близько 100 мільйонів планет, на яких можуть існувати складні форми життя. 
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

 

Новини України