Екзопланета

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Графік відкриття екзопланет за роками, до 2010-10-03, кольорами позначено методу відкриття:
   Радіоспостереження пульсарів
   Метода радіальних швидкостей
   Транзитна метода
   Метода синхронізації
   Візуальне спостереження
   Гравітаційне лінзування
   Астрометрична метода
Анімація хронології відкриття екзопланет. Колір цятки показує методу відкриття. Поземна вісь — розмір великої півосі. Прямовисна вісь — маса. Для порівняння білим кольором показані планети Сонячної системи.

Екзоплане́та (дав.-гр. εξω, exo — поза, ззовні) або ще позасо́нячна плане́та — планета, що обертається навколо іншої зірки, тобто не належить до Сонячної системи.

За останніми відомостями, загальна кількість екзопланет у галактиці Чумацький шлях складає від 100 мільярдів, що з них ~ від 5 до 20 мільярдів, імовірно, є «землеподібними». Також, за поточним оцінюванням, близько 34 відсотків сонцеподібних зірок утримують на оптимальній для життя відстані зіставні з Землею планети.

Відомі натепер екзопланети є здебільш газовими велетнями на кшталт Юпітера (короткоперіодичні масивні планети виявити значно легше). Переважну більшість з них відкрили за допомогою різноманітних непрямих методик детектування, а не візуального спостереження.

Проблема виявлення[ред.ред. код]

Тривалий час знаходження планет поблизу инших зірок була нерозв'язним завданням, позаяк ці небесні тіла відносно малі й тьмяні порівняно із зірками, а самі світила розташовані надто далеко. Найближче — завдальшки приблизно 38 000 000 000 000 км від нас). Зараз такі планети почали виявляти завдяки вдосконаленим методам, найчастіше — на межі їхніх змог.

Станом на 6 липня 2014 року достеменно встановлене існування 1807 екзопланет у 1123 планетних системах, у 465 з яких — більш як одна планета[1]. Більшість з них є газовими гігантами на зразок Юпітера. На таких планетах не можуть розвиватися організми земного типу, а саме населеність екзопланет зрештою найбільше цікавить учених.

Тим часом, кількість «кандидатів» в екзопланети значно більша: за проєктом «Кеплер» на березень 2014 року числилося понад 2900 небесних тіл, що є потенційними екзопланетами, але задля офіційного потвердження їхнього статусу потрібна повторна регістрація наземними телескопами.

Історія відкриття[ред.ред. код]

Історично першим повідомленням про можливість існування планетної системи в иншої зірки була заява капітана Джейкоба (Capt. W. S. Jacob), астронома Мадрасськой обсерваторії (East India Company’s Madras Observatory), зроблена 1855 року. Він наголосив на «високій імоврності» перебування «планетарного тіла» в подвійній системі 70 Змієносця. У дев'ятдесяті роки ХІХ століття астроном Томас Дж. Дж. Сі з Чиказького университету й Військово-морська обсерваторія США потвердили наявність у системі 70 Змієносця несамосвітного тіла (безвидного супутника) з періодом обертання в 36 років, однак розрахунки Ф. Р. Мультона спростовують потвердження Сі, доводячи нетривкість подібної системи. Тому натепер (2014 рік) існування планетної системи в зірки 70 Змієносця не визнається наукою.

Перші спроби знайти планети поза Сонячною системою були пов'язані зі спостереженнями за положенням близьких зірок. Ще в 1916 році Едвард Барнард розгледів червону зірочку, яка «жваво» зміщувалася небом відносно инших зір. Небесники назвали її Летючою зорею Барнарда. Це одна із щонайближчих до нас зірок і за масою всемеро менша від Сонця. З уваги на це, вплив на неї планет, коли вони маються, повинний бути помітним. На початку 1960-х років Пітер Ван де Камп оголосив, що відкрив у неї супутник завбільшки з Юпітер. Однак 1973 року Джордж Ґейтвуд (тоді аспірант) з'ясував, що Зоря Барнарда рухається без коливань і, отже, масивних планет не має.

Наприкінці 1980-х багато груп астрономів почали систематичне вимірювання швидкостей щонайближчих до Сонця зірок, провадячи спеціяльний пошук екзопланет за допомогою високоточних спектрометрів. Перша позасонцева планета була знайдена канадцями Б. Кемпбеллом, Г. Волкером і С. Янґом 1988 року біля поморанчевого субгіганта Гамма Цефея A, але потвердили цей факт лише у 2002 році. У 1989 році надмасивна планета (або брунатний карлик) була знайдена Д. Латамом край зорі HD 114762. Проте її планетарний статус потвердили тільки 1999 року.

Уперше екзопланети були доповідно зареєстровані у нейтронної зірки PSR 1257+12. Їх відкрив астроном Алекс Вольщан 1991 року. Ці планети було визнано вторинними, тобто такими, які утворилися вже після вибуху наднової.

У 1995 році астрономи Мішель Майор та Дідьє Квелоц за допомогою надточного спектрометра зафіксували похит зірки 51 Пегаса з періодом 4,23 діб. Планета, що його викликає, нагадує Юпітер, але перебуває у безпосередній близькості від світила. У середовищі астрономів планети цього типу так і звуться — «гарячі юпітери» (згодом, шляхом вимірювання променевої швидкості зірок задля пошуку їхніх періодичних доплерівських змін було виявлено кількоро сотень екзопланет).

Зрозуміло, що старання дослідників були спрямовані на пошук планет, подібних до Землі. Першу таку планету було виявлено у серпні 2004 року, в системі зірки μ Жертовника[Джерело?]. Планета обертається навколо світила за 9,55 діб, відстань до зірки — 0,09 а. о., температура на поверхні — близько 900 K. Маса її оцінюється приблизно в 14 мас Землі.

2004 року було отримано перше зображення (в інфрачервоних променях) об'єкта-кандидата на екзопланету біля брунатного карлика 2M1207[2].

На початку 2005 року було відкрито наступні 12 планет. Серед них шість — газові гіганти. Серед інших шести одна є найменшою серед усіх відомих екзопланет. Вона вп'ятеро менша за розмірами від Плутон. Відкрити її допомогло те, що зірка, навколо якої оберталася планета — пульсар. Планета викликала періодичні нерівномірності випромінювання пульсара, завдяки чому її було знайдено.

13 листопада 2008 року вперше вдалося отримати зображення одразу цілої планетної системи — знімок трьох планет, що обертаються круг зірки HR 8799 у сузір'ї Пегаса. Це перша планетна система, відкрита поблизу гарячої білої зірки раннього спектрального класу (А5). Усі відкриті доти планетні системи (за винятком планет поблизу пульсарів) були виявлені навколо зір пізніших класів (F-M). Того самого дня також уперше вдалося виявити планету Фомальгаут b біля зірки Фомальгаут шляхом прямих спостережень.

2011 року Девід Беннетт з Університету Нотр-Дам (Індіана, США) оголосив на основі спостережень 20062007 років на 1,8-метровому телескопі Університетської обсерваторії Маунт-Джон у Новій Зеландії про відкриття за допомогою методи мікролінзування 10 поодинчих юпітероподібних екзопланет. Щоправда, дві з них можуть бути високоорбітальними супутниками найближчих до них зір.

У вересні 2011 року було оголошено про відкриття двох екзопланет KIC 10905746 b та KIC 6185331 b любителями астрономії в рамцях проєкту Planet Hunters, призначеного для анализи відомостей, зібраних телескопом «Кеплер». При цьому згадувалося про 10 кандидатів у планети, але натоді тільки два з них із достатньою мірою упевнености визначались ученими як екзопланети. Планети були знайдені добровільними участниками проєкту серед відомостей, які професійні астрономи з тих чи тих причин відсіяли і якби не допомога добровольців, зазначені небесні тіла, ймовірно, лишилися б невідкритими.

5 грудня 2011 року телескопом Кеплер була виявлена первша надземля в зоні, придатній для життя, — Kepler-22 b.

20 грудня 2011 року той самий прилад біля зірки Кеплер-20 розгледів перші екзопланети завбільшки з Землю та меньші — Kepler-20 e (радіусом 0,87 земного й масою від 0,39 до 1,67 мас Землі) та Kepler-20 f (0,045 маси Юпітера й 1,03 радіусу Землі).

22 лютого 2012 року науковці з Гарвард-Смітсонівського центру астрофізики на відстані 40 світлових років від Землі відкрили першу екзопланету з води — GJ 1214 b. Період обертання планети довколо зорі, — червоного карлика, — 38 годин, завдальшки від свого світила вона приблизно на 2 мільонів кілометрів. Температура на поверхні планети дорівнює близько 230 °C.

Майбутні програми пошуку[ред.ред. код]

Пошук екзопланет триває. На черзі наступні проекти:

Корот (COROT) (ЄКА) — на орбіту виводиться спеціалізований 30-сантиметровий космічний телескоп, що знімає криві блиску багатьох зірок у момент проходження перед ними планет. Очікуваний час запуску — жовтень 2006 р. Передбачається з його допомогою виявити десятки планет земного типу.

Кеплер (NASA) — запущений 7 березня 2009 року космічний телескоп системи Шмідта з діаметром об'єктива 0,95 м здатен одночасно відслідковувати 100 000 зірок. Планується виявити близько 50 планет, подібних до Землі, або ж близько 600 планет, що переважають у 2,2 разів Землю за розміром.

Близькі перспективи:

  • EChO — іде теоретичне пропрацювання проєкту. У разі схвалення ЕКА, запуск приблизно у 2022 році.

Також у дальшій перспективі очікується запуск оптичного інтерферометра SIM (NASA), систем інфрачервоних телескопів IRSI/DARWIN (ЄКА) і TPF (NASA).

Окрім космічних місій, у майбутньому планується поступ наземного інструментарію. До прикладу, на Європейському надзвичайно великому телескопі буде встановлене обладнання, здатне вивчати атмосферу екзопланет.

Методи пошуку екзопланет[ред.ред. код]

Більшість виявлених позасонячних планет лежать у межах 300 світлових років від Сонячної системи.
  1. Метода прямих спостережень — ми можемо побачити планету поряд з іншою зіркою, подібно до того, як бачимо планети нашої зоряної системи. Зробити це дуже складно через велетенський контраст яскравості між зіркою і планетою. Лише у листопаді 2008 року було опубліковано дві роботи про виявлені цією методою планети. Ба навіть у цьому випадку молоді планети було знайдено не за відбитим світлом зірки, а за власним тепловим випромінюванням.
  2. Астрометрична метода — найстаріший. Саме в такий спосіб учені вперше почали пошук планет поза Сонячною системою пів століття назад. Заснований на спостереженнях за змінами власного руху зорі під гравітаційним впливом планети. Хоча за допомогою астрометрії були вточнені маси деяких екзопланет, станом на 2009 рік зроблене тільки одне підтверджене відкриття[3]. Майбутнє цієї методи пов'язане з орбітальними місіями, такими як SIM.
  3. Метода транзитної фотометрії — пов'язана з проходженням планети на тлі зірки. Дозволяє визначити розмір, а в поєднанні з методом Доплера — щільність планет. На 2006 рік було виявлено лише 10 транзитних планет. На 2010 рік завдяки роботі проєкту СуперWASP їх уже більш як 30.
  4. Гравітаційне лінзування. Між спостережуваним об'єктом (зіркою, галактикою) та спостерігачем на Землі має бути інша зірка (вона відіграватиме роль лінзи), яка фокусує своїм гравітаційним полем світло від спостережуваної зіркової системи. Якщо у зірки-лінзи є планета, то з'являється несиметрична крива блиску та можлива відсутність ахроматичності. Ця метода має вкрай обмежене застосування. Вона чутлива до планет із малою масою, аж до земної. На 2006 рік відкрито 4 планети.
  5. Спектрометричне вимірювання радіяльної швидкості зірок (метода Доплера) — найрозповсюдженіша метода. За її допомогою можна виявити планети з масою, не меншою від кількох мас Землі, що розташовані поряд із зіркою, і планети-гіганти з періодами до ~10 років. Планета, обертаючись навколо зірки, немовби розгойдує її, і ми можемо спостерігати доплерівський зсув спектру.

Властивості екзопланет[ред.ред. код]

Порівняння Сонячної системи з системою 55 Рака
Очікувані розміри планет типу Надземля, залежно від їхньої маси й хемічного складу[4]. Приклади таких планет: Планета-океан; Залізна планета, Вуглецева планета.

Планети виявлено приблизно в 6% зірок, включених до програм пошуків. Їхня частка зростає в міру накопичення даних і вдосконалення техніки спостереження.

Більшість відкритих екзопланет — це планети-велетні (тому що планети інших типів виявити складніше). Останнім часом відкрито також кілька планет із масою, близькою до Нептуна й меншою.

Спостерігається залежність кількості планет-гігантів від вмісту важких елементів (металів) у зірках. Системи із планетами-гігантами зустрічаються також переважно в зірок сонячного типу (класів K5-F5), в той час як у червоних карликів їхня частка значно менша (у 200 спостережуваних червоних карликів наразі виявлено лише одну подібну систему). Останні відкриття, зроблені методою гравітаційного мікролінзування, свідчать про широку розповсюдженість систем із планетами середньої маси типу Урана й Нептуна замість газових велетнів. Це першою чергою стосується маломасивних зірок і зірок із низьким вмістом металів.

Для деяких планет отримано оцінку їхнього діаметру, що дозволяє визначити їхню щільність, а також робити припущення щодо наявності масивних ядер, що складаються з важких елементів. Європейські астрономи під керівництвом Трістана Ґійо (Tristan Guillot) з Обсерваторії Лазурового узбережжя (Франція), встановили, що при порівнянні щільності планет із вмістом металів у їхніх зірках є певна кореляція. Планети, сформовані навколо зірок, які є настільки ж багатими металом, як наше Сонце, мають маленькі ядра, тимчасом як планети, зірки яких містять удвічи-втричі більше металів, мають набагато більші ядра.

Одні з найзагадковіших — екзопланети поблизу нейтронних зірок.

Деякі планетні системи[ред.ред. код]

Назва зорі Кількість
екзопланет
Відомості про екзопланети Примітки
51 Пегаса 1 51 Пегаса b або Беллерофонт
υ Андромеди 4 4 екзопланети
ε Ерідана 2 можливо 2 екзопланети непідтверджено
55 Рака 5 відкрито більше п'яти екзопланет можливо сім
μ Жертовника 4 відкрито 4 екзопланети
47 Великої Ведмедиці 3 47 UMa b, 47 UMa c, 47 UMa d
γ Цефея 1 Гамма Цефея A b
Глізе 581 6 Глізе 581 bГлізе 581 g станом на 2010 рік
Глізе 876 4 Gliese 876 bGliese 876 e станом на 2010 рік
OGLE-TR-56 1 OGLE-TR-56 b
OGLE-2003-BLG-235/MOA-2003-BLG-53 1 OGLE-2003-BLG-235L b/MOA-2003-BLG-53L b
2M1207 1 екзопланета 2M1207 b можливо планемо
PSR 1257+12 3 відкрито 3 екзопланети
HD 10180 5 відкрито більше п'яти екзопланет[5] можливо сім
HD 188753 1 екзопланета HD 188753A b непідтверджена
HD 189733 1 екзопланета HD 189733 b
HD 209458 1 екзопланета HD 209458 b або Осіріс
HIP 13044 1 HIP 13044 b позагалактична[6]
WASP-1 1 екзопланета WASP-1b
WASP-2 1 екзопланета WASP-2b


Наслідки відкриття екзопланет[ред.ред. код]

Відкриття екзопланет дозволило астрономам виснувати: планетні системи — розповсюджене в космосі явище. Немає загальновизнаної теорії утворення планет[Джерело?], але тепер, коли з'явилась змога підбити статистику, ситуація в цій галузі змінюється на краще. Більшість виявлених систем досить відрізняється від сонячної — найрадше це пояснюється селективністю застосовуваних метод (найлегше виявити масивні коротко-періодичні планети). Планети, подібні до Землі, сучасними методами у більшості випадків виявити поки неможливо. Цікаво, що у зірки Епсилон Ерідана (яка разом з Тау Кита і Епсилон Індіанця вважається однієї із трьох найближчих до Сонця зірок, що підходять для існування життя, див. SETI) також виявлено планетну систему, хоча вірогідність цього відкриття поки залишається під сумнівом.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

Зовнішні посилання[ред.ред. код]