Меню

Каким Вы видите будущее человеческой цивилизации?

Технологическая экспансия по Галактике.
Отказ от технологической цивилизации. Биологическая эволюция на Земле в гармонии с другими видами.
Переход человечества от биологической сущности к другим формам существования.
Вымирание.
Какой либо иной путь, навязанный инопланетной цивилизацией.
Файловое хранилище:

 Обратная связь
Система Orphus
Отправить письмо администраторуОтправить SMS (СМС)администратору

323670109

 Статистика


Сейчас на сайте:

Гости: 2

Чат:
bob0X

 Форумы

lastforumНовая модель планеты Земля и Д... (92)
lastforumГеология о новой энергии (60)
lastforumПроисхождение нефти (71)
lastforumОбразование нефти. Теория Тара... (19)
lastforumГенератор Тарасенко (33)
lastforumКонкреционная модель планеты З... (41)
lastforumЕщё раз о гравитации (0)
lastforumНужно ли продолжение темы ГЕОЛ... (91)
lastforumГлобальное изменение климата (21)
lastforumБесшатунный двигатель С.С. Бал... (0)
lastforumНовая модель планеты Земля и Д... (90)
lastforumГеология о новой энергии (65)
lastforumКатастрофы в мире (7)
lastforumтемная энергия (2)
lastforumГенератор Тарасенко (54)

 Последние новости

lastnewsПослания инопланетян могут быть смертельно опасными
lastnewsКак будут вести себя люди, узнав о существовании пришельцев?
lastnewsЧто означает олимпийский флаг?
lastnewsТаким Марс вы ещё не видели! NASA выложило в Сеть потрясающее панорамное видео
lastnewsДоказано неизбежное вырождение людей
lastnewsПочему на стеклах зимой появляются узоры?
lastnewsВ Неваде тестируют ядерный реактор для марсианских миссий
lastnewsУдивительный полёт сквозь туманность Ориона
lastnewsВысоко над Юпитером: одни из последних кадров Juno
lastnewsПочему Новый год начинается с 1 января?
lastnewsЯдерный синтез без сверхвысоких температур: революция в энергетике
lastnewsПролетевший мимо Земли Оумуамуа назвали кораблем пришельцев
lastnewsМлечный Путь оказался смертоносным для инопланетных цивилизаций
lastnewsПочему в году 365 дней?
lastnewsОбнаружен первый в истории межзвездный астероид
lastnewsУченые подсчитали мощность компьютера размером с Вселенную
lastnewsВещество, из которого зародилась жизнь: новое открытие
lastnewsКак добыть кислород на Марсе?
lastnewsНазван способ распознать женскую ложь
lastnewsПочему Большая (и Малая) Медведица? Почему не Медведь? Только ли по-русски это так?
lastnewsНазвана причина невидимости инопланетян
lastnewsБлижайшая к Солнечной системе звезда может быть... украдена
lastnewsПочему листья меняют цвет осенью?
lastnewsКосмический телескоп Hubble обнаружил странный космический объект, относящийся к неизвестному ранее типу
lastnewsРаскрыта тайна строительства египетских пирамид
lastnewsСахар признали наркотиком
lastnewsРаскрыта главная причина неизбежного старения
lastnewsПервые свидетельства в пользу физической теории происхождения жизни
lastnewsCassini раскрыл последнюю тайну Сатурна
lastnewsПредставлены описания потенциальных инопланетян
lastnewsПольше напомнили, как она вместе с Гитлером развязала Вторую мировую войну
lastnewsКак доказать, что Земля круглая
lastnewsМузыка древних: что слушали в Шумере и Древней Греции
lastnewsА были динозавры-кроты?
lastnewsВ атмосфере Титана нашли аналоги клеточных мембран
lastnewsВ Крыму нашли останки «младенца-инопланетянина»
lastnewsНайден источник последнего инопланетного сигнала
lastnewsТихоходки переживут нас всех
lastnews«Звезда» российского производства появится на небе этим летом
lastnewsУчёные объяснили южные «белые ночи» из древнеримских хроник
lastnewsПочему ночные бабочки летят на свет?
lastnewsДревнее Солнце оказалось двойной звездой
lastnewsОбнаружена технологически развитая цивилизация древности
lastnewsПредложено неожиданное объяснение отсутствия внеземных цивилизаций
lastnewsВ Чили начали строить самый большой телескоп
lastnewsПочему киты стали большими?
lastnewsНазваны пять смертельных опасностей Марса
lastnewsМарс - гость из пояса астероидов?
lastnewsПочему развязываются шнурки?
lastnewsПредставлены первые результаты поиска внеземной жизни


 Комментарии

lastnewsЕсли пришельцы прилетят, то нам придётся объяснять...
lastnewsТеплопроводность твёрдых пород не столь высока, вс...
lastnewsА толкнул Джона Лилли на это изобретение запрет на...
lastnewsЧтобы получить ХЯС нужно понять приро-
ду я...

lastnewsсматрите inception клич из бездны 2012...
lastnews«Vision Mercedes-Maybach 6 соединяет теплый аналог...
lastnewsХорошо бы получить полную запись сырых данных этог...
lastnewsСтационарный метеор?...
lastnewsРано или поздно сигнал искусственного происхождени...
lastnewsМоя теория Потопа и Оледенения очень удачно попала...
lastnewsСпасал ее и СССР. В 1971г. когда в Америке был оче...
lastnewsПолучается,что именно Россия спасла США, а не благ...
lastnewsЛюди ведь приматы тоже!...
lastnewsМы Приветствуем Вас и всегда ждём на своём сайте.!...
lastnewsТаким образом, эта система неравенств не имеет реш...


 В поисках внеземных миров | Новости

Знаете ли Вы что ...
Египтяне брили брови, как признак траура, когда теряли любимую кошку.

Астро информер

Техномагия. Любая достаточно развитая технология неотличима от волшебства...
Проект "Ковчег". Чем вы лучше остальных 7 млрд. землян?


В поисках внеземных миров Версия для печати



В поисках внеземных миров

Вкруг солнц, бесчисленных и сходных
C огнистым улеем, там, в высоте,
В сверкании пространств холодных,
Вращаются, впивая дивный свет,
Рои трагических планет.

Эмиль Верхарн, цикл «Вечера» (в переводе В. Брюсова)


Первое достоверное сообщение о наблюдении планеты, расположенной близ другой звезды, прозвучало в конце 1995 года. Всего через десять лет за это достижение была вручена «Нобелевская премия Востока» — награда сэра Ран Ран Шоу (Run Run Shaw). Гонконгский медиа-магнат уже третий год дарит по одному миллиону долларов ученым, достигшим особых успехов в астрономии, математике и науках о жизни, включая медицину.

Профессор М. Майор
Профессор Дж. Марси
Профессор М. Майор из Женевского университета (Швейцария), открывший в 1995 году первую экзопланету.
Профессор Дж. Марси из Университета Калифорнии в Беркли возглавляет группу "охотников за экзопланетами".
Известные ученые, чье имя "связано" с изучением экзопланет

Лауреатами 2005 года по астрономии стали Мишель Майор из Женевского университета (Швейцария) и Джеффри Марси из Университета Калифорнии в Беркли (США), получившие премию на торжественной церемонии в Гонконге из рук самого ее учредителя — 98-летнего господина Шоу. За время, прошедшее после обнаружения первой экзопланеты, исследовательские группы, возглавляемые этими учеными, открыли десятки новых удаленных планет, причем на долю американских астрономов во главе с Марси пришлось 70 из первых 100 открытий. Этим они взяли своего рода реванш у швейцарской группы Майора, которая в 1995 году на два месяца опередила американцев с сообщением о самой первой экзопланете.


Инопланетные системы

Поиски планет у иных звезд (внешних планет, экзопланет) начались задолго до того, как у астрономов появились совершенные средства, позволяющие увидеть «невидимое».

Обычно изучались системы, состоящие из двух объектов. Одним объектом при этом была видимая звезда, вторым объектом — невидимая. Невидимый объект оказывает влияние на движение видимой звезды и тем самым обнаруживает себя. Разными исследователями в разное время изучались более десятка двойных систем. Оказалось, что в большинстве случаев невидимыми компаньонами видимых звезд являются тоже звезды или субзвезды. Но все-таки у двух систем компаньонами звезд, по мнению астрономов, являются самые настоящие планеты.

Одна из этих двух звезд — «летящая» звезда Барнарда, которая имеет очень большую угловую скорость движения. Астроном Ван-де-Камп проанализировал информацию о положении этой звезды более чем за 60 лет, начиная с 1916 года. Тщательный анализ показал, что на 2400 фотопластинках содержатся свидетельства изменения положения звезды, которые повторяются с периодом в 25 лет. Эти изменения могли быть обусловлены только ее обращением вокруг общего центра тяжести всей системы (звезда плюс невидимые для нас планеты). Звезда находится от нас на расстоянии 1,81 парсек. Масса ее невелика и составляет 14% от массы Солнца — поэтому она легко поддается действию на нее планет, в результате чего изменяется ее скорость. Расчеты показывают, что эти изменения в движении вызываются двумя планетами, массы которых составляют 80% и 40% массы Юпитера. Периоды обращения этих планет должны быть равны 11,7 и 26 лет. Впрочем, интерпретация этих данных до сих пор вызывает споры. Создана модель, при которой аналогичное смещение звезды Бернарда могут вызывать три планеты, но с другими характеристиками.

Пейзаж на гипотетической планете в двойной системе V4046 в созвездии Стрельца. © Don Dixon с сайта cosmographica.com

На основании похожих наблюдений сделали вывод, что планеты имеются и у компонента А двойной звезды 61 Лебедя, находящейся от нас на расстоянии 3,4 парсек. Еще раньше были выдвинуты гипотезы о существовании планет вблизи звезд Проксима Центавра, Крюгep 60A и 70 Змееносца.

Однако настоящая революция в деле поиска планет у иных звезд произошла в начале 1990-х годов.

В 1992 году американские астрономы Апекс Вольштан и Дейл Фрейл с помощью 300-метрового радиотелескопа, расположенного в местечке Аресибо (Пуэрто-Рико) обнаружили в созвездии Девы новый пульсар, получивший в звездном каталоге обозначение RSR 1257+12.

На планете у пульсара PSR 1257+12. © Lynette R. Cook

Пульсарами, как известно, называются сверхплотные нейтронные звезды, от которых исходит излучение в виде серии последовательных и очень четких радиоимпульсов. В данном конкретном случае ученые обнаружили довольно старую (возраст ее около миллиарда лет) нейтронную звезду. Вращается она очень быстро, делая 161 оборот в секунду. Причем в серии излучаемых импульсов время от времени наблюдались какие-то сбои. Проанализировав их, астрономы обнаружили двойную периодичность — 66,5 и 98,2 дня. Причиной периодического сбоя радиоимпульсов, по мнению исследователей, являются две планеты, обращающиеся вокруг пульсара и время от времени перекрывающие поток радиосигналов собственными телами.

Планетная система, открытая американцами, не является чем-то уникальным. Татьяна Шибанова, сотрудница ФИАНа имени Лебедева, работая на радиотелескопе в Пущине, обнаружила две планеты у пульсара PSR 0329+54.

Интересное открытие в этом ряду сделали астрономы Харви Ричер и Стейнн Сигурдссон, работающие с орбитальным телескопом «Хаббл». Они обнаружили газообразную и довольно массивную планету у пульсара PSR B1620-26, который находится на расстоянии 3800 парсек от Земли, в звездном скоплении М4. Особенность этой планеты в том, что ее возраст составляет 12,713 миллиардов лет, а значит, она сформировалась почти сразу после Большого Взрыва, в юной Вселенной. Не удивительно поэтому, что и назвали эту невероятную планету по имени библейского патриарха — Мафусаил.

Его масса, определенная по влиянию на пульсар, составляет 2,5 ± 1 масс Юпитера, иначе говоря, это газовый гигант. По всей видимости, его радиус близок к радиусу Юпитера, являющегося естественным пределом для массивных газовых планет (коричневые карлики имеют примерно тот же радиус, радиус самой маломассивной звезды главной последовательности, известной на данный момент, всего на 16% больше радиуса Юпитера). Химический состав звезд, образующих скопление М4, отличается от солнечного. Это очень древние звезды, и тяжелых элементов в них примерно в 20 раз меньше, чем на Солнце. По всей видимости, химический состав Мафусаила тоже резко обеднен тяжелыми элементами, т.е. он состоит почти целиком из водорода и гелия.

Итак, Мафусаил вращается вокруг белого карлика и миллисекундного пульсара. Видимая (с Земли) звездная величина белого карлика +24, что при расстоянии 3800 пк до скопления дает абсолютную звездную величину этой звезды +11,1. Его светимость в 331 раз меньше светимости Солнца.
На расстоянии 23 а.е. его видимая звездная величина будет составлять -13,2!
Белый карлик в небе Мафусаила будет светить всего лишь чуть ярче полной Луны и выглядеть яркой голубовато-белой звездой. Если бы не пульсар, Мафусаил был бы погружен в вечную ночь.

Миллисекундный пульсар - очень старая нейтронная звезда, повторно сильно раскрученная падением вещества звезды-компаньона (белый карлик - остаток этой звезды). Аккреция закончилась примерно 480 млн. лет назад, и теперь светимость пульсара сравнительно невелика. На глубоких снимках М4, где и был обнаружен белый карлик - орбитальный партнер пульсара - самого пульсара нет. Значит, оптическое излучение пульсара как минимум в несколько раз слабее оптического излучения белого карлика. В основном пульсар теряет энергию, излучая пульсарный ветер - мощные потоки заряженных частиц, в основном электронов и позитронов, образующихся в его магнитосфере и ускоренных в ней до релятивистских энергий. В потоках пульсарного ветра генерируются всплески радиоизлучения, регистрируемые на Земле. Там же возникает жесткое ультрафиолетовое и рентгеновское нетепловое излучение пульсара.

Плоскость орбиты Мафусаила наклонена под углом 55 градусов к лучу зрения и с данной плоскостью не совпадает. Значит, большую часть времени Мафусаил будет облучаться белым карликом и некой "постоянной" (и очень небольшой) долей излучения пульсара, а дважды в течение орбитального периода, там, где плоскость его орбиты пересекает плоскость излучения пульсара, попадать под яростный пульсарный луч.

По-видимому, альбедо планеты в области дальнего ультрафиолета и рентгена близко к нулю (соответствующие кванты не отражаются, а поглощаются атомами в процессе их ионизации). В этом случае средняя температура планеты будет равна 128К или -145С (здесь не учитываются внутренние источники тепла, которые, возможно, за 12 миллиардов лет уже иссякли). Если какая-то часть энергии не поглощается, а рассеивается, то средняя температура будет чуть ниже, в районе 100-110К. Вместе с тем слишком низкой она тоже быть не может! Мафусаил находится в шаровом скоплении, и суммарное излучение звезд скопления нагреет его атмосферу до 55-60К.
Температура фона неба за пульсаром составляет 55,5К, это явно следствие излучения звезд М4.

Итак, большую часть своего года Мафусаил нагревается излучением белого карлика, суммарным излучением звезд М4 и имеет температуру 60-80К. При таких температурах планета будет окутана легкими облаками из замерзшего метана, которые (в сочетании с релеевским рассеянием света белого карлика в прозрачной атмосфере) придадут ей глубокий темно-голубой цвет. Глубокая синева и легкие облака сделают ее похожей на планету Нептун.

Однако дважды за орбитальный период, иначе говоря, каждые 50 лет, Мафусаил на несколько месяцев попадает под яростный пульсарный луч. На верхнюю атмосферу планеты обрушивается пульсирующий поток релятивистских электронов и позитронов вместе с жестким (рентгеновским) излучением пульсара. Коротковолновое излучение ионизирует атомы водорода и гелия верхней атмосферы, образуя плотную горячую ионосферу планеты. Метановые облака испаряются и рассеиваются. Температура атмосферы повышается в несколько раз.

При рекомбинации атомы излучают в линиях, в том числе и в оптической области спектра. Водород излучает в линиях Бальмеровской серии, самой мощной из которых будет линия Нальфа (656 нм) в красной части спектра. У гелия довольно много линий в оптической части спектра, но самые интенсивные из них это:
389 нм (фиолетовая) - относительная интенсивность 5,
447 нм (синяя) - относительная интенсивность 2,
502 нм (зеленая) - относительная интенсивность 1,
588 нм (желтая) - относительная интенсивность 5,
668 нм (оранжевая) - относительная интенсивность 1,
707 нм (красная) - относительная интенсивность 2.

Судя по всему, суммарное излучение в линиях гелия вызвало бы у человека ощущение белого цвета или близкое к нему. Так что вклад гелия в окрашивание неба Мафусаила невелик и цвет неба будет определяться бальмеровской (альфа) линией водорода. Верхняя атмосфера Мафусаила будет люменисцировать, как экран телевизора, окрашивая небо в призрачный розовый цвет.

Видимо, у Мафусаила есть магнитное поле. Его недра состоят из жидкого металлического водорода, подобно недрам Юпитера. Жидкий металлический водород - прекрасный проводник. Если планета за 12 миллиардов лет сохранила свое быстрое вращение (а почему бы и нет?), Мафусаил будет окружать мощная магнитосфера. Под влиянием магнитосферы потоки релятивистских электронов и позитронов будут вторгаться в атмосферу планеты лишь в зоне магнитных полюсов, окрашивая небо огненно-ярким полярным сиянием и прогревая ее именно в этих зонах - до сотен (а может, и до тысячи) кельвинов. При взгляде из космоса планета будет окутана розоватой дымкой пылающей ионосферы с яркими кольцами вокруг магнитных полюсов.

Так представляет себе Мафусаил художник Алексей Корецкий

М4 - ближайшее к Солнцу шаровое скопление. Расстояние до него составляет 3800 пк, его угловой диаметр около 22', оно включает в себя несколько сотен тысяч звезд (для определенности будем считать, что их там 300000 штук). На расстоянии 3800 пк угловой диаметр 22' соответствуют 5016000 а.е. или 24,3 пк. Это дает среднюю звездную плотность в скоплении 40,4 звезды на кубический парсек. В центре скопления (где сейчас и находится Мафусаил) звездная плотность в десятки раз выше. Пусть она составляет 1000 звезд на кубический парсек. Тогда среднее расстояние между звездами составит 0,1 пк или 20 тыс. а.е. В сияющем ночном небе Мафусаила будет множество звезд, ярчайшие из которых будут достигать -6, -7 звездной величины (в несколько раз ярче Венеры!) Получается, что ночное небо Мафусаила не так уж сильно отличается от его дневного неба. Конечно, белый карлик - крохотное местное солнышко - будет заметно ярче других звезд (видимая звездная величина -13,2), но разница между ним и ярчайшими ночными звездами будет совсем не так велика, как между Луной и Солнцем или между Луной и Венерой в небе Земли. Учитывая, что ярких и неярких звезд в небе Мафусаила очень много, а белый карлик один, освещенность на дневной и ночной стороне планеты будет различаться всего в несколько раз.

Скорее всего, у Мафусаила нет спутников. Сформированная из вещества, бедного тяжелыми элементами, планета могла иметь ледяные спутники на заре своего существования. Но многочисленные вспышки сверхновых в М4 и мощное излучение аккрецирующего пульсара давно испарили все льды. Могло остаться несколько каменных спутников размером в одну-две сотни километров, но, наверное, нет и их. Также в окрестностях пульсаров, скорее всего, нет и жизни. Ведь пульсары представляют собой доживающие свой век звезды, выбрасывающие жесткое излучение чудовищной силы.


Пейзаж на Gliese 581 c. © Walter Myers

Одна из ближайших экзопланет обнаружена у звезды эпсилон Эридана, на расстоянии 10,5 св. лет от Солнца. Она чуть меньше Юпитера и обращается на расстоянии 3,3 а.е. от звезды чуть менее массивной и менее горячей, чем Солнце. Лишь в одном случае (звезда HD 209458) Земля оказалась почти в плоскости орбиты экзопланеты (i = 85,2 град.). Поэтому астрономы систематически (дважды в неделю) наблюдают прохождение экзопланеты перед звездой, вызывая мелкие (1,5%) затмения. Это позволило очень точно установить орбитальные и физические параметры планеты и звезды. В частности, имея массу 0,69 Мю, планета в 1,54 раза больше Юпитера по размеру. Это не удивительно, если учесть, что она обращается на расстоянии всего 0,045 а.е. от звезды, немного более массивной и яркой, чем наше Солнце. В таком положении планета должна быть весьма горячей и иметь протяженную атмосферу.
Планетная система, похожая на нашу, вращается вокруг звезды 55 Рака в одноименном созвездии. Ранее уже было известно об одной планете у этой звезды, также обнаруженной Батлером и Марси в 1996 году. Первая планета этой системы, расположенной в 41 световом годе от Земли, - газовый гигант, немногим меньше Юпитера, вращающийся от звезды на расстоянии в десять раз меньшем, чем от Земли до Солнца. Новая планета находится в пять раз дальше от звезды. Таким образом, по своим пропорциям новая система похожа на нашу. Согласно расчетам Грега Лафлина из Калифорнийского университета, планета размером с Землю вполне могла бы обращаться между двумя газовыми гигантами, это подтверждают и фактические измерения параметров этой системы.

В результате многолетних наблюдений за движением яркой звезды в созвездии Часы (Horologium) получено доказательство обращения вокруг нее планеты-гиганта с массой в 2,26 раз больше Юпитера. Сама звезда iota Horologium (iota Hor) очень похожа на Солнце: ее масса - 1,03 солнечной, спектр G0, а расстояние до нее всего 56 св.лет. Имея яркость 5,4 звездной величины, она заметна на небе невооружённым глазом. Эту звезду в числе сотен других солнцеподобных звезд начали наблюдать еще в 1992 г.

Для измерения скорости столь яркой звезды хватало скромного 1,4-метрового телескопа. Но когда в 1997 г. стало ясно, что у нее есть планета, к наблюдениям подключили более мощные инструменты.  Еще два года потребовалось международной команде астрономов для уточнения орбиты открытой планеты. Оказалось, что iota Hor b движется по заметно вытянутой орбите с эксцентриситетом 0,16. Если бы она находилась в Солнечной системе, ее орбита в перигелии касалась бы орбиты Венеры, а в афелии - орбиты Земли.

Также были обнаружены признаки существования воды в атмосферах планет на орбитах других звёзд. Одна из трех планетарных систем находится на орбите ипсилон-Андромеды и удалена на 50 св. лет. В этой системе обнаружены три планеты, масса которых, пропорциональна массе Юпитера в 0.7, 2.1 и 4.6 раза. Эти планеты - газовые гиганты, хотя возможно, что в состав системы входят до сих пор не обнаруженные малые планеты, похожие на Землю.

Были также замечены зигзаги в движении пятой от Солнца звезды Лаланд-21185. Сейчас получены веские доводы, что вокруг этой звезды обращаются две планеты: одна с периодом 30 лет (масса 1,6 Мю, радиус орбиты 10 а.е.) и вторая с периодом 6 лет ( 0,9 Мю, 2,5 а.е.). Для подтверждения этого открытия ведутся наблюдения.

Рассвет на Gliese 876 d.

Изучение окрестностей карликовой звезды Gliese 876 ( лишь в 15 св. годах от нас), в созвездии Водолея дало интересные результаты. Здесь в январе 2001 г. обнаружились сразу две неизвестные до сих пор планеты, движущиеся в резонансе ( за время, пока одна планета совершает на внутренней орбите два оборота вокруг звезды, внешняя делает точно один ). Такая система достаточно не стабильна, и видимо раньше у звезды было больше планет, но в ходе эволюции некоторые планеты были выброшены за пределы системы, а другие наоборот значительно приблизились к звезде.

Планета у
звезды 70 Девы. © John Whatmough

В 123 св. годах от нас, около солнцеобразной звезды HD 168443 в созвездии Змеи находится минимум две планеты, одна из них газовый гигант по меньшей мере в 17 раз превышает массу Юпитера, и поэтому должна считаться коричневым карликом, но её орбита 2,73 а.е. с периодом около 5 земных суток находится в газово-пылевом диске слишком близко от основной звезды, что противоречит теории образования планет.

Орбитальная диаграмма системы 47 UMa  наложенная на диаграмму нашей Солнечной системы Средняя орбита другой планеты - 45 млн км, с периодом 58 земных суток. Общепризнано, что планеты образуются в газово-пылевом диске, вращающемся вокруг новорожденной звезды. Согласно вычислениям, они не должны более чем в 10 раз превышать массу Юпитера, пока полностью не расчистят окружающее их пространство от частиц и газов. Возможно планета-гигант образовалась вне этой системы и недавно была захвачена гравитационным полем звезды - пока не ясно.

В августе 2001 года нашли планету размером в три четверти размера Юпитера, вращающуюся вокруг звезды 47 Ursae Majoris (47 UMa) в созвездии Большой Медведицы. Ранее у этой звезды уже была обнаружена планета размером в 2.5 раза больше размера Юпитера. Обе планеты вращаются по почти круговым орбитам и в нашей Солнечной системе располагались бы между орбитами Марса и Юпитера.

Большинство из уже найденных на сегодняшний день планет имеют короткие периоды обращения и эксцентричные (сильно вытянутые) орбиты, находящиеся очень близко к звезде. Сейчас, с улучшением чувствительности наблюдений, астрономы начали обнаруживать планеты с большими периодами обращения, т.е. планетные системы, более похожие на нашу Солнечную систему. Точность измерения лучевой скорости звезды здесь достигала 3 метров в секунду.

Открытие планет с круговыми орбитами очень интересно, так как они встречаются очень редко. Из уже найденных планет с орбитальными периодами больше одного месяца только HD 27442 и Ursae Majoris являются системами с круговыми орбитами. Таким образом, мы можем оценить, что лишь около 5 % планетных систем имеют круговые орбиты. Звезда 47 UMa представляет собой жёлтую звезду класса G0, очень похожую на Солнце, с возрастом около 7 млрд. лет и расположенную на расстоянии 51 св. лет от нас.

Период обращения внешней планеты составляет 7,1 года, а внутренней, большей планеты около 3 лет. Среднее расстояние от звезды до внутренней планеты = 2,09 а.е. (астрономических единиц), внешняя планета удалена от звезды на расстояние в 3.73 а.е. В пригодной для жизни зоне вокруг звезды (чему в нашей солнечной системе соответствуют орбиты между Венерой и Марсом) отсутствуют большие газообразные планеты. Это значит, что в этой зоне могут находиться и Земле-подобные малые планеты, которые мы пока не видим, но возможно увидим, когда NASA запустит новое поколение космических телескопов - охотников за планетами. В любом случае в ближайшие годы нас ожидает ещё много интересных открытий.

Ученые уверены, что в нашей галактике находится до миллиарда планет, похожих на Землю и пригодных для поддержания земных форм жизни. В двухстах миллиардах звездных систем нашей галактики существует огромное число миров, которые в случае чего вполне смогут приютить землян. Однако все это только теоретические догадки. Получить точные доказательства того, что во вселенной есть планеты, у которых одинаковые с нашей планетой размеры и температура поверхности, можно будет только с появлением мощных телескопов.

TOP-10 экзопланет


10 БЛИЖАЙШИХ ПЛАНЕТНЫХ СИСТЕМ
спектральный
            класс K2 V
HD 22049
3.2 пк
спектральный
            класс M2,5 V
GJ 674
4.54 пк
спектральный
            класс M4 V
Gliese 876
4.72 пк
спектральный
            класс M1 V
HD 204961
4.93 пк
спектральный
            класс M8 V
VB 10
5.83 пк
спектральный
            класс M3 V
Gliese 581
6.26 пк
спектральный
            класс M1 V
GJ 667C
6.97 пк
спектральный
            класс A3 V
HD 216956
7.7 пк
спектральный
            класс G5 V
HD 115617
8.5 пк
спектральный
            класс M3 V
GJ 849
8.8 пк


10 САМЫХ ЛЕГКИХ ПЛАНЕТ
очень теплая земля
Gliese 581 e
1.9
массы Земли
ледяная земля
MOA-2007-BLG-192-Lb
3.1
массы Земли
горячая земля
HD 40307 b
4.1
массы Земли
очень теплая земля
HD 156668 b
4.1
массы Земли
горячая земля
CoRoT-7 b
4.7
массы Земли
горячая земля
61 Virgo b
5
массы Земли
*
OGLE-05-390L b
5.4
массы Земли
теплая земля
Gliese 581 c
5.4
массы Земли
горячая земля
HD 215497 b
5.4
массы Земли
очень теплая земля
Gliese 876 d
5.7
массы Земли


10 ПЛАНЕТ С НАИБОЛЬШИМ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТОМ
эксцентричный теплый
            гигант
HD 80606 b
0.9336
эксцентричный
            прохладный гигант
HD 20782 b
0.92
эксцентричный
            прохладный гигант
HD 4113 b
0.903
эксцентричный теплый
            гигант
HD 156846 b
0.847
эксцентричный
            холодный гигант
HD 45350 b
0.78
эксцентричный
            холодный гигант
HD 30562 b
0.76
эксцентричный
            прохладный гигант
HD 222582 b
0.76
эксцентричный
            холодный гигант
HD 20868 b
0.75
эксцентричный
            холодный гигант
HD 86226 b
0.73
эксцентричный очень
            теплый гигант
iota Draconis b
0.712


СИСТЕМЫ, НАИБОЛЕЕ ПОХОЖИЕ НА СОЛНЕЧНУЮ СИСТЕМУ
спектральный класс G0 V
HD 95128
спектральный
            класс G8 IV
HD 117207
спектральный
            класс G5 V
HD 30177
спектральный
            класс G5 V
HD 4208
спектральный
            класс G4 V
HD 37124
спектральный
            класс K0 V
HD 114783
спектральный
            класс K0 V
HD 128311

Сводная таблица внесолнечных планет

Список планетных систем

Если бы мы современными средствами наблюдали Солнечную систему издалека, мы бы обнаружили лишь два газовых гиганта, Юпитер и Сатурн. Они движутся по орбитам, близким к круговым, т.е. с малым эксцентриситетом. Зона, близкая к звезде (ближе орбиты Юпитера), лишена массивных газовых планет, а планеты земного типа у других звезд мы пока увидеть не в состоянии.
Поэтому в качестве систем, похожих на Солнечную, были выбраны системы, чьи планеты движутся по орбитам с малым эксцентриситетом, и не имеющие заметных (т.е. массивных) планет в зоне эффективной земной орбиты.

Технология идентификации

Первым разглядеть в телескоп планеты возле других звезд пытался голландский математик и астроном Христиан Гюйгенс еще в XVII веке. Однако он ничего не смог найти, поскольку эти объекты не видны даже в мощные современные телескопы. Находятся они невероятно далеко от наблюдателя, размеры их по сравнению со звездами невелики, отраженный свет — слабый. И, наконец, расположены они близко от своей родной звезды. Вот почему при наблюдениях с Земли заметен лишь ее яркий свет, а тусклые точки экзопланет просто «тонут» в его сиянии. Из-за этого планеты за пределами Солнечной системы долгое время оставались нераспознанными.

В существовании экзопланет можно убедиться косвенными методами. Об их наличии свидетельствуют как аномалии движения материнских звезд, так и специфические особенности их излучения.

Движением светил на земном небосводе занимается древнейшая ветвь астрономии — астрометрия. Этой науке по силам находить звездные спутники-невидимки: звезда, обладающая космическим компаньоном, и ее спутник обращаются вокруг общего центра масс, и смещение звезды при наличии прецизионной угломерной аппаратуры можно зарегистрировать. Легче всего обнаружить планету, если звезда обладает заметным собственным движением (смещается на земном небосводе относительно других звезд). Еще в 1844 году немецкий астроном Фридрих Бессель пришел к выводу, что мельчайшие аберрации собственного движения Сириуса указывают на наличие у него спутника. Правда, им оказалась не планета, а звезда — точнее, белый карлик (второй по счету в истории астрономии), — которую спустя 18 лет рассмотрел в телескоп американец Алван Кларк.

Внесолнечные планеты начали систематически искать именно астрометрическими методами. Первым в этом деле, как Вы могли прочитать выше, стал переселившийся в США голландец Пиет Ван де Камп. В 1938 году он стал периодически фотографировать несколько специально выбранных звезд на 61-сантиметровом телескопе Спроуловской обсерватории в штате Пенсильвания. Шестью годами позже он заявил об открытии странного небесного тела, которое при желании можно было счесть кандидатом на роль экзопланеты.

Произошло это так. Де Кампа особенно заинтересовала тусклая звезда в созвездии Змееносца, которую в 1916 году прославил на весь мир американский астроном Эдвард Эмерсон Барнард. На основе многолетних наблюдений он показал, что этот красный карлик обладает рекордным собственным движением, ежегодно смещаясь на 10,3 угловой секунды. К тому же он расположен очень близко к Солнцу, всего 5,96 светового года (ближе лишь Альфа Центавра). Де Камп вполне логично решил поискать планетную свиту звезды со столь уникальными характеристиками и вскоре пришел к заключению, что не ошибся. В 1944 году он доложил на заседании Американского философского общества, что звезда Барнарда обладает несветящимся компаньоном, масса которого в 60 раз больше массы Юпитера. Для планеты многовато, а для звезды недостаточно. Де Камп проявил осторожность и назвал свое гипотетическое тело просто объектом промежуточной массы.

Де Камп не первым выступил с подобным анонсом. В 1943 году его коллега по Спроуловской обсерватории Кай Ааге Стрэнд и астрономы из обсерватории Маккормака Дирк Рейл и Эрик Холмберг сделали аналогичные заявления. Стрэнд сообщил об открытии у звезды 61 Лебедя компаньона массой в 16 Юпитеров, а Рейл и Холмберг обнаружили тело в полтора раза легче, принадлежащее двойной звездной системе 70 Змееносца. Однако эти заявки не удалось подтвердить, и авторы от них отказались. А вот де Камп не сдался. В 1963 году он сообщил, что абсолютно уверен в наличии у звезды Барнарда холодного спутника, но снизил его массу до 1,6 юпитерианской. Чуть позже он подарил ей еще одну планету меньшего калибра. Следует заметить, что эти выводы не однократно подвергались сомнению.

Мы уже упоминали, что первый успех в поиске экзопланет достался не оптике, а радиотехнике. Впрочем, это естественно. Как известно, в космосе хватает источников строго периодических радиосигналов — радиопульсаров (это быстро вращающиеся нейтронные звезды, обладающие сильным магнитным полем). Генерируемые на их магнитных полюсах мощные направленные пучки радиоволн описывают в пространстве конические поверхности. Если на такой поверхности оказывается наша планета, луч пересекает ее на каждом обороте. Излучение регистрируют на Земле в виде периодических импульсов, из-за чего и сами источники называют пульсарами. Если вокруг пульсара обращаются планеты, то они своим притяжением чуть-чуть меняют характер его вращения и вызывают осцилляции принимаемого на Земле радиосигнала.

Планетные свиты искали у пульсаров с начала 1970-х. Но только в 1992 году работавшие в США поляк Александр Волщан и канадец Дэйл Фрей доказуемо обнаружили две планеты, обращающиеся вокруг миллисекундного пульсара PSR 1257+12, отдаленного от Солнца на 980 световых лет. Позднейшие вычисления показали, что планет не две, а три. Самая легкая из них вдвое тяжелее Луны, массы остальных равны 4,3 и 3,9 массы нашей планеты. Конечно, они не годятся на роль прибежища жизни любого мыслимого типа.

Судя по всему, пульсары не богаты планетами. Во всяком случае, позднее радиоастрономам удалось обнаружить лишь еще одного представителя этого семейства. Им оказался пульсар PSR 1620-26, вокруг которого обращается тело массой в два с половиной Юпитера. И совершенно очевидно, что аппаратура, с помощью которой были сделаны эти открытия, работает исключительно для пульсаров и не годится для поиска несветящихся спутников обычных звезд.

В аспекте поиска инопланетных форм жизни куда больший интерес представляют планетные системы у звезд, подобных нашему светилу. Здесь для обнаружения планет чаще всего используется эффект Доплера.
Звезда, имеющая планету, испытывает колебания скорости «к нам — от нас», которые можно измерить, наблюдая доплеровское смещение спектра звезды. На первый взгляд это представляется весьма трудной задачей. Под действием Земли скорость Солнца колеблется на сантиметры в секунду. Под действием Юпитера — на метры в секунду. При этом заметное расширение спектральных линий звезды соответствует разбросу скоростей в тысячи километров в секунду. То есть даже в случае с Юпитером следует измерять смещение спектральных линий на тысячную долю от их ширины! И все же эта задача была блестяще решена.

Новейший метод поиска планет основан на наложении спектра звезды на сильно изрезанный линиями калибровочный спектр. Для калибровки используются пары йода в ячейке, помещаемой перед спектрометром. Температура ячейки поддерживается строго постоянной. Спектрометр выдает суперпозицию двух сильно изрезанных спектров поглощения — звезды и йода. Небольшие смещения спектра звезды приводят к изменениям суперпозиции на всех частотах, что значительно увеличивает точность измерения. В результате удалось получить точность 3 м/с — скорость человека, бегущего трусцой. Сейчас точность инструментов уже приближается к 1 м/с — то есть к скорости идущего человека.

Кривая радиальной скорости звезды 51 Пегаса — первое подтвержденное открытие экзопланеты.Именно этим методом воспользовались швейцарские астрономы Мишель Майор и Диди Килоз, обнаружив изменение спектра у звезды 51 Пегаса, очень похожей на наше светило и находящейся от нас на расстоянии 14,7 парсек. Вскоре это открытие подтвердили и американские астрономы Джеффри Марси и Пол Батлер.Расчеты показали, что периодические изменения радиальной скорости имеют амплитуду 120 м/с и, скорее всего, вызваны планетой, имеющей массу, вдвое меньшую, чем Юпитер. Вращается эта планета очень близко от своей звезды — на расстоянии всего 0,05 астрономической единицы (в двадцать раз ближе, чем Земля от Солнца!).

Такая дистанция вызвала недоумение астрономов. На столь малом расстоянии, согласно современным теориям формирования планетных систем, не могла образоваться ни гигантская газовая планета, подобная Юпитеру, ни «каменная» больших размеров.

Пытаясь привести практические наблюдения в соответствие с теорией, исследователи выдвинули такое предположение, что некогда планета образовалась на расстоянии в 100 раз большем. Но потом ее могло сместить с законного места столкновение с каким-либо небесным телом (например, с астероидом) или гравитационное влияние другого спутника 51 Пегаса — звезды сравнительно небольших размеров.

Почти сразу после швейцарцев, открытие подтвердила группа из Сан-Франциско, которая впоследствии вырвалась в лидеры по числу открытых планет.

Первые кривые измерений радиальной скорости были простыми синусоидами, что соответствует круговым орбитам планет. Однако вскоре обнаружились более сложные кривые — с быстрым подъемом и медленным спуском.

Джеф Марси, лидер группы из Сан-Франциско, рассказывал про впечатление, которые произвела на них первая из этих асимметричных кривых. До того, хоть планетная гипотеза колебаний радиальной скорости и была убедительной, оставались сомнения: может быть это просто «дыхание» звезды — периодические расширения и сжатия ее оболочки. Но после того, как несинусоидальная кривая отлично «подогналась» вытянутой кеплеровской орбитой планеты, все сомнения отпали.

Кстати, именно группе Марси принадлежит честь открытия планетной системы у звезды 47 Большой Медведицы. Наблюдения и последующие расчеты показывают, что у этой звезды, находящейся от нас на расстоянии 13,5 парсек, имеются две планеты: первая из них по своим размерам более чем вдвое превышает Юпитер и отстоит от звезды на 2,1 астрономических единицы, а вторая, чуть меньше Юпитера, — на 3,73 астрономических единицы. Столь большие планеты, скорее всего, являются газовыми гигантами, и на них невозможны формы жизни, похожие на земные. Однако у таких планет должны быть многочисленные спутники, на которых вполне может существовать вода в жидком виде, а значит, и основа для возникновения жизни.

Еще одну систему из того же ряда группа Марси открыла у звезды 70 Девы, отстоящей от нас на 22 парсека. Там имеется планета, масса которой в 6,6 раз больше, чем у Юпитера, а радиус орбиты — 0,43 астрономических единицы. Ученые уверены, что такая планета просто обязана иметь спутники размером с Марс или Землю — эти спутники получают достаточно тепла от своего центрального светила и от планеты-гиганта для того, чтобы вода на их поверхности никогда не замерзала и могла зародиться жизнь.

А вообще на сегодняшний день (март 2010 г.) официально объявлено об открытии 420 планет в 357 планетных системах (обновлённую статистику смотрите здесь)!

Можно ли увидеть эти планеты? Или их присутствие определяется только по доплеровским смещениям в спектре? В принципе (а с недавнего времени и на практике) это вполне решаемая задача — был бы телескоп помощнее да матрица почувствительней.

Первая экзопланета, зарегистрированная с помощью прямого наблюдения в видимом диапазоне, — Фомальгаут b. На фотографиях, сделанных «Хабблом» с разницей в два года, видно перемещение планеты, совершающей полный оборот за 872 года. Изображение: «Популярная механика»

Первая экзопланета, зарегистрированная с помощью прямого наблюдения в видимом диапазоне, — Фомальгаут b. На фотографиях, сделанных «Хабблом» с разницей в два года, видно перемещение планеты, совершающей полный оборот за 872 года. Изображение: «Популярная механика»

Однако шансы на успех невелики. Скажем, для звезды солнечного типа на расстоянии 15 световых лет от нас, вокруг которой на расстоянии приблизительно 5 астрономических единиц обращается газовый гигант размером с Юпитер. На земном небе угловое расхождение между такой звездой и ее спутником составит приблизительно одну угловую секунду, что вполне доступно современным телескопам. Но вот беда — контраст маловат. В оптическом спектре мощность звездного излучения превышает отраженный планетарный отблеск в миллиард раз, а в ИК-диапазоне — в миллион. Поэтому подобные открытия пока что возможны лишь в исключительных случаях. В 2004 году один из восьмиметровых телескопов Южной Европейской обсерватории зафиксировал планету с массой в пять Юпитеров, обращающуюся вокруг коричневого карлика 2M 1207 (70 парсеков от Солнца) на расстоянии двух радиусов орбиты Нептуна (55 астрономических единиц). Однако французским и американским астрономам, которые год спустя опубликовали сообщение об этом открытии, крупно повезло. Материнская звезда в данном случае светит настолько слабо, что инфракрасный контраст между ее излучением и планетарным светом составляет всего 100:1. Первая в истории «прямая» фотография звездно-планетной пары (впрочем, сделанная с помощью адаптивной оптики) вполне заслуженно попала на страницы газет. Впоследствии с помощью инфракрасной фотографии удалось найти еще несколько кандидатов в экзопланеты (по разным оценкам, от пяти до семи). А в ноябре 2008 года американские астрономы сообщили о первой идентификации ранее неизвестной экзопланеты на фотоснимках в видимом свете (это небесное тело с массой от половины до трех масс Юпитера обращается вокруг любимой фантастами звезды Фомальгаут из созвездия Южной Рыбы). Впрочем, можно надеяться, что новые изображения такого рода в следующем десятилетии принесет орбитальный телескоп James Webb и пока еще не построенные наземные телескопы особо крупного калибра.

Экзопланеты отлавливают и с помощью фотометрии — определения колебаний видимой яркости звездного света. Разумеется, это возможно только в том случае, если планета периодически проходит между Землей и своей звездой. Амплитуда уменьшения светового потока пропорциональна квадрату отношения радиусов затмевающего и затмеваемого тела. Так, если диаметр планеты равен одной десятой диаметра звезды (таково соотношение геометрических параметров Юпитера и Солнца), она перекроет одну сотую звездного света, а планета земного размера уменьшит яркость звезды на одну десятитысячную.
Пять                         методов обнаружения экзопланет. Изображение: «Популярная механика»
Пять методов обнаружения экзопланет. Изображение: «Популярная механика»
Фотометрический метод не только приносит информацию о наличии и составе атмосферы планеты, но и расширяет возможности доплеровской спектроскопии.
Действительно, если планета затмевает звезду, то доплеровская спектроскопия дает не минимальную, а реальную оценку планетарной массы.

Осенью 1999 года Дэвид Шарбонне и Тимоти Браун впервые применили связку этих двух методов — спектрометрически выявили наличие спутника у звезды HD 209458, а затем зарегистрировали и периодические провалы на кривой колебаний ее яркости.

Полученные данные позволили выяснить, что масса планеты составляет 0,69 массы Юпитера, а диаметр — полтора юпитерианских. Позднее затменный эффект этой планеты с гораздо большей точностью подтвердили приборы орбитального телескопа «Хаббл» и астрометрического спутника «Гиппарх».

В основе другой разновидности фотометрического отлова внесолнечных планет лежит явление гравитационного микролинзирования. Первоначально его использовали для поиска тусклых маломассивных звезд. Оказавшись между Землей и далеким ярким светилом, такая звезда своим тяготением искривляет его лучи и временно увеличивает его видимый блеск. Если звезда обладает спутником, световая кривая несколько изменяется. Впервые таким путем заметили далекую планету в 2003 году. Метод сам по себе весьма эффективен, но, к сожалению, не допускает повторных наблюдений.

С помощью этого метода также найдено множество экзопланет. Именно такой метод используется для поиска экзопланет на французской орбитальной обсерватории COROT (запущена с космодрома Байконур 27 декабря 2006 года) , а также на американской станции Kepler (запуск состоялся 6 марта 2009 года).

Типы экзопланет

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

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

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

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

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

По степени нагрева светом родительской звезды планеты делятся на 7 типов:

горячие R/Rэф < 0.1
очень теплые 0.1 < R/Rэф < 0.4
теплые 0.4 < R/Rэф < 0.8
прохладные 0.8 < R/Rэф < 1.3
холодные 1.3 < R/Rэф < 3
очень холодные 3 < R/Rэф < 12
ледяные R/Rэф > 12

Здесь R - большая полуось орбиты планеты, Rэф - радиус эффективной земной орбиты.
Согласно этой классификации, Юпитер и Сатурн являются очень холодными гигантами, Земля - прохладной землей, Венера - теплой землей, а Уран - ледяным нептуном.

Остановимся на температурном делении подробнее.

Горячими гигантами, нептунами или землями называются планеты, для которых R/Rэф < 0.1. Таких планет на 1 августа 2007 года известно 53, 22 из них являются транзитными. Планета с наименьшим из известных значением R/Rэф - горячий гигант OGLE-TR-113 b, для которого R/Rэф = 0.013. Газовые гиганты, приблизившиеся к своей звезде ближе примерно 0.01 а.е., переполняют свою полость Роша и быстро разрушаются приливными силами.

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

К настоящему моменту было предпринято несколько попыток определить альбедо горячих гигантов. Ни одна из этих попыток не увенчалась успехом, были получены только верхние пределы. Так, с помощью канадского спутника МОСТ был получен верхний предел на альбедо Озириса - 25%, альбедо tau Bootis b оказалось меньше 39%, а альбедо HD 75289 b - меньше 12%. Судя по всему, горячие гиганты являются темными мирами, почти не отражающими свет своей звезды.

Оценим эффективную температуру горячих планет на границе этого типа (R/Rэф = 0.1). Для альбедо 0.2 эффективная температура составит 833К, для альбедо 0 - 881К. Заметим, что, начиная примерно с 900К, тепловое излучение нагретого тела становится видимым человеческим глазом (как тусклое темно-вишневое свечение). Горячие планеты будут светиться собственным багровым светом, особенно хорошо заметном на ночной стороне планеты.
Все горячие планеты, скорее всего, захвачены мощными приливными силами в орбитально-вращательный резонанс 1:1 и, подобно Луне по отношению к Земле, повернуты к своей звезде только одной стороной. С помощью орбитального инфракрасного телескопа им. Спитцера были измерены температуры "поверхности" нескольких горячих гигантов и определен температурный контраст между их "вечно ночным" и "вечно дневным" полушарием. Картина оказалась довольно неожиданной. Разница между температурами дневного и ночного полушария горячего гиганта Upsilon Andromedae b составила 1400К, причем температура ночного полушария этой планеты оказалась меньше 0С! Вместе с тем температурный контраст между полушариями горячего гиганта HD 189733 b оказался существенно меньше (около 250К), а "горячее пятно" оказалось заметно сдвинуто из подзвездной точки сильными экваториальными ветрами. Горячие гиганты 51 Пегаса, HD 209458 b и HD 179949 b и вовсе оказались равномерно раскаленными со средней температурой поверхности около 1200К.
По всей видимости, такая картина возникает из-за разной скорости атмосферной циркуляции различных горячих гигантов. Если характерное время перемешивания атмосферы оказывается заметно больше времени высвечивания газом тепловой энергии, в подзвездной точке планеты образуется горячее пятно с температурой 1600К и выше, а противоположное полушарие заметно остывает. При уменьшении времени перемешивания (и росте скорости ветра) температурный контраст между полушариями уменьшается, а горячее пятно оказывается сдуто сильными экваториальными ветрами из подзвездной точки в направлении вращения планеты. При дальнейшем усилении ветра горячее пятно размазывается вдоль экватора планеты в раскаленное экваториальное течение, а наиболее прохладными областями на планете оказываются зоны полюсов, где формируются постоянные вихри циклонического типа. В этом случае скорость ветра на экваторе может достигать 3-4 км/сек.

Наблюдения транзитного горячего гиганта HD 209458 b в линии атомарного водорода Лайман-альфа показали, что температура экзосферы планеты достигает 5-10 тыс. градусов. Планета медленно испаряется, теряя водород со скоростью примерно 10 тыс. тонн в секунду. За несколько миллиардов лет самые раскаленные горячие гиганты могут потерять заметную долю своей первоначальной массы. Отметим, что метана и аммиака в атмосферах горячих гигантов почти не будет. При температурах 1200К и выше химическое равновесие сдвигается в сторону образования угарного газа и молекулярного азота. Еще в газовой смеси будет присутствовать водяной пар и сероводород, а также газообразный металлический натрий (на уровне миллионных долей от количества молекулярного водорода). Натрий, углерод и кислород (в атомарном виде) действительно были обнаружены в экзосфере планеты HD 209458 b.

По мере уменьшения массы планеты темп убегания водорода из ее атмосферы резко возрастает. Ультрафиолетовое излучение близкой звезды с энергией квантов больше 4.3 эв будет разлагать молекулы водорода на атомы, часть образовавшихся атомов водорода будет улетучиваться в межпланетное пространство. При температуре экзосферы 5000К средняя скорость атомов водорода составит 9.3 км/сек, и даже при температуре экзосферы 1200К (явно заниженное значение) эта скорость превысит 4.5 км/сек.

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

На данный момент не известно ни одной горячей земли, т.е. планеты, чья масса меньше 7 масс Земли и для которой R/Rэф < 0.1. Однако, возможно, в ближайшее время они будут открыты европейским спутником КОРОТ, запущенным на околоземную орбиту 27 декабря 2006 года. Этот спутник предназначен для изучения строения звездных недр методом астросейсмологии и открытия экзопланет методом наблюдения транзитов.

В Солнечной системе нет ни одной горячей планеты.

Так выглядят горячие гиганты с точки зрения разных художников.

Tau Bootis b с точки зрения художника Джона Ватмоуга
Возможно, они выглядят так
Или так
51Pegasi b с точки зрения художника Джона Ватмоуга

Область очень теплых планет простирается от 0.1 до 0.4 приведенных астрономических единиц (0.1 < R/Rэф < 0.4). Как уже говорилось, на нижней границе этой зоны (0.1 R/Rэф) эффективная температура планет достигает 840-880К, на верхней (0.4 R/Rэф) она в зависимости от альбедо планеты падает до 370-440К. Это практически все, что мы знаем об очень теплых гигантах. Возможно, они окутаны белыми облаками из галогенидов щелочных металлов (в основном хлорида натрия), а может, затянуты дымкой из гидридов магния и кальция. При температуре около 900К химическое равновесие углерода сдвигается в сторону преобладания метана, а не угарного газа, однако азот по-прежнему пребывает в виде молекулярного азота (а не в виде аммиака). Весьма вероятно, что зрелые планеты этого типа (возрастом несколько миллиардов лет) замедлили свое вращение под действием приливных сил, однако часть из них может быть и не захвачена в резонанс 1:1.

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

Возможно, очень теплый нептун выглядит примерно так


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

Так выглядит поверхность планеты Gliese 876 d с точки зрения художника Алексея Корецкого

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

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

Зона теплых планет простирается от 0.4 до 0.8 приведенных астрономических единиц (0.4 < R/Rэф < 0.8). Эффективная температура планет в этой области падает от примерно 400К на нижней границе области (0.4 R/Rэф) до 262К на верхней границе (0.8 R/Rэф).
В случае солнечного химического состава атмосфера теплых гигантов будет чиста, прозрачна и практически лишена облаков на большую глубину. Из-за рэлеевского рассеяния света в прозрачной атмосфере диск теплого гиганта будет казаться синим, голубым или серо-голубым, подобно голубому небу на Земле. Ожидается, что альбедо таких планет будет достаточно высоким (0.4-0.5), особенно в коротковолновой части спектра.

Так может выглядеть теплый гигант из-за рассеяния света в безоблачной прозрачной атмосфере
Теплый гигант с точки зрения художника Джона Ватмоуга

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

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

Прохладный гигант с точки зрения художника Джона Ватмоуга. На переднем плане - возможный крупный спутник со следами тектонических процессов

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

Температурная зона холодных планет простирается от 1.3 до 3 приведенных астрономических единиц (1.3 < R/Rэф < 3). Эффективная температура в этой области будет меняться от 210К вблизи нижней границы зоны (1.3 Rэф) до 135К вблизи ее верхней границы (3 Rэф). Верхняя граница зоны холодных планет примерно совпадает со снеговой линией - расстоянием от звезды, далее которого возможно существование ледяных пылинок и водяного льда на поверхности безатмосферных небесных тел. Ближе снеговой линии лед в отсутствии атмосферы достаточно быстро сублимирует (испаряется).
При солнечном химическом составе при 180-200К в атмосферах холодных гигантов будет конденсироваться гидросульфид аммония NH4SH - вещество, которым сложены бежевые облака Юпитера. Чистый гидросульфид аммония бесцветен, но под действием ультрафиолетового излучения он частично разлагается с образованием элементарной серы и полисульфидов, окрашиваясь в желтовато-бежево-коричневые тона. В зависимости от количества серы и азота в атмосфере холодного гиганта облака из гидросульфида аммония могут быть или сплошными, окутывая всю планету бежево-коричневым покрывалом, или возникать в зонах подъема воздушных масс над более низким слоем облаков из водяного льда - в этом случае планета будет выглядеть контрастно полосатой. Ожидается, что альбедо холодных гигантов будет достаточно высоким (40-60%).

Возможный вид холодного гиганта с точки зрения Алексея Корецкого. Внешние облака планеты состоят из гидросульфида аммония.

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

Температурная зона очень холодных планет простирается от 3 до 12 приведенных астрономических единиц (3 < R/Rэф < 12). Эффективная температура в этой области будет меняться примерно от 135К до 70К.
Очень холодные гиганты, скорее всего, будут окутаны облаками из замерзшего аммиака. В атмосфере Юпитера аммиак конденсируется при температуре 140-150К и давлении 0.75 атм. На Сатурне основной слой аммиачных облаков расположен при температуре около 150К и давлении 1.4 атм., однако выше находится надоблачная дымка (из мелких кристаллов аммиака), плотная над экватором и редеющая к полюсам. По всей видимости, все планеты-гиганты в интервале расстояний от 5 до 9 приведенных астрономических единиц будут окутаны светло-светло-бежевыми облаками из замерзшего аммиака. Вблизи нижней границы очень холодных гигантов (Rэф ~ 3-5) аммиак будет конденсироваться только вблизи тропопаузы, в восходящих воздушных потоках. В нисходящих потоках воздух будет слишком теплым и сухим для образования аммиачных облаков, и там из космоса будут видны более низкие облака из гидросульфида аммония. В результате планета-гигант будет выглядеть контрастно-полосатой подобно Юпитеру. При увеличении эффективного расстояния температура планет будет падать, и аммиачные облака станут сплошными (подобно аммиачным облакам Сатурна). Вблизи верхней границы зоны очень холодных гигантов (Rэф ~ 12) аммиачные облака уходят в глубину, и диск планеты окрашивается голубым из-за рэлеевского рассеяния света в холодной прозрачной атмосфере.

Возможный вид очень холодного гиганта. Внешние облака планеты состоят из замерзшего аммиака

Очень холодные нептуны, скорее всего, также будут покрыты облаками из замерзшего аммиака. Альбедо очень холодных нептунов, скорее всего, будет высоким: 50-70%.

В настоящее время известна только одна планета с массой, меньшей 7 масс Земли, и попадающая в интервал очень холодных планет - это спутник Сатурна Титан. По аналогии с Титаном можно сказать, что очень холодные земли будут сложены примерно напополам из силикатов и водяного льда, обладать развитым криовулканизмом, иметь преимущественно азотную атмосферу и развитую "гидросферу", в которой роль воды будут играть жидкие углеводороды метан и этан. Фотохимические процессы с участием метана и азота (при оттоке из атмосферы водорода) приведут к образованию плотного смога из толинов и, возможно, других углеводородных полимеров.

В Солнечной системе очень холодные гиганты - Юпитер и Сатурн.

Температурная зона ледяных планет простирается от 12 приведенных астрономических единиц (R/Rэф > 12). Эффективная температура в этой области меньше 70К. При такой температуре конденсируются большинство газов, кроме водорода, гелия и неона. Впрочем, сравнительно высокое давление насыщенных паров азота ниже тройной точки азота (63К) позволит небольшим телам иметь разреженную азотную атмосферу и при более низкой температуре.
Начиная с 11-12 приведенных астрономических единиц и до R/Rэф ~ 30 атмосфера ледяных гигантов будет лишена облаков. Облака из замерзшего аммиака погрузятся достаточно глубоко внутрь атмосферы, туда, где температура воздуха будет близка к 140-150К. Вместе с тем, из-за небольшого количества метана (доли процента) "метановая влажность" будет недостаточна для образования облаков из замерзшего метана. Из-за рэлеевского рассеяния света в чистой атмосфере диски таких планет будут серо-синими или темно-серо-голубыми. Ледяные нептуны также будут иметь чистую прозрачную атмосферу и бирюзово-голубой или синий цвет, но, в отличие от ледяных гигантов, на них возможно образование белых облаков из замерзшего метана. Основной слой облаков на этих планетах, в зависимости от химического состава, может состоять из аммиака или замерзшего сероводорода и располагаться на уровне давления в несколько атмосфер.
В Солнечной системе известны два ледяных нептуна - Уран и Нептун.


Откуда берутся планеты

До сих пор нет надежной теории, объясняющей, каким образом формируются планетные системы звезд. На этот счет имеются лишь научные гипотезы. Наиболее распространенная из них предполагает, что Солнце и планеты возникли из единого газово-пылевого облака — вращающейся космической туманности. От латинского слова nebula («туманность») эта гипотеза получила название «небулярной». Как ни странно, она имеет довольно солидный возраст — два с половиной века. Начало современным представлениям о формировании планет было положено в 1755 году, когда в Кенигсберге вышла из печати книга «Всеобщая естественная история и теория неба». Она принадлежала перу безвестного 31-летнего выпускника Кенигсбергского университета Иммануила Канта, который был в то время домашним учителем у детей помещиков и преподавал в университете. Весьма вероятно, что идею происхождения планет из пылевого облака Кант почерпнул из книги, выпущенной в 1749 году шведским писателем-мистиком Эмануэлем Сведенборгом (1688—1772), который высказал гипотезу (по его словам, рассказанную ему ангелами) об образовании звезд в результате вихревого движения вещества космической туманности. Во всяком случае, известно, что довольно дорогую книгу Сведенборга, в которой излагалась эта гипотеза, купили лишь три частных лица, одним из которых был Кант. Впоследствии Кант прославится как родоначальник немецкой классической философии. А вот книга о небе осталась малоизвестной, поскольку ее издатель вскоре обанкротился и почти весь тираж остался нераспроданным. Тем не менее гипотеза Канта о возникновении планет из пылевого облака — первоначального Хаоса — оказалась очень живучей и в последующие времена послужила основой для многих теоретических рассуждений. В 1796 году французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас, судя по всему незнакомый с работой Канта, выдвинул похожую гипотезу формирования планет Солнечной системы из газового облака и дал ее математическое обоснование. С тех пор гипотеза Канта — Лапласа стала ведущей космогонической гипотезой, объясняющей, как произошли наше Солнце и планеты. Представления о газово-пылевом зарождении Солнца и планет в последующем уточнялись и дополнялись в соответствии с новыми сведениями о свойствах и строении материи.

Художественное представление, иллюстрирующее образование системы планет в диске из пыли и газа вокруг звезды Бета Пикторис (фото: NASA/FUSE/Lynette Cook)

Художественное представление, иллюстрирующее образование системы планет в диске из пыли и газа вокруг звезды Бета Пикторис (фото: NASA/FUSE/Lynette Cook)

Сегодня предполагают, что формирование Солнца и планет началось около 5 миллиардов лет назад, долгое время спустя после образования звёзд Галактического гало.

Вещество нашего Солнца, в виде межзвёздного газа, прошло через спиральный рукав. Тогда образовалось много звёзд. Более массивные братья нашего Солнца давно уже закончили свою жизнь, менее же массивные, как наше Солнце, разбрелись по Галактике и скрылись из виду. Вещество Протосолнца имело температуру около 100К и было прозрачно для излучения. Поэтому процесс сжатия происходил со скоростью свободного падения. Через 1 млн. лет радиус Протосолнца уменьшился вдвое. Гравитационная энергия при сжатии превращалась в тепловую и быстро высвечивалась в виде инфракрасного излучения. При радиусе Протосолнца в 100000 раз большем радиуса настоящего Солнца, оно обладало наибольшей светимостью. Оно стало непрозрачным для излучения, и при дальнейшем сжатии практически вся гравитационная энергия шла на ионизацию и разогрев вещества звезды. При дальнейшем процессе сжатия энергия на поверхность Протосолнца переносилась в результате перемешивания его вещества: горячие потоки поднимались на поверхность, а холодные опускались в недра. Радиус Протосолнца уменьшился до 1000 солнечных радиусов, светимость при этом была в 1000 раз выше, чем у современного светила. На этом этапе развилось огромное давление и процесс сжатия приостановился. В последующие 20 млн. лет произошло сжатие до настоящих размеров, «запустились» реакции термоядерного горения.

Одновременно с образованием Протосолнца происходило образование планет. Часть облака в десять раз меньше центральной части, пронизанная магнитными силовыми линиями, медленно вращалась вокруг центра системы. В результате столкновения атомов, молекул и пылинок туманность постепенно сплющивалась и разогревалась. Через 1000 оборотов вокруг Солнца произошло оседание к центральной плоскости – образовался протяжённый газопылевой диск. Его магнитное поле “наматываясь” на Протосолнце, способствовало передаче момента импульса внешним слоям диска. Как только плотность пылевого слоя достигла критического значения, в нём возникла гравитационная неустойчивость. Вначале образовались кольца, которые быстро распались на отдельные сгущения. Размеры этих сгущений на расстоянии в одну астрономическую единицу от Солнца достигли 40 км, а масса 5·1016 грамм. На расстоянии Юпитера образовались самые крупные сгущения. Их размеры были 1010 см, а масса 1022 г. За счет собственной тяжести происходило дальнейшее сжатие сгустков, их уплотнение, рост больших и разрушение малых. Расчёты показывают, что при столкновении двух одинаковых сгустков плотность образовавшегося сгущения – планетезимали – возрастает примерно в 10 раз. Превращение сгущений пыли в отдельные твёрдые тела продолжалось всего 10000 лет на расстоянии Земли от Солнца и около 1 миллиона лет – на расстоянии Юпитера. Всё это время Протосолнце проявляло очень высокую активность. При мощных вспышках от него извергались потоки заряжённых частиц, которые двигались вдоль магнитных силовых линий и переносили момент импульса от Солнца к протопланетному облаку. Происходили взаимные столкновения планетезималей. Эффективность таких столкновений была тем выше, чем больше были тела. Это привело к быстрому увеличению наибольших из них. В результате столкновений их орбиты “выравнивались”, приближаясь к круговым, а сами планетезимали превращались в зародыши планет. Со временем “выживали” лишь те из них, орбиты которых, с учётом их взаимного притяжения, оказались устойчивыми. Рост Земли до современных размеров продолжался 100 миллионов лет. Подобно Земле формировались зародыши планет-гигантов – Юпитера и Сатурна, хотя время их конденсации было в несколько раз больше. Как только масса такой протопланеты достигала величины 3 масс Земли, на планету начинал обильно выпадать газ, входящий в протопланетное облако.

В процессе роста планет-гигантов значительное количество твёрдого вещества было выброшено из Солнечной системы. Это привело к образованию на её окраинах облака комет. Направление и скорость вращения планеты вокруг оси, а также наклон оси, определились как результат действия всех тел, выпавших на эту планету. Наибольшие тела, которые выпадали на Землю, имели массу не более 0,001 массы Земли. Массы самых больших тел, выпавших на Уран, достигали величины 0,07 массы этой планеты. Зародыши планет-гигантов не только препятствовали формированию планеты в зоне астероидов между Марсом и Юпитером, но и существенно “обокрали” Марс.

Галактическая экосфера

Наибольший интерес, конечно, вызывают те экзопланеты, на которых возможно существование жизни. Чтобы целенаправленно начать искать в космосе «братьев по разуму», надо сначала найти планету с твердой поверхностью, на которой гипотетически они могли бы жить. Вряд ли инопланетяне летают внутри атмосфер газовых гигантов или плавают в глубинах океанов. Кроме твердой поверхности нужны еще и комфортная температура, а также отсутствие вредных излучений, несовместимых с жизнью (по крайней мере, с известными нам формами жизни). Пригодными для обитания считаются такие планеты, где есть вода. Поэтому средняя температура на их поверхности должна быть около 0°С (она может существенно отклоняться от этой величины, но не превышать +100°С). Например, средняя температура на поверхности Земли +15°С, а размах колебаний от –90 до +60°С. Области космоса с условиями, благоприятными для развития жизни в том виде, который известен нам на Земле, астрономы называют «зонами обитания». Планеты земного типа и их спутники, находящиеся в таких зонах, — это наиболее вероятные места проявления внеземных форм жизни. Возникновение благоприятных условий возможно в тех случаях, когда планета располагается сразу в двух зонах обитания — в околозвездной и галактической.


Околозвездная зона обитания (иногда ее называют также «экосфера») — это воображаемая сферическая оболочка вокруг звезды, в пределах которой температура на поверхности планет допускает наличие воды. Чем жарче звезда, тем дальше от нее находится такая зона. В нашей Солнечной системе такие условия есть только на Земле. Ближайшие к ней планеты, Венера и Марс, расположены как раз на границах этого слоя — Венера — на жаркой, а Марс — на холодной. Так что местоположение Земли весьма удачно. Окажись она ближе к Солнцу, океаны испарятся, а поверхность станет раскаленной пустыней. Дальше от Солнца — произойдет глобальное оледенение и Земля превратится в морозную пустыню. Галактическая зона обитания представляет собой ту область пространства, которая безопасна для проявления жизни. Такая область должна находиться достаточно близко к центру галактики, чтобы содержать много тяжелых химических элементов, необходимых для формирования каменных планет. В то же время эта область должна быть на определенном удалении от центра галактики, чтобы избежать радиационных всплесков, возникающих при взрывах сверхновых звезд, а также — губительных столкновений с многочисленными кометами и астероидами, которые могут быть вызваны гравитационным воздействием блуждающих звезд. Наша Галактика, Млечный Путь, имеет зону обитания на расстоянии примерно 25 000 световых лет от своего центра. И вновь нам повезло с тем, что Солнечная система оказалась в подходящей области Млечного Пути, в которую входят, как считают астрономы, лишь около 5% от всех звезд нашей Галактики.

Будущие поиски планет земного типа возле других звезд, планируемые с помощью космических станций, нацелены именно на такие благоприятные для жизни области. Это позволит существенно ограничить зону поиска и даст надежду на обнаружение жизни вне Земли. Список из 5 000 наиболее перспективных звезд уже составлен. Первоочередному изучению будут подвергнуты окрестности 30 звезд из этого списка, расположение которых считается наиболее благоприятным для возникновения жизни.

Жизнь вне Земли

Туманность
Туманность Красный Прямоугольник.
Фото с сайта faulkes-telescope.com

Кроме поиска экзопланет существует еще один подход к обнаружению жизни вне Земли – анализ химического состава космических объектов. А точнее, поиск органических соединений, составляющих основу живой материи. Этот подход уже привел к неожиданным результатам. Оказалось, что синтез органических молекул – вполне обычный для Вселенной процесс.

Так, в 2004 году группа ученых под руководством Георгия Манагадзе из Института космических исследований РАН показала, что синтез органических молекул может происходить при столкновении мельчайших частиц материи на сверхвысоких скоростях. Исследователи показали, что таким способом могут образовываться, в частности, аминокислоты – молекулы, из которых состоят белки.

Синтез происходит в плазменном выбросе, который образуется при ударе частиц. Органические молекулы синтезируются в том случае, если в сталкивающихся частицах присутствуют атомы углерода, а также водорода, азота и кислорода. Столкновения, в результате которых может образоваться органика, постоянно происходят в космическом пространстве.

Подтверждением этой гипотезы стало обнаружение на небесных телах органических молекул довольно сложного строения. Например, в 2004 году специалисты из Университета Толедо в Огайо обнаружили в туманности Красный Прямоугольник молекулы антрацена и пирена. Антрацен состоит из 24 атомов, пирен – из 26.

Следующими небесными объектами, на которых ученые начали искать органику, стали метеориты. На многих из них действительно были обнаружены органические соединения. После проведения радиоуглеродного анализа оказалось, что часть найденной органики сформировалась во время образования Солнечной системы. Внешний слой метеорита выполняет функцию оболочки, которая защищает древнее содержимое от внешних воздействий.

Таким образом, метеориты могут выступать переносчиками органического материала во Вселенной. Фактическим подтверждением этого предположения стала уже упоминавшаяся работа американских и европейских ученых, изучавших состав метеорита Мурчисон (Murchison), который упал в Австралии в 1969 году. Ученые обнаружили на метеорите молекулы урацила и ксантина - предшественников при синтезе ДНК и РНК у земных организмов. Чтобы определить, какое происхождение имеют эти молекулы, исследователи провели их радиоуглеродный анализ. В данном случае они определяли наличие тяжелого изотопа углерода 13C, который образуется преимущественно вне Земли. Полученные результаты подтвердили, что урацил и ксантин с Мурчисона имеют внеземное происхождение.

До появления этой работы у ученых оставались сомнения, не является ли обнаруженная на метеоритах органика "загрязнением" с Земли. Теперь ясно, что, по крайней мере в некоторых случаях, это не так. Таким образом, теоретически, жизнь, "шаблоны" которой были занесены из космоса, могла образоваться не только на Земле, но и на какой-нибудь из планет земного типа.

Обитатели иных миров

Джордано БруноЧетыре века назад итальянский монах, доктор богословия и писатель Джордано Бруно полагал, что жизнь присутствует на всех небесных телах. Он считал, что «разумные животные» других миров могут сильно отличаться от людей, но более определенно представить себе, какова внеземная жизнь, не имел возможности, поскольку о природе планет в то время ничего не было известно. В своей уверенности о наличии жизни за пределами Земли он был не одинок.

В наши дни один из первооткрывателей двойной спирали молекулы ДНК английский ученый Фрэнсис Крик, отмечая, что генетический код идентичен во всех живых объектах, говорил, что жизнь на Земле могла зародиться благодаря микроорганизмам, занесенным извне. Он даже вполне серьезно полагал, что мы, возможно, «до сих пор находимся под наблюдением более разумных существ с планеты, расположенной возле какой-нибудь соседней звезды».

На что же может быть похожа внеземная жизнь? На поверхности небольших, но массивных планет, где велика сила тяжести, скорее всего, должны жить плоские, ползающие существа. А обитателям планет-гигантов придется парить в их плотной влажной атмосфере. Жизнь в водных оболочках планет — хоть в поверхностных, хоть в подледных — представить легче по аналогии с земными морями и океанами. Нет принципиальных преград для жизни и на небольших планетах, далеких от своего светила, — просто их обитатели будут вынуждены прятаться от холода в расселинах и собирать слабый свет похожим на цветок тюльпана отражателем.

Жизнь за пределами Земли. Аурелия. National Geographic: Extraterrestrial.

45:29, 186.26 Mb

В поисках внеземного разума. SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence).

Всё началось в 1959 году, когда двое физиков Корнельского университета (Cornell University), Джузеппи Коккони и Филип Моррисон (Giuseppi Cocconi, Philip Morrison) опубликовали в журнале Nature статью, в которой указывалось на возможность использования микроволнвого радиоизлучения в качестве средства межзвёздной связи. Независимо от них молодой тогда радиоастроном Фрэнк Дрейк (Frank Drake) пришёл к тому же выводу.

Он первым начал «прослушивать» звезды на 26−метровом телескопе в Грин-Бэнк, США. Проект назывался «Озма» (по имени сказочной принцессы из страны Оз) и длился почти четыре месяца, в течение которых на «магической» волне 21 см наблюдали за двумя звездами — Тау Кита и Эпсилон Эридана. Звезды молчали.

После первой неудачи американцы решили подойти к проблеме системно и попробовать хотя бы качественно оценить наши шансы на контакт с инопланетянами. Для этого в 1961 году на совещание в той же обсерватории Грин-Бэнк собрались 11 экспертов. Мероприятие не получило огласки, так как исследователи дорожили своими репутациями, а тогда (да, впрочем, и сейчас) поиск внеземных цивилизаций научное сообщество относило к разряду мягко говоря спорных, если не совсем безумных занятий. Однако именно крупные ученые менее всего подвержены комплексам и готовы рассматривать любые проблемы, если они логически обоснованы. Уровень этого совещания был очень высоким. Проводил его директор обсерватории Отто Струве, правнук Василия Струве, знаменитого астронома из Пулкова. Прямо во время заседания пришло известие о том, что одному из экспертов, Мелвину Кэлвину, присуждена Нобелевская премия по химии.

Радиотелескоп в Аресибо

Результатом конференции стало «уравнение Дрейка», позволяющее оценить вероятность контакта. Уравнение включает семь коэффициентов, например вероятность возникновения жизни на планете или появления разума… Даже сейчас, спустя полвека, мы научились рассчитывать только один коэффициент из семи — скорость возникновения звезд в галактике. Еще один — долю звезд с планетными системами — мы можем хотя бы приблизительно оценить, потому что за последние 10 лет произошла революция в астрономии и мы эти чужие планеты научились находить. Что же касается остальных параметров, то ни тогда, ни сейчас мы не можем указать даже разброс значений (например, доподлинно известен только один случай возникновения жизни — наш с вами). Тем не менее формула произвела гипнотизирующий эффект на научное сообщество, и проблемой поиска инопланетян стало заниматься по меньшей мере не стыдно.

В последующие два десятка лет было написано довольно много теоретических работ в этой области. В СССР организатором соответствующей школы стали известный астроном Иосиф Шкловский и его ученик Николай Кардашев. Сейчас академик Кардашев — директор Астрокосмического центра ФИАН и председатель Научного совета по астрономии РАН. В 1964−м в «Астрономическом журнале» он опубликовал статью «Передача информации внеземными цивилизациями», в которой условно разделил все гипотетически существующие цивилизации на три типа по потреблению энергии. Первый тип — это приблизительно наш уровень: потребление в пределах планеты. Второй — потребление в пределах своей звездной системы. И третий — абсолютная сверхцивилизация: потребление сравнимо по мощности с излучением 100 млрд звезд, то есть в галактических масштабах.

Понятно, что искать сверхцивилизации второго и третьего типа проще, так как они попросту «виднее». Но сразу возникает другая проблема: как узнать следы их деятельности? Ведь они совсем не обязательно пользуются радиосвязью, а вещать специально для нас им, скорее всего, не очень интересно.

Поэтому пока вот уже 50 лет основные усилия по поиску сигналов сосредоточены все же на «нашем», первом типе. Кстати, если наше энергопотребление будет расти теми же темпами, что и сейчас, то мы дорастем до второго уровня за какую-нибудь тысячу лет. На этом сценарии основывается еще одно допущение: сроки жизни цивилизаций первого типа очень малы, и, следовательно, таких цивилизаций не должно быть много.

Радиотелескоп РАТАН-600

С тех пор прошло много лет. За это время не раз проводились крупные международные съезды по теме, США с помощью крупнейших телескопов обследовали несколько сотен звезд, в СССР в 70−е практически под проект поиска внеземных цивилизаций был построен самый большой радиотелескоп РАТАН-600. Правда, в этих целях он так и не использовался, а все необычные сигналы сантиметровых волн списываются как помехи.

Несколько раз мировое астрономическое сообщество объявляло ложную тревогу. Вот что рассказывал Энтони Хьюиш о первых наблюдениях за пульсарами — звездами, очень быстро изменяющими мощность радиоизлучения: «Когда мы впервые увидели эти радиоволны, перенесенные на бумагу нашими самописцами, нас охватил страх. Да-да, страх. Нам захотелось взять все эти бумажки, записи, расчеты — и сжечь. Неделю мы пребывали в ужасном волнении, никто не знал, что и думать, какое решение принять. Я совсем лишился сна».

Но пока достоверных сигналов так и не удалось принять, за исключением разве что очень мощного радиоимпульса «Wow!», зафиксированного телескопом в Огайо в 1977 году. К сожалению, этот сигнал не повторился и был очень коротким. А также странного сигнала SHGb02+14a, происхождение которого также не удалось объяснить естественными причинами.

Появился термин «великое молчание», разочарование астрономов росло, финансирование проектов, наоборот, падало. В 90−е годы NASA вообще прекратило выделять деньги на программу, и единственный в мире калифорнийский Институт SETI (поиска внеземного разума) сейчас существует на частные пожертвования.

Но, если вдуматься, разочаровываться не в чем. Ведь все это время специально «прослушивались» очень немногие звезды, работы в основном велись попутно «обычным» астрономическим и астрофизическим наблюдениям. Даже масштабные американские наблюдения 1970-90−х годов охватили всего лишь тысячи звезд из 150 миллиардов, составляющих нашу галактику. Причем исследования ведутся в узких диапазонах частот и в коротких промежутках времени.

- Мы очень многого не знаем, — говорит Николай Кардашев. — Есть фундаментальные проблемы, которые будут решаться в самые ближайшие годы. Будет построен по меньшей мере десяток телескопов, и они откроют настоящие чудеса!

Среди телескопов, о которых говорит академик, есть два особо интересных для поиска внеземного разума.

ATA (Allen Telescope Array) — антенная решетка Алена

Первый называется ATA (Allen Telescope Array) — антенная решетка Алена — по имени Пола Аллена, совладельца «Майкрософт», который внес $25 млн и таким образом оплатил половину строительства. Телескоп построен  в Калифорнии и в завершенном виде будет состоять из 350 шестиметровых антенн, управляемых компьютером. 11 октября 2007 года институт SETI сообщил об установке первых 42 антенн - началась первая фаза проекта ATA-42. АТА — первый и пока единственный радиотелескоп, который будет 24 часа в сутки целенаправленно искать внеземные сигналы.

Размах будущих исследований поражает воображение. Предполагается изучить миллион звезд в пределах тысячи световых лет на предмет сигналов искусственного происхождения, сравнимых по мощности с лучом планетного радара в Аресибо (самый мощный в мире 300−метровый радиолокатор, Пуэрто-Рико, США). Причем диапазон частот, на которых новый телескоп будет вести прием, необычайно велик — от 1 до 10 гигагерц, что включает и «естественную» волну водорода длиной 21 см и час-тотой 1420 мегагерц.

Кроме того, в целях обнаружения сверхцивилизаций будет обследовано 40 млрд звезд, то есть четверть всех звезд в галактике. В данном случае поиск будет вестись в узком диапазоне и основываться на предположении, что сверхцивилизации посылают очень мощные сигналы. Понятно, что речь идет о цивилизациях второго и третьего типов по Кардашеву.

Второй проект, который стократно превзойдет самые чувствительные современные системы, — это международный радиотелескоп SKA (Square Kilometre Array). Общая площадь нескольких тысяч антенн составит квадратный километр. Половину из них установят в пятикилометровом круге, остальные расположат веером на сотни километров. За право разместить телескоп на своей территории изначально конкурировали пять государств, сейчас осталось два — ЮАР и Австралия, окончательный выбор будет сделан в этом году. В проекте участ-вуют 17 стран, среди которых США, Китай, Индия, Германия, Великобритания.

SKA, в отличие от американского проекта, не будет сосредоточен исключительно на поисках инопланетного разума. У этого радиотелескопа широкие астрономические задачи, но среди них черным по белому записан и поиск сигналов искусственного происхождения. Впервые человечество построит прибор с таким уровнем чувствительности. Например, он смог бы определить сигнал обычного аэродромного радара с расстояния в 100 световых лет. В этом радиусе, кстати, обнаружено довольно много планетных систем. А у ближайших к нам звезд SKA сможет зафиксировать даже утечку обычного телерадиовещания. Если они там смотрят телевизор, разумеется.

Начало работ по возведению SKA намечено на 2011 год, первые наблюдения сделают в 2014−м, а закончить строительство планируют в 2020−м. Учитывая серьезную стоимость проекта — 1,5 млрд евро и европейский опыт возведения другого научного суперсооружения — Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе (Европейский центр ядерных исследований), можно смело прибавить еще лет 10. То есть про инопланетян мы узнаем никак не раньше 2030 года.

Подробности об инициативе SETI вы можете узнать из этой статьи.
Также Вы сами можете принять участие в проекте по поиску внеземного разума SETI@home и заодно помочь скорейшей реабилитации Джордано Бруно... Для этого Вам не нужно иметь каких-то специальных познаний в астрономии и радиотехнике. Нужно только Ваше желание, компьютер и доступ в интернет. Присоединяйтесь!

Охотники за экзообъектами

Французский спутник COROT на земной орбите. Это первый космический телескоп, созданный специально для поиска экзопланет в нашей Галактике. Первым специализированным спутником для поиска планет земного типа за пределами Солнечной системы стал COROT. На его борту — космический телескоп диаметром 30 см, предназначенный для наблюдений за периодическими изменениями яркости звезды, вызванными прохождением планеты на ее фоне. Полученные данные позволят определить наличие планеты, установить ее размер и особенности движения по орбите вокруг звезды. Этот проект разработан Национальным центром космических исследований Франции (CNES) при участии Европейского (ESA) и Бразильского (AEB) космических агентств. В подготовку аппаратуры внесли вклад специалисты из Австрии, Испании, Германии и Бельгии. С помощью этого спутника предполагается найти несколько десятков планет земного типа размером лишь в несколько раз больше Земли, которая является крупнейшей из «каменных» планет в нашей Солнечной системе. Это почти невозможно сделать, проводя наблюдения с Земли, где дрожание атмосферы препятствует фиксированию столь малых объектов — вот почему все обнаруженные до сих пор экзопланеты представляют собой гигантские образования размером с Нептун, Юпитер и даже еще крупнее. Каменные планеты земного типа в несколько раз меньше по диаметру и в десятки и сотни раз меньше по массе, но именно они представляют интерес при поиске внеземной жизни.

Научная аппаратура, установленная на спутнике COROT, берет не размером или количеством, а качеством — высокой чувствительностью. На спутнике расположены телескоп, состоящий из двух параболических зеркал с фокусным расстоянием 1,1 м и полем зрения примерно 3х3°, высокостабильная цифровая фотокамера и бортовой компьютер. Спутник вращается вокруг Земли по полярной круговой орбите высотой 900 км. Первый этап наблюдений займет пять месяцев, в течение которых будут изучены две области неба. Общая продолжительность работы спутника составит два с половиной года. Кроме основной задачи по поиску экзопланет спутник выполнит наблюдения за «звездотрясениями» — колебаниями поверхностей звезд, вызванными процессами в их недрах. Аппарат был успешно выведен на орбиту 27 декабря 2006 года. В ночь с 17 на 18 января спутник был развёрнут на орбите и приступил к подготовительному этапу (тестирование систем, калибровка и т. д.). 3 мая 2007 COROT начал свой список с открытия планеты, названной COROT-1b. Также была зарегистрирована астросейсмическая активность родительской звезды планеты. В соответствии с ожиданиями, планета была отнесена к классу горячих юпитеров. Радиус COROT-1b в 1,78 раз превышает радиус Юпитера. Планета обращается вокруг жёлтого карлика, с периодом примерно 1,5 земных суток. Звёздная система удалена от нас на 1 500 св. лет и расположена в созвездии Единорога. Существенно то, что параметры звёздной системы были определены с ранее недоступной точностью. По состоянию на текущий момент с помощью COROT открыто 8 экзопланет и 1 коричневый карлик:

  • COROT-1b, 3 мая 2007
  • COROT-2b, 20 мая 2007
  • COROT-3b, 19 мая 2008 − (коричневый карлик)
  • COROT-4b, 19 мая 2008
  • COROT-5b, 19 мая 2008
  • COROT-6b, 2 февраля 2009
  • COROT-7b, 3 февраля 2009
  • COROT-9b, 17 марта 2010
Поиск землеподобных экзопланет — миссия обсерватории «Кеплер». «Кеплер» обследует около 100 000 звезд типа нашего Солнца в поисках планет, похожих на Землю. Изображение: «Популярная механика»

Поиск землеподобных экзопланет — миссия обсерватории «Кеплер». «Кеплер» обследует около 100 000 звезд типа нашего Солнца в поисках планет, похожих на Землю. Изображение: «Популярная механика»

Вскоре после запуска спутника COROT, была запущена космическая обсерватория НАСА «Кеплер» (Kepler), оснащённая сверхчувствительным фотометром, специально предназначенная для поиска экзопланет, подобных Земле. Это первый космический аппарат, созданный с такой целью. Он назван в честь немецкого математика и астронома, открывшего законы движения планет. Обсерватория будет одновременно наблюдать яркость более чем 100 000 звёзд в течение 3,5 лет. Наличие у звезды планеты будет устанавливаться по периодическим изменениям её яркости, вызываемых прохождениями перед звездой её планеты (транзитами).

Научная цель телескопа Кеплер состоит в том, чтобы исследовать структуру и разнообразие планетарных систем. Для этого, рассматривая множество звезд, необходимо достичь нескольких целей:

  • Определить, сколько планет, подобных Земле, и больших планет находится возле пригодной для жизни зоны (для всех спектральных типов звёзд).
  • Вычислить диапазон размеров и форм орбит этих планет.
  • Оценить количество планет, находящихся в мультизвёздных системах.
  • Определить диапазон размеров орбиты, яркости, диаметра, массы и плотности короткопериодических планет-гигантов.
  • Обнаружить дополнительных членов в каждой найденной планетарной системы, используя другие методики.
  • Изучить свойства тех звёзд, у которых обнаружены планетарные системы.
  • Ученые уверены, что в ближайшие 2 года Кеплер обнаружит примерно 50 планет похожих на Землю по своему химическому составу.

Обсерватория                         «Кеплер» — первая миссия NASA, способная обнаруживать планеты размером с                         Землю и даже меньше. Инструмент «Кеплера» — сверхчувствительный                         фотометр, оснащенный телескопом системы Шмидта с апертурой 0,95 м и                         шириной поля зрения 12°. Измерительная часть фотометра состоит из 42                         ПЗС-матриц размерами 50 х 25 мм и разрешением 2200 х 1024 p.                         Изображение: «Популярная механика»
Обсерватория «Кеплер» — первая миссия NASA, способная обнаруживать планеты размером с Землю и даже меньше. Инструмент «Кеплера» — сверхчувствительный фотометр, оснащенный телескопом системы Шмидта с апертурой 0,95 м и шириной поля зрения 12°. Измерительная часть фотометра состоит из 42 ПЗС-матриц размерами 50 × 25 мм и разрешением 2200 × 1024 p. Изображение: «Популярная механика»

Космический телескоп Kepler предназначен для поиска планет, пригодных для жизниНа 4 января 2010 года объявлено об открытии новых 5 планет.

Все эти планеты являются "горячими Юпитерами" с периодом обращения от 3.3 до 4.9 дней.

Совсем скоро на поиски экзопланет должны ринуться и другие космические станции. Причем каждый последующий полет будет осуществляться после анализа данных, полученных с ранее запущенных аппаратов. Это позволит вести целенаправленный поиск и сократит время обнаружения интересных объектов.

На 2015-2017 год запланирован запуск второй американской станции — SIM (Space Interferometry Mission — «Космическая интерферометрия»), исследования которой охватят еще большее количество звезд. Предполагается получить сведения о нескольких тысячах экзопланет, в том числе — о сотнях планет земного типа.

В конце 2011 года должен быть выведен в космос европейский аппарат Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics — «Глобальный астрометрический интерферометр для астрофизики») - преемник проекта Hipparcos. Главная задача телескопа — составить подробную карту распределения звёзд нашей Галактики.Телескоп будет работать в оптическом диапазоне. Его планируется вывести во вторую точку Лагранжа (L2), которая находится на расстоянии около 1,5 миллионов километров от Земли в противоположном от Солнца направлении. В этой точке Земля будет загораживать чувствительную аппаратуру телескопа от солнечного излучения. Для максимальной тепло- и светозащиты телескоп будет оснащён большим разворачивающимся экраном площадью в 100 квадратных метров. Предполагается, что с помощью Gaia будет составлена трёхмерная карта нашей Галактики с указанием координат, направления движения и цвета около миллиарда звёзд. Помимо этого, телескоп должен будет открыть около 10 тыс. экзопланет, а также астероиды и кометы в Солнечной системе.

В 2013 году по совместному проекту США, Канады и Европы планируется запуск крупного космического телескопа JWST (James Webb Space Telescope). Этот гигант с зеркалом диаметром 6 метров, носящий имя бывшего директора NASA, призван заменить ветерана космической астрономии — телескоп «Хаббл». В числе его задач будет и поиск планет вне Солнечной системы. В том же году предстоит запуск комплекса из двух автоматических станций TPF (Terrestrial Planet Finder — «Поисковик планет земного типа»), предназначенного исключительно для наблюдений за атмосферами экзопланет, сходных с нашей Землей. С помощью этой космической обсерватории намечено искать обитаемые планеты, анализируя спектры их газовых оболочек для выявления водяного пара, углекислого газа и озона — газов, указывающих на возможность жизни.

Для поиска планет, подобных Земле, NASA планирует запустить в 2013 году космический комплекс TPF, состоящий из двух автоматических станций

Есть еще и проекты PLATO, SEE-COAST, PEGASE, «Eddington» и «Optical Very Large Array». Однако наибольший интерес представляет европейский проект «Darwin», названный так в честь знаменитого английского натуралиста Чарлза Дарвина, работы которого буквально перевернули сложившиеся к середине XIX века представления об эволюции живых организмов на Земле. Полтора века спустя что-то подобное, возможно, сделает и его космический тезка, но уже в отношении планет за пределами нашей Солнечной системы. 

Система «Darwin» в космосе (ESA)

Известно, что в оптическом диапазоне звезда затмевает своим светом отраженный свет окружающих планеты, превосходит их по яркости в миллиард раз. Чтобы увеличить вероятность обнаружения этих планет, система «Darwin» будет наблюдать звезды в инфракрасном диапазоне, где соотношение яркостей составит один к миллиону.


Смоделированный снимок земных планет Солнечной системы так, как сделал бы его интерферометр «Darwin» с расстояния в 10 парсек: светлые пятна — Венера, Земля и Марс, свет Солнца «занулен» интерференцией (ESA)

Чтобы регистрировать слабые излучения от землеподобных планет, «Darwin» должен иметь телескоп с диаметром около 30 метров. Разумеется, это нереально ни с технологической, ни с финансовой точки зрения, поэтому была разработана уникальная система — шесть одновременно работающих телескопов, данные с которых объединяются и передаются на Землю.

Шесть аппаратов оснащаются телескопами системы Кассегрена с диаметром главного зеркала 3,5 метра (в минимальной конфигурации - три аппарата). Каждый телескоп будет оборудован большим солнцезащитным экраном, чтобы оградить аппаратуру от Солнца. Этот экран раскроется, как только «Darwin» достигнет пункта назначения — точки либрации L2 системы Солнце-Земля, расположенную в 1,5 миллиона км от Земли (в 4 раза дальше, чем Луна). 

При работе системы будет использован принцип «обнуляющей интерферометрии». Суть ее состоит в том, что сигнал с нескольких телескопов будет комбинироваться таким образом, чтобы яркая звезда была удалена с изображения, на котором останется лишь тусклая планета.

Аппараты будут вести наблюдения за экзопланетами земного типа в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Автоматические станции представляют собой единую систему, эффективность которой будет соответствовать телескопу с зеркалом гораздо большего размера.

Они разместятся вдоль окружности диаметром 100 м, и их взаимное положение будет корректироваться лазерной системой. Для этого вместе с телескопами будет запущен и навигационный спутник, координирующий их местонахождение и помогающий ориентировать оптические оси всех телескопов строго в заданном направлении. С помощью дискообразных радиаторов инфракрасные фотоприемники будут охлаждаться до –240°С, чтобы обеспечить высокую чувствительность — в десятки раз большую, чем у нового космического телескопа James Webb. В отличие от предыдущих станций COROT и Kepler поиск признаков жизни будет вестись по заранее подготовленному списку и только около звезд, расположенных сравнительно близко от нас — не более 8 световых лет. Кстати, «Darwin» позволит не только выявить землеподобные экзопланеты, но и обнаружить на них признаки биосферы.

Все живые организмы производят газы, которые затем смешиваются с атмосферой. Так, растения выделяют кислород, а животные — углекислый газ и метан. Эти газы и водяной пар могут быть обнаружены в спектре, поглощая определенные длины волн инфракрасного света. Приходящий от таких планет свет будет разложен спектрометром, после чего ученые проанализируют данные и смогут сделать соответствующие выводы: в том случае, если в спектре будут обнаружены линии озона, молекулярного кислорода и водяного пара, то это будет свидетельствовать о наличии жизни на этих планетах (т. к. такой агрессивный газ, как кислород, должен иметь постоянные источники пополнения — жизнедеятельность организмов).


Смоделированный спектр Земли так, как его снял бы «Darwin» с расстояния 10 парсек (ESA)
С помощью системы «Дарвин» предполагается осуществлять непосредственное наблюдение экзопланет (по излучению, идущему от планет в инфракрасном диапазоне, а не по косвенным признакам, как сейчас).

В случае увеличения числа телескопов до 20-30, можно будет даже составить карты планет с разрешением 100 км.

Флотилию (восемь аппаратов стартовой массой 4240 килограммов) планируется запустить в 2014-2015 году на ракете-носителе «Ariane-5» с космодрома Куру (Французская Гвиана) или на ракето-носителе Союз-Фрегат.

Если космические исследования экзопланет пойдут по намеченным планам, то уже лет через десять можно ожидать первых надежных известий о планетах, благоприятных для жизни — данных о составе атмосфер вокруг них и даже сведений о строении их поверхностей. 

***
Вселенная бесконечна… У нее нет и не может быть единого центра. Звезды - это другие солнца, отнесенные от нас на огромные и при этом разные расстояния. В небе - бесчисленные звезды, созвездия, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесконечном числе других. Следовательно, кроме видимых небесных светил есть еще много космических объектов, неизвестных нам. Вокруг других звезд-солнц тоже вращаются планетные системы, подобные нашей. Планеты в отличие от звезд светят не своим, а отраженным светом. Солнце, как и планеты, вращается вокруг оси - всеобщее движение есть закон Вселенной. В Солнечной системе помимо шести известных планет есть еще планеты, невидимые глазом в силу их удаленности от нас.
Миры - планеты и солнца - находятся в вечном изменении и развитии, рождаются и умирают. Меняется и поверхность Земли - за большие промежутки "моря" превращаются в континенты, а континенты - в "моря". Наконец, жизнь есть не только на Земле, она распространена во Вселенной, формы её бесконечно разнообразны, так же многообразны условия на разных планетах. Жизнь во Вселенной неизбежно порождает и разум, причем разумные существа других планет совсем не должны походить на людей - ведь Вселенная бесконечна, и в ней есть место для всех форм бытия.
Джордано Бруно
(1548-1600)
***

По материалам: www.allplanets.ru, www.vokrugsveta.ru, epizodsspace.narod.ru, galspace.spb.ru, y-net.narod.ru, elementy.ru, primeinfo.net.ru, lenta.ru.

Постоянный адрес статьи: http://www.wwintspace.net/index.php?mod=news&act=show&id=190

Обсудить на форуме >>>

Галерея ВНЕЗЕМНЫЕ МИРЫ >>>


Проголосовать за статью:

 
Просмотров: 987929.03.10 22:05 by siteman









Мы будем благодарны за Ваш комментарий к новости "В поисках внеземных миров".
Пожалуйста, будьте вежливы и пишите по существу!
Имя* (max. 40 символов):
Email:
Оформление текста:
Сообщение*
(max. 350 символов, осталось ):
 





Что умеет Нигма? :: Что понимает Нигма? :: Коллекция Нигма-фич

 




 Пользователю
Регистрация
Логин:
Пароль:
Запомнить меня  
Забыли пароль?

Дополнительные сервисы доступны после регистрации!


ВХОД НА ФОРУМЫ
Регистрация
Логин:
Пароль:
Забыли пароль?



Реклама:


Подписаться через FeedBurner

Ваш E-mail:

Delivered by FeedBurner


Рассылки Subscribe.Ru
Соединяющий Миры
Подписаться письмом

Рассылка 'Соединяющий Миры'


Код создан генератором  http://android-mobile.ru/qr-code/generator



Плюс Один за
Соединяющий Миры


Оцените наш проект

 Информация
Часовые пояса Земли



Праздники сегодня




Страна Анекдотов



Виртуальный телескоп


Текущее положение МКС
Текущее положение МКС

Солнце real-time
Солнце real-time

Пpoгнoз мaгнитныx буpь