Копии земли во вселенной

Экзопланеты: сколько копий Земли есть во Вселенной

Люди всегда хотели знать наверняка, есть ли где-то ещё во Вселенной жизнь. Для поиска планет, похожих на Землю, в 2009 году был запущен американский спутник-телескоп «Кеплер». На основе полученных с его помощью данных учёные уже отыскали тысячи планет. При этом исследования продолжаются. RT разбирался, как «Кеплер» может разглядеть крохотные объекты на огромном расстоянии, насколько сильно они похожи на Землю и каких открытий в этой области можно ждать в будущем.

Учёные разных стран стремятся как можно лучше понять устройство Солнечной системы. Один из способов это сделать — изучить всё разнообразие планетных систем, образованных вокруг других звёзд. Планеты, расположенные за пределами Солнечной системы и вращающиеся вокруг других звёзд, называют экзопланетами.

Обнаружить их долго не могли, поскольку они светятся лишь слабым, отражённым от звёзд светом. Кроме того, даже ближайшая к нам звезда находится на большом расстоянии от Солнца — 4,24 световых года. Таким образом, для исследования экзопланет необходима очень чувствительная аппаратура.

Первую экзопланету открыли канадские астрономы лишь в 1988 году, однако точность измерений была сомнительной, и окончательно находка подтвердилась только спустя 15 лет.

Главная задача миссии «Кеплер» состоит в поиске так называемых планет земной группы — чьи размеры либо в два раза меньше, либо в два раза больше Земли. Особенно тщательно их ищут в обитаемой зоне звёзд, где может существовать вода, а значит, и жизнь. На официальном сайте космического эксперимента можно узнать количество подтверждённых экзопланет — в настоящий момент их 2330 (из 4706 кандидатов).

Как «Кеплер» ищет планеты?

Метод поиска, который использовал орбитальный телескоп, называется транзитным. Транзит — прохождение планеты перед светящимся диском своей звезды, в результате чего светило временно тускнеет. При транзите планет земного типа яркость уменьшается незначительно — примерно на 0,01% от первоначальной величины. Процесс транзита может длиться от 2 до 16 часов. Но чтобы с уверенностью говорить об обнаружении планеты, требуется, чтобы яркость звезды снижалась на один и тот же процент за одно и то же время и через один и тот же временной интервал.

После обнаружения планеты вычисляют её орбиту, используя третий закон Кеплера. Размер планеты определяют по глубине транзита (коэффициент уменьшения блеска звезды при прохождении экзопланеты) и диаметру звезды. Температуру планеты вычисляют, зная температуру и размер орбиты звезды. Собрав все эти характеристики, можно делать выводы о том, возможна ли на планете жизнь хотя бы в теории.

В программу наблюдений телескопа «Кеплер» включили около 100 тыс. звёзд. При поиске планет в обитаемой зоне промежуток между транзитами должен составлять приблизительно один год (по аналогии с тем, как вращается Земля вокруг Солнца). Для надёжности нужно зафиксировать по крайней мере несколько транзитов одной и той же планеты. Поэтому предполагалось, что миссия будет длиться не менее 3,5 лет, а в 2012 году было объявлено о её продлении как минимум до 2016 года.

За всё время работы телескоп обнаружил более 3 тыс. планет, но большинство из них вращается вокруг тусклых звёзд, поэтому изучать их сложно. Однако в 2014 году стартовала расширенная миссия К2. Её достоинством является то, что «Кеплер» следит за яркими звёздами, для которых можно определить массы и радиусы планет одновременно, а значит, их средние плотности и химические составы.

Не простая, а горячая

Существует три основных типа экзопланет: газовые гиганты, ледяные гиганты и горячие супер-Земли с коротким орбитальным периодом. Супер-Земли более массивны, чем наша планета, но легче, чем Уран или Нептун, которые примерно в 15 раз тяжелее Земли.

Исследователи из Университета штата Невада, Института SETI и NASA провели статистический анализ кандидатов из каталога миссии «Кеплер». Учёные исследовали 3063 кандидата в 2373 планетарных системах. При этом они сравнивали свойства одиночных систем (с одной планетой) с характеристиками кратных (с несколькими планетами). Оказалось, что существует ещё один класс планетарных систем, параметры которого не совпадают ни с одиночными, ни с кратными. Видимо, его стадии формирования сильно отличаются от эволюции стандартных систем Кеплера, включающих изолированную планету размером с Землю.

Одно из важных свойств планетарной системы — её архитектура: размеры и орбитальные периоды планет (время одного обращения планеты вокруг звезды), а также взаимосвязь этих величин.

Астроном Джейсон Штеффен из Университета штата Невада и Джеффри Коулин из Исследовательского центра Эймса пришли к выводу, что как минимум 24 из 144 претендентов относятся к классу планетарных систем с архитектурой, существенно отличающейся от кеплеровской. Особенность таких структур заключается в том, что вокруг звезды вращается одна «горячая Земля» размером с нашу планету. При этом, как замечает Штеффен, «планета совсем не похожа на нашу, её поверхность, обращённая к светилу, практически расплавлена из-за высокой температуры. «Горячая Земля» скорее напоминает Меркурий, но с ещё более жёсткими условиями».

«Мы обнаружили, что хотя бы одна из шести систем, включающих «горячую Землю», представляет собой новый тип. В ней «горячая Земля» сильно отдалилась от соседних планет», — сообщает Штеффен. Кроме того, «горячие Земли» какое-то время были потенциально пригодны для жизни, но потом они оказались слишком близко к своей звезде. Учёные планируют тщательно исследовать механизм таких изменений, а также узнать больше о типах звёзд, которые создают «горячие Земли». «Дополнительные сведения о таких системах были бы полезны для лучшего понимания их происхождения», — объясняет Штеффен.

Анализ данных, собранных «Кеплером» за время основной миссии, планируется завершить к сентябрю 2017 года. Наблюдения в рамках расширенной миссии К2 проводятся до сих пор и продолжатся ещё полтора года, пока не закончится топливо в баках космического аппарата.

Источник

Есть ли жизнь во Вселенной: планеты, похожие на Землю

Сотни лет человечество находится в поисках новой жизни на других планетах. В XX веке мир сделал колоссальные открытия в области космоса, расширив познания. Тем не менее, мы так мало знаем о соседних и далеких планетах, что большинство открытий ждут нас впереди.

Земля — самая красивая планета Солнечной системы, на ней есть жизнь. Наше небесное тело населено животными, птицами, насекомыми, здесь есть океаны, моря, богатый мир флоры. Поговорим о других планетах во Вселенной, похожих на Землю.

Экзопланеты: что из себя представляют, типы

Исследование космоса не ограничивается получением знаний о Солнечной системе, в которой открыто всего восемь планет. Астрономы всего мира нацелены на открытие других небесных тел, сконцентрированных вокруг других газовых шаров во Вселенной.

Открытие далекой планеты — задача сложная, поскольку небесное тело такого типа не светится, обнаружить его сложно. Экзопланетой называется планета вне Солнечной системы. На конец 2018 года при помощи современных технических средств человек обнаружил:

• 2935 систем звезд;
• 3934 экзопланеты.

Еще более тысячи небесных тел являются кандидатами во включение в список. Проводится работа по обнаружению тел, условия на поверхности которых приближены к земным:

Интерес к землеподобным телам велик, поскольку они могут стать будущим домом землян. Каждая обнаруженная новая планета, похожая на Землю, тщательно изучается. До сих пор не найдена ни одна планета, которая бы обладала пригодными для жизни условиями.

Во Вселенной распространены звездные системы, примером которой является Солнечная система. Не известно, каков процесс возникновения небесных тел. Сегодня достоверно известно, что центром систем является звезда, вокруг которой планеты движутся по орбитам.

Ученые полагают, что Солнечная система образовалась 4,5 млрд. лет назад в результате сжатия газопылевого облака

Американский астрофизик Давид Сударский создал систему классификации экзопланет по внешнему виду. Это позволило четко разделить открытые небесные тела на две группы, несмотря на минимум знаний о них:

• земного типа (с твердым телом);
• газового типа.

Примечательно, что по оценкам астрофизиков в галактике Млечный Путь существует 100 млрд. планет, о которых человечество не знает. Предстоит выявить, пригодны ли они для жизни.

Обнаружение экзопланет

Наблюдая за положением ближайших к нам звезд, астрономы всего мира пытались отыскать планеты, похожие на Землю. Первые попытки датированы 1855 годом. Первую внесолнечную планету похожую на нашу обнаружили ученые из Канады в 1988 году у двойного газового шара Геммы Цефеи А. В 2002 году открытие признано астрономическим сообществом.

Огромный телескоп в Чили для наблюдения за экзопланетами

Годом позже найден коричневый карлик, признание открытия состоялось в 2002 году.

Обнаружение галактик и звезд не представляют серьезных трудностей. С объектами планетного типа дело обстоит иначе. Не имеющие яркого света, блеска, расположенные за сотни световых лет от Земли, они остаются неизведанными. Существует шесть способов открытия экзопланеты:

1. прямое наблюдение через телескопы;
2. астрономический;
3. радионаблюдение пульсара;
4. спектрометрическое вычисление радиальной скорости звезды;
5. транзитный метод;
6. микролинзирование (в качестве линзы используется другая звезда).

Наиболее востребованный и действенный способ — транзитный. Он заключается в наблюдении за планетами, проходящими по диску своей звезды.

Экзопланеты носят имена похожие на названия своих звезд с отдельно присваемыми литерами, чем отличаются друг от друга.

Первые изученные планеты, похожие на Землю

Не все обнаруженные объекты небесных тел похожи на Землю. В ближайшее десятилетие обнаружатся тысячи далеких планет, возможно, найдется та, где условия жизни максимально приближены к здешним.

Рассмотрим список самых похожих на Землю планет.

Kepler-62 f

Планета, совершающая оборот вокруг газового шара Kepler 62, входящего в созвездие Лира, найдено телескопом «Кеплер», от которого дано соответствующее название.

• Дата открытия: 2013 г.;
• звезда: оранжевый карлик Кеплер 62;
• метод обнаружения: транзитный.

Вместе с телом, получившим номер f, найдены планеты Кеплер 62 е и Кеплер 62 b.

Сравнение размеров Земли и экзопланет Kepler 62e, Kepler 62f

Размер Kepler-62 f на 40% превосходит земной. Зарождение произошло 7,5 миллиардов лет назад. Для сравнения: возраст нашего мира — 4,5 миллиарда лет. Наклон оси стабилен, температурный режим похож на земной. Астрофизики предполагают наличие на поверхности жизни.

Gliese 581 g

Красный карлик из созвездия Весов имеет планету-спутник, расположенную от Земли на расстоянии 20 световых лет и похожую на нее.

• Дата открытия: 29.09.2010 г.;
• звезда: красный карлик Глизе 581;
• метод обнаружения: спектрометрическое вычисление звездной скорости.

Художественное изображение экзопланеты Gliese 581 g

Зародилась 7-11 млрд. лет назад. Поскольку обнаружению предшествовали расчеты, астрономы Европейской южной обсерватории вновь проверили данные спектрографа и подвергли сомнению существование Gliese 581 g.

Единого мнения на этот счет до сих пор нет. Если планета существует, ее величина составляет два размера Земли, средняя температура составляет от -10 до — 30°C. Повернута к красному карлику одной стороной.

Kepler 62 e

Это небесное тело найдено у того же оранжевого карлика, как и вышеописанное, что является одной из частей созвездия Лира. Примерный возраст — 7 миллиардов лет.

• Дата открытия: 2013 г.;
• звезда: оранжевый карлик Кеплер 62;
• метод обнаружения: транзитный.

Сравнение планет земной группы Солнечной системы и системы Kepler 62

Астрономы предполагают наличие жизни и существование огромного океана, не похожего на мировой океан Земли. Расстояние до земли — 1200 световых лет, величина (в 1,5 раза больше земного диаметра) позволяет предположить наличие атмосферы. Расстояние от планеты до звезды схоже с положением Земли в отношении Солнца.

Предположительно средняя температура +15°C. Задача астрофизиков будущего — рассчитать атмосферу Kepler 62 e. Астрономы считают, что на планете есть жизнь как минимум на уровне одноклеточных организмов. Эта экзопланета, которая похожа на Землю больше всего.

Gliese 667 cc

Удалена от нас на 22,7 световых года. Глизе 667 находится в созвездии Скорпиона.

• Дата открытия: 29.11.2011 г.;
• звезда: тройная Глизе 667 (два оранжевых карлика с одним красным карликом);
• метод обнаружения: спектрометрическое вычисление звездной скорости.

Gliese 667 cc в представлении художника

Обращается вокруг звездного трио за 28-29 земных суток. Масса превышает земную в 3,5-4 раза. Лаборатория Университета в Пуэрто-Рико пришла к выводу, что средняя температура равняется +27°C, условия похожи на наши. Экзопланета повернута к Gliese 667 одной стороной. Есть основания полагать, что на планете существует жизнь.

Kepler 22 b

Kepler 22 находится в созвездии Лебедь. Телескоп NASA «Кеплер» нашел ее первой, поэтому планеты решено было называть в его честь. Подтверждение ее существования производилось методом исключения ложных доводов.

• Дата открытия: 05.12.2011 г.;
• звезда: одиночная спектрального класса G;
• метод обнаружения: транзитный.

Сравнение Kepler 22 b с земными планетами Солнечной системы

Кеплер 22б — планета похожая на Землю. Удалена от нее на 620 световых лет, оборот вокруг звезды делает за время равное 290 земных дней. Не известны размер и структура.

Это самые известные похожие на нашу экзопланеты. Поговорим о новых открытиях и узнаем, сколько существует планет, похожих на Землю.

Новые экзопланеты

Астрономы ежегодно находят во Вселенной планеты, похожие на Землю. Существует термин «обитаемая зона», которая означает область космических промежутков между планетой и звездой, в пределах которых может существовать любая из форм жизни.

Все описанные выше планеты относятся к единому классу, называемому Суперземля. Такие экзопланеты имеют массу больше, чем наша, но значительно меньше газовых гигантов. Максимальный размер — 10 масс Земли. Параметр массы выбран не случайно, он связан со способностью планеты удерживать атмосферу.

Астрофизик М. Хиппке на примере Кеплера 22b объяснил невозможность другим формам жизни покинуть подобную планету по причине большой массы. Гравитация на ней превосходит земную, для отправки в космос небольших объектов требуются сотни тонн топлива.

Проксима Центавра b — ближайшая к нам экзопланета

Красный карлик Проксима Центавра — ближайшая к Солнцу звезда. Проксима b была обнаружена в 2016 г. на расстоянии 4,22 световых года от нашей планеты. Астрофизикам интересны ближайшие небесные тела, поскольку их легче изучить.

По массе превышает земную в 1,27 раз, за 11 суток совершает полный оборот по орбите. Допускается, что радиус планеты Проксима b на 10% превышает земной. Не исключается существование живых организмов на поверхности. Однако, радиационный фон на ней высок.

Вспышки на молодой и агрессивной Проксиме Центавре в 2017 году скорее всего окончательно разрушили атмосферу планеты

Колонизация ближайших экзопланет: сроки, препятствия

Обнаружение в космосе других планет позволило астрономам говорить о существовании внеземной жизни, выдвигать теории об образовании планет.

В настоящий момент ученые решают, какую планету выбрать для колонизации. Основные препятствия для осуществления космического путешествия:

• огромное расстояние;
• неизвестные условия и наличие атмосферы (радиационный фон, отсутствие воды, высокие и низкие температуры);
• сложные расчеты (для полета космического аппарата потребуется точно рассчитать проход по орбите, соотнести его с вращением экзопланеты по орбите и учесть время подлета).

Ученые все чаще говорят о покорении Марса

Анализируя эти данные, становится ясно, что начать необходимо с планеты, ближайшей к Земле. По этой причине все чаще говорят о колонизации Марса.

Планы на ближайшее будущее

Колонизация космоса все еще является областью научной фантастики. Обнаружение похожих на нашу планет не дает повода для совершения межпланетной миссии в обозримом будущем. Ближайшая цель человечества состоит в создании на Марсе постоянной базы для изучения самой планеты и его спутников. Полет до красной планеты составит 70-80 суток. Условия похожи на земные, поэтому попытки отправить миссию будут производиться в ближайшее десятилетие.

Разглядывая видео из космоса, фотографии, сделанные космонавтами, летательными аппаратами, понимаешь, насколько велик этот мир. Похожие на нашу планеты существуют, и живые организмы будут найдены.

Источник