Naprendszerünk csak egy kis bepillantásfolyamatosan bővülő univerzum<
Ezen új bolygók közül sok nagyon különbözik egymástólazok, amelyek a Nap körül forognak, és még az exoplanetáris rendszerek építészete sem hasonlít a miénkhez. Az idő múlásával óriási mennyiségű információ található meg ezekben a távoli világokban. Még ennél is figyelemre méltóbb az, hogy az exoplanetáris kutatás területe milyen gyorsan növekedett egy viszonylag rövid idő alatt.
Exoplanets - mi ezek?
Az exoplanet egy bolygónk, amely túlmutat a miénkenNaprendszer. Az exoplanet a csillag körül forog - a Napunk analógja. Egy csillaggal együtt egy vagy több egzoplaneta alkot egy olyan naprendszert, mint a miénk. A legközelebbi bolygó és a gazdagomb közötti távolság többé-kevesebb lehet, mint a Merkúré, és a távoli bolygók távolabb helyezkedhetnek el, mint a Szaturnusz és a Plútó, és nagyobbak is, mint a Jupiter - úgy vagy úgy, egy exoplanet, egy vagy több egy Naprendszert alkotnak csillagával.
Melyek a „más” napenergia rendszerek?
- Egy vagy több bolygóval rendelkező rendszer.
- Egy rendszer két csillaggal és egy bolygóval.
- Egy rendszer bolygókkal, amelyek megfelelő feltételekkel rendelkeznek a felszínükön lévő víz stabilitásához, ami az általunk ismert élet egyik összetevőjéhez szükséges.
Hogyan keresik az exoplaneket?
2006-ban elindították az első űrhajótaz exoplanetáris kutatásoknak szentelt küldetés a CoRoT nevű küldetés. A dobástól számított néhány hónapon belül a CoRoT felfedezte első bolygóját, a forró Jupitort, amely olyan csillag körül kering, mint a Nap. Az elkövetkező néhány évben a CoRoT fenntartható alapon helyezte az űrkutatás exoplanetáris felfedezését a szokatlan bolygók folyamatos észlelésével.
Amikor 2009-ben elindult a NASA küldetéseKepler, az ismert bolygók száma növekedni kezdett. A Kepler a NASA űrobszervatóriuma, egy ultra-érzékeny fotométerrel ellátott orbitális teleszkóp, amelyet kifejezetten exobolygók keresésére terveztek.
Az exoplanetek detektálásának módszerei egyre pontosabbak.
Doppler-módszer(radiális sebességek, radiális sebességek). A napszerű csillagok pályáján talált első bolygókat pontosan ezzel a módszerrel fedezték fel. Egyetlen csillagnak, amely nem tartalmaz bolygórendszert, a súlypontja a csillag közepén lesz. Amikor azonban egy bolygó egy csillag körül kering, a csillag-bolygó rendszer súlypontja eltolódik a csillag középpontjától, aminek következtében a csillag a megfigyelő szemszögéből előre-hátra "mozog", akárcsak a csillagok és a csillagok. A bolygó a közös tömegközéppontjuk körül forog. A csillagok sugárirányú (látóvonal) sebességének finom változásai elvileg mérhetők, hogy felfedjék az egyébként láthatatlan bolygók jelenlétét.
Doppler-módszer(radiális sebességek, radiális sebességek)
Tranzit módszerlehetővé teszi a teleszkópok számára az aurora méréséterősítse meg a bolygók jelenlétét a csillag körül, mivel minden alkalommal, amikor egy bolygó elhalad a csillag előtt, elsötétül. A fényesség ciklikus változásai azt jelzik, hogy egy bolygó áthalad a Föld és egy csillag között.
Tranzit módszer
asztrometriamozgásérzékelő módszercsillagok helyzetének pontos mérésével az égen. A technika a csillag körüli bolygók azonosítására is használható, ha megméri a csillagok helyzetében bekövetkezett apró változásokat, amint az a bolygórendszer tömegközéppontja körül oszcillál.
asztrometria
Felismerés segítségévelgravitációs mikrolengetésakkor fordul elő, amikor a csillag gravitációs teremeghajlítja a téridőt, ami egy távoli csillag fényét maga mögé hajlítja. Ez a hatás csak akkor látható, ha a két csillag egy vonalban van a Földdel. Ha a lencseként működő csillagnak van bolygója, akkor a bolygó mezőjének kicsi, de észrevehető hatása lehet.
Gravitációs mikrolengetés
A közvetlen exoplanet érzékelés nagy felbontású, nagy kontrasztú képeken alapul, adaptív optikát használva.
Hány egzoplaneta létezik az univerzumban? Kik ők?
2019 végére megtalálják és megerősítiktöbb mint 4000 exoplaneta. Néhányuk olyan hatalmas, mint a Jupiter, de a csillagjukhoz sokkal közelebb kerülő pálya, mint a Merkúr a Napunk. Más exoplanetok sziklásak vagy jegesek, és sokuknak egyszerűen nincs analógja a naprendszerünkben.
Az exoplanetek nagyrészt azonosakból állnaka Naprendszerünk bolygóit alkotó elemek, bár különböző összetételű egyensúlyokkal, amelyek minden exoplanet számára megkülönböztető tulajdonságokat adnak. Az exoplanetek négy elsődleges osztályozása létezik, ideértve a neptunuszszerű világokat, a bolygókkal rendelkező világokat, mint például a forró Jupiter, a szuper Földdel rendelkező világokat és a bolygószerű Földdel rendelkező világokat.
Szuper-földfémek
A szuperföld egy bolygó, amelynek tömege 1-10. A szuper Föld besorolása csak a bolygó tömegére vonatkozik, de semmit sem mond a felszíni viszonyokról vagy az életképességről.
A bal oldali föld és a művész benyomása a jobb szuper földről. Hitel: NASA / JPL-Caltech
A PSR B1257+12 pulzár körüli pályán 1992-ben fedezték fel az első szuperföldeket, két exobolygót, amelyek tömege négyszer akkora, mint a Földé.
Az első szuperföld egy főcsillag körülA sorozatot egy Eugenio Rivera vezette csapat fedezte fel 2005-ben. Gliese 876 körül kering, és Gliese 876 d-nek nevezték el (ebben a rendszerben korábban két Jupiter méretű gázóriást fedeztek fel). A bolygó becsült tömege 7,5 Földtömeg, keringési ideje pedig nagyon rövid, mindössze 2 nap. Mivel a Gliese 876 d közel van vörös törpe gazdacsillagához, a Gliese 876 d felszíni hőmérséklete 430–650 Kelvin (156,85–376,85 °C) lehet, és folyékony vizet is képes elviselni.
Ez volt az első vörös törpefelfedezett egy bolygórendszert. Valószínűleg a hatalmas óriásbolygók általában atipikusak az ilyen csillagokra. Azóta tucat szuperföldet fedeztek fel, amelyeknek tömege mindössze 1,9 volt.
2007 áprilisában a tudósok bejelentették, hogy két új szuperföldet fedeztek fel a Gliese 581 körül, a csillag lakható zónájának szélén, ahol folyékony víz is előfordulhat a felszínen.
Gliese 581 legalább 5 tömegűA Föld és a csillagtól való távolság 11 millió km-ig (0,073 csillagászati egység) a lakható övezet "meleg" határán található. Későbbi tanulmányok kimutatták, hogy a Gliese 581 c valószínűleg hatalmas üvegházhatást szenvedett, hasonlóan a Vénuszhoz.
A csillagászok azt sugallták, hogy lehetnek szuperföldekgeológiailag aktívabbak, mint a bolygónk, és erősebb tektonikát tapasztalnak meg a nagyobb stressz alatt álló vékonyabb lemezek miatt. Az idegen életet keresők rettegnek a szuper földektől, annak a lehetősége miatt, hogy sziklás és esetleg lakott lehetnek, szemben a gáz óriásokkal.
Mini neptunusz
Mini Neptune (néha gáznak is neveziktörpebolygó vagy átmeneti bolygó) egy 2-10 földtömegű, 1-nél kisebb sűrűségű exobolygó. Az ilyen típusú bolygók kisebbek, mint az Uránusz (14,5 Földtömeg) és a Neptunusz (17,1 Földtömeg).
A Mini-Neptun folyadékkal rendelkező gáz törpeaz óceánt vastag hidrogén- és hélium-atmoszféra és egy kis sziklás mag veszi körül. Bár egy közelmúltbeli felfedezés kimutatta, hogy a mini-neptunusz - amelyet mindenki úgy gondolt, hogy gáz halmazállapotú bolygók - szuper Föld lehet egy sziklás maggal, amelyet szuperkritikus víz vesz körül. A víz nagyon magas nyomáson és hőmérsékleten veszi ezt az állapotot.
A föld és a föld közötti méretű és tömegű bolygókNeptun nem létezik a naprendszerünkben, de úgy tűnik, hogy általánosak az univerzum más részein. Keresztesek a Naprendszerünk sziklás bolygói és a jég óriásai között. Ennek eredményeként a csillagászok képesek voltak elemezni ezen "középső" távoli világok légkörét, amelyeket "mini-neptunus" osztálynak hívnak. A szakértői értékelés eredményeit 2019. július 2-án tették közzé, és 2019. július 1-jén tették közzé a Nature Astronomyban.
Mini neptunusz - a Gliese 3470 b bolygó - forgóa csillag körül - egy vörös törpe. A bolygó körülbelül 12,6 Föld tömegű, így sokkal tömegebb, mint a Föld, de kevésbé masszív, mint a Naptárunkban található Neptunusz (17 föld tömeg). Ha a Gliese 3470 b-et beteszi a naprendszerünkbe, méretének tekintve tökéletesen illeszkedik a Föld és a Neptunusz közé. Úgy gondolják, hogy a bolygónak egy nagy sziklás magja van, amely egy hidrogén és hélium mély, zúzó atmoszférájában van eltemetve.
Ez a művész illusztráció mutatjaaz exoplanet GJ 3470 elméleti belső felépítése b. Ez eltér a Naprendszer többi bolygójától. A 12,6 Föld tömegű bolygó tömegebb, mint a Föld, de kevésbé masszív, mint Neptunusz. Ellentétben a Neptunussal, amely 3 milliárd mérföldnyire van a Naptól, a GJ 3470 b nagyon közel állhatott a vörös törpe csillagához száraz, sziklás tárgyként. Ezután gravitációs úton behúzta a hidrogént és a hélium-gázt a körkörös korongból, hogy vastag légkört hozzon létre. A korong sok milliárd évvel ezelőtt szétszórt, és a bolygó megállt. Az alsó ábra olyan meghajtót ábrázol, amely a rendszer hosszú ideje nézett ki. A NASA / ESA jóvoltából
A tudósok azonban rendszeresen felteszik a kérdést: a Gliese 3470 b mini-neptun olyan formában, ahogyan azt már említik, vagy szuperföld?
Egy másik példa a mini-Neptunusra – a Kepler-11f rendelkeziktömege 2,3 Földtömeg és sűrűsége 0,69, ami megegyezik a 95 Föld tömegű Szaturnuszával. Ezek az osztálytulajdonságok, ez az exobolygó a mini-Neptunusz vagy a gáznemű törpék kategóriájába tartozik, amelyeknek folyékony óceánja van, amelyet sűrű hidrogén és hélium atmoszféra vesz körül, és egy kis sziklás mag.
Forró Jupiterek
A forró Jupiter gáz óriási bolygók10 napnál rövidebb keringési periódussal. A rövid időszak azt jelenti, hogy a forró jupiter nagyon közel áll a fogadó csillagokhoz. Jellemzően kevesebb, mint 0,1 csillagászati egység távolságra vannak, ami a Föld és a Nap közötti távolság tizedének felel meg. A forró Jupiterök legalább egy évtizedig uralták a bolygó felfedezéseit, mivel a sugárirányú sebesség (Doppler) és a tranzit módszerekkel a legkönnyebb megtalálni őket.
A Forró Jupiterek hatalmas gáz-óriásbolygók, amelyek Naprendszerünkben a Föld-Naptól rövid távolságra keringenek napjuk körül. Hitelképesség: ESA
A bolygóképződés modern modelljei szerinttechnikailag forró Jupitereknek nem szabad létezniük. A gáz óriás nem képezheti olyan közel a csillaghoz, mert a gravitációnak, a sugárzásnak és az erős csillagszélnek meg kell akadályoznia, hogy a gáz összetapadjon.
De léteznek; a mostanáig felfedezett több mint 4000 megerősített egzoplaneta közül legfeljebb 337 lehet forró Jupiter.
Az egyik lehetséges megoldás azforró jupiter formálódik tovább, ahol az építőanyagok elegendőek, majd migrálnak jelenlegi helyzetükbe. A forró Jupiterek vándorlását különféle mechanizmusok okozhatják. Úgy gondolják, hogy ennek oka a protoplanetáris korong áramának egyensúlyhiánya. Egyes tudósok úgy vélik, hogy a forró Jupiter keringései nagyon nagy excentricitást keltenek (az égitest pályájának numerikus jellemzője, amely jellemzi a pálya "összenyomódását").
Az új kutatás azonban bemutatta aAz Amerikai Csillagászati Társaság 233. ülése Seattle-ben megerősít egy elképzelést, amely ellentmond a bolygóképződéssel kapcsolatos korábbi elképzeléseknek, de egyre nagyobb lendületet kap a területen.
Óriási bolygók, amelyek körül forognakcsillaguk néhány nap alatt a napjaikhoz közel helyezkedhet el, ahelyett, hogy a távolban képződnének, és később a csillag felé vándorolnának.
A munka 2018. október 5-én jelent meg a TheAz Astrophysical Journal Letters azt mutatja, hogy az ilyen óriási bolygók, úgynevezett forró Jupiterek, a csillagokhoz közeli helyen képezhetik életüket egész életük alatt, párolgás nélkül.
Protoplanetáris lemezek, amelyek bolygót képeznekA fiatal csillagok közepén egy lyuk van a csillag mágneses mezőjének által létrehozott. Új kutatások kimutatták, hogy a belső tárcsahatár gáz óriási bolygót képezhet anélkül, hogy további kialakulásra és migrációra lenne szükségük. Hitel: NASA / JPL-Caltech
2017-ben egy Jupiterhez hasonló világot fedeztek fel.olyan forró, hogy a bolygót saját csillaga párologtatja el. A KELT-9b nappali hőmérséklete meghaladja a 4315,556°C-ot (4600 Kelvin), ezért a legtöbb csillagnál melegebb bolygó. De kék A-típusú csillaga, a KELT-9, még forróbb – sőt, valószínűleg a párolgás révén szétesik a bolygó.
Ez a művész koncepciója megmutatja a bolygótA KELT-9b, amely a vezető csillag, a KELT-9 körüli pályán kering. Ez az eddig felfedezett legforróbb gáz óriási bolygó. Hitel: NASA / JPL-Caltech
2019-ben új rekordot állítottak fel a köztükforró Jupiter pályáin. A tanulmány szerint az NGTS-10b nevű gáz óriás olyan közel körüli csillagán kering körül, hogy 18,4 óra alatt teljes forradalmat fejezzen be. A felfedezés hihetetlen laboratóriumává teszi ezt a napenergia-rendszert egy csillag és egy veszélyesen közel álló óriás exoplanet közötti árapály-kölcsönhatások tanulmányozására.
Föld analógjai
Mielőtt tudományos kutatást végeznének és az ekstrasoláris bolygók tanulmányoznáka Földhez hasonló bolygók létezésének ezen lehetőségét csak a filozófia és a tudományos fantasztika tárgyalta. A középszerűség elve azt sugallja, hogy a bolygókhoz hasonló bolygóknak általánosaknak kell lenniük az univerzumban, míg az egyedi Föld hipotézise szerint rendkívül ritkák. Az eddig felfedezett exoplanetáris csillagrendszerek ezrei nagyon különböznek a Naprendszerétől, miközben megerősítik az egyedi Föld hipotézisét.
A filozófusok megjegyzik, hogy az univerzum mérete ilyen nagyhogy valahol szinte azonos bolygónak kell lennie. A távoli jövőben az emberek technológiát használhatnak a Föld-analógok mesterséges előállításához, tereprendezéssel. A multiversz elmélet azt sugallja, hogy a Föld analógja létezhet egy másik univerzumban, vagy akár egy másik párhuzamos univerzumban is a Föld más változata lehet.
A 2013. november 4-én kelt tanulmány alapján40 000 000 000 Föld méretű bolygó van a csillagok körül, amelyek a Tejút belsejében élõ zónákban keringnek. A legközelebbi ilyen bolygó 12 fényév távolságra lehet. A csillagászok a Kepler misszió adatai alapján adtak eredményeket.
Az 1990-es évek óta végzett tudományos eredmények nagyban befolyásolták az asztrobiológia területét, a bolygók lakhatási modelljeit és a földönkívüli intelligencia (SETI) keresését.
Hol keressük az életet?
Мы знаем только одну планету, на которой есть az élet a Föld. És bolygónkon a víz az élet legfontosabb alkotóeleme, amint azt ismertük. Míg a csillagászok még mindig nem tudják, létezik-e élet más bolygókon, sok kritérium alapján szűkítik a potenciálisan életképes világok keresését.
Mivel az élet koncepciónk a Föld, csillagászokolyan bolygót keresi, amely hasonló a vele. Ilyen például folyékony víz. De egy égi tárgy csak olyan közel (például a higany) vagy olyan messze (pl. Plútó) foroghat a csillagától, hogy a víz először elpárolog vagy lefagy a felületén, mint az élet ott kialakulhat. Az alkalmazható zóna a távolságok tartománya a megfelelő hőmérsékleti értékekkel, hogy a víz bolygó folyékony maradjon. A tudósok remélik, hogy az olyan lakható övezetekben található felfedezések, mint a Föld méretű bolygók, például a Kepler-186f, vízbe vezetnek - és egy napig idegen életbe.
Az lakható zóna közepén van. Hitel: NASA
Ha bárhol lehet életet találni, akkor nagy valószínűséggel a lakható zónában lévő exobolygókról lehet szó.
Az exobolygókutatás jövője: főbb küldetések és célok
JWST (James Webb űrtávcső)
NASA / ESA / CSA Űrtávcső misszióJames Webb 2021-es bevezetése játékváltoztató új lehetőségeket kínál az exobolygók és azok atmoszférájának megfigyelésére. Infravörös hullámhosszon működő négy műszerkészlettel Webb többféle módszert fog alkalmazni ezen extranoláris testek tanulmányozására.
Az átmenő bolygók rendkívül érzékeny spektroszkópiás megfigyelései - méretük és tömegük szempontjából hasonló tulajdonságokkal - bevezetik az összehasonlító bolygótudomány korszakát az exobolygókra.
A művész benyomása Webbről. Hitel: ESA, NASA, S. Beckwith (STScI) és a HUDF Team, a Northrop Grumman Aerospace Systems / STScI / ATG medialab
Webb fogja jellemezni az exobolygó légkörétabszorpciós, reflexiós és emissziós spektrumok rögzítésével infravörös hullámhosszakon a bolygók számára, amelyek a szuperföldektől a gázóriásokig terjednek Kihasználja azt a tényt, hogy az exobolygók atmoszférájában található molekulák ezen a hullámhosszon nagyszámú spektrális tulajdonsággal rendelkeznek, és a megfigyelők számára gazdag diagnosztikai eszközöket kínálnak, amelyek közül sok nem elérhető a Földről.
Webb közvetlenül képes lesz a renderelésre isnéhány fiatal és masszív exobolygó a szülőcsillagtól távolabb kering, mint a legtöbb tranzit. Webb eszközei közül három rendelkezik nagy kontrasztú képalkotó képességekkel (két esetben ez egy koronabekezdéssel történik), hogy minimalizálja a szülőcsillag tükröződését és egyszerűsítse a bolygó képét. A több infravörös szűrővel végzett megfigyelések sok információt nyújtanak ezekről a bolygókról, tulajdonságaikról és kialakulási mechanizmusukról.
PLATÓ
ESA PLATO misszió (PLAnetary Transit and PLA)A csillagok oszcillációi) 2026-ban kezdődnek. A PLATO-t arra tervezték, hogy nagyszámú új napenergián kívüli bolygórendszert észleljen és jellemezzen azzal, hogy több százezer fényes csillagot keres az átmenő bolygók számára. A PLATO egyedülállóan képes lesz megtalálni és meghatározni azoknak a földi bolygóknak a tulajdonságait, amelyek a lakható zónában forognak a Napunkhoz hasonló csillagok körül.
Pontos PLATO sugármérések kombinálásávalnagy bolygókból álló minta, amelynek megfelelő bolygótömege a földi megfigyelések alapján kerül meghatározásra, a tudósok képesek lesznek felfedezni a meglévő bolygók sokféleségét. Ezek a megfigyelések azt is lehetővé teszik a tudósok számára, hogy meghatározzák nagyszámú kisebb bolygó térfogati összetételét, megvizsgálják, mennyire hasonlítanak a Földre, és megvizsgálják lakhatékonyságukat.
A fényes csillagok körül forgó bolygók felfedezéseA PLATO úttörő szerepet játszik majd az élet aláírásait kereső missziókban - ezek a bolygótípusok a legjobb jelöltek a későbbi spektroszkópiai mérésekhez a bolygó légkörének szerkezetének és összetételének mérésére.
ARIEL
Űrtávcső fejlesztés alatt,amelyet 2028-ban terveznek elindítani az Európai Űrügynökség negyedik közepes osztályú Cosmic Vision küldetésének részeként. A tervek szerint a távcső segítségével legalább 1000 exobolygót vizsgálnak meg tranzit módszerrel.
2028-as indulása óta az ARIELnagy pontosságú megfigyelések elvégzésére szolgál, egyidejű fotometriával a spektrum látható területén, és a spektroszkópia segítségével a hullámok közeli infravörös tartományában. Körülbelül 1000 főleg forró és forró tranzitgáz óriást, Neptunust és szuperföldet fog megfigyelni és tanulmányozni egy sor csillagtípus és bolygórendszer-architektúra körül.
előrejelzések
Ezzel az űrteleszkóp-készlettelA következő évtizedben elindítottuk, hogy várhatóan közeledik a Föld 2.0, miközben furcsább és váratlanabb bolygókkal bővül az exobolygók gyűjteménye. Izgalmas idők állnak előttünk.
Miért érdemes exobolygókat tanulmányozni?
„Egyedül vagyunk az Univerzumban?"Az egyik legmélyebb kérdés, amit az emberiség feltehet. A Napunkhoz hasonló csillag körül keringő első exobolygót 1995-ben fedezték fel, és ma az exobolygókutatás a csillagászat egyik leggyorsabban fejlődő területe.
Exobolygók sokféle spektrumának feltárása ésA mai napig felfedezett bolygórendszerek - a kicsitől a nagyig, a földitől kezdve a mélyen bizarrig - nemcsak segítenek megismerni ezeknek a rendszereknek a kialakulását és fejlődését, hanem fontos nyomokat nyújtanak annak megértéséhez is, hogy létezhet-e és hol lehet élet az univerzum másutt.
Olvassa el
Vessen egy pillantást az univerzum 3D-s térképére: ezt 20 évig állították össze, és ez már meglepte a tudósokat
A NEOWISE üstökös látható Oroszországban. Hol lehet látni, hol kell keresni és hogyan kell fényképezni
Planet Parade 2020: hol nézhető, mikor fog megtörténni, és mit mond róla a tudomány