Поиск жизни за пределами Земли: как мы находим и изучаем экзопланеты

Мы продолжаем знакомиться с идеями из книги Натали Каброль. Ранее мы уже публиковали материалы на эту тему.

Методы обнаружения далеких миров

Поиск внеземной жизни получил новый импульс с открытием экзопланет — планет, вращающихся вокруг других звезд. Ученые используют для этого несколько ключевых методов. Метод лучевых скоростей основан на том, что гравитация планеты заставляет свою звезду слегка «покачиваться». Это движение вызывает доплеровский сдвиг в спектре звезды, который можно зафиксировать. Транзитный метод заключается в наблюдении за периодическим падением яркости звезды, когда планета проходит по ее диску. Современные телескопы научились напрямую блокировать свет звезды, чтобы увидеть отраженный от атмосферы планеты свет. Также применяется гравитационное микролинзирование, предсказанное Эйнштейном: массивный объект (например, планета) искривляет своим полем свет далекой звезды, временно усиливая его. Еще один способ — астрометрия, то есть точное измерение положения звезды на небе и обнаружение ее крошечных смещений под влиянием планет.

Статистика открытий и технологический прорыв

На сегодняшний день большинство экзопланет — около трех четвертей — обнаружено именно транзитным методом, в первую очередь благодаря специализированным космическим телескопам, таким как «Кеплер» и TESS. На момент написания книги в небольшом участке нашей галактики Млечный Путь было подтверждено существование более 5500 экзопланет в 4100 планетных системах, и эти цифры постоянно растут. Еще тысячи кандидатов ждут проверки. Такое изобилие позволяет сделать индуктивный вывод: у каждой звезды в галактике, вероятно, есть хотя бы одна планета. Это означает от 100 до 400 миллиардов планет, а число их потенциальных спутников (экзолун) исчисляется триллионами.

История открытий началась с обнаружения так называемых «горячих юпитеров» — газовых гигантов, расположенных очень близко к своим звездам. Знаковым событием стал запуск телескопа «Хаббл» в 1990 году. В 2001 году ученые впервые проанализировали атмосферу экзопланеты, а в 2009-м была найдена первая каменистая планета, похожая по составу на Землю.

Использование метода проникновения Хаббла для выявления потенциальных экзопланет

Эра космических телескопов

Настоящую революцию в поиске экзопланет произвел телескоп «Кеплер» (2009–2018 гг.), открывший тысячи планет, включая десятки аналогов Земли по размеру и орбите. Его преемник, TESS, запущенный в 2018 году, исследует 85% небесной сферы и уже обнаружил сотни планет меньше Земли.

Венцом современных технологий стал космический телескоп имени Джеймса Уэбба (JWST), запущенный в 2021 году. Этот невероятно сложный инструмент, помимо изучения ранней Вселенной, способен детально анализировать атмосферы экзопланет в поисках биосигнатур — химических следов жизни.

Снимки экзопланеты HIP65426 b, полученные телескопом JWST в различных инфракрасных диапазонах длин волн

В ближайшем будущем ожидается запуск телескопа Nancy Grace Roman (к 2027 году), который с помощью гравитационного микролинзирования сможет находить даже планеты-сироты, свободно дрейфующие в космосе.

Классификация и обитаемость экзопланет

Обнаруженные миры можно разделить на несколько типов. Наибольший интерес представляют каменистые планеты земного типа. Более массивные (до 10 масс Земли) называют суперземлями или мини-нептунами — это могут быть океанические миры или планеты с плотной атмосферой. Далее идут планеты размером с Нептун и газовые гиганты, подобные Юпитеру, включая «горячие юпитеры».

Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.

Ключевой вопрос — обитаемость. Ученые ищут планеты в «зоне обитаемости» — области вокруг звезды, где на поверхности может существовать жидкая вода. Уже известно около 60 таких кандидатов. Интересно, что жизнь теоретически может существовать даже в неожиданных местах: на спутниках газовых гигантов, нагреваемых приливными силами, или у белых карликов — остывающих остатков звезд.

Многообещающие системы и будущее поисков

Особое внимание привлекает система TRAPPIST-1, расположенная в 41 световом году от нас. Вокруг маленькой красной карликовой звезды вращается семь каменистых планет, три из которых находятся в зоне обитаемости. Одна из них, TRAPPIST-1e, считается наиболее похожей на Землю. Хотя условия там суровее, продолжительность жизни звезды дает этому миру в десятки раз больше времени на эволюцию, чем было у Земли.

Одинокая планета CFBDSIR 2149-0403 (слабая синяя точка в центре)

Сравнение плотности, размера и яркости планет в системе TRAPPIST-1

Перспективы поиска жизни безграничны. Обработка огромных массивов данных с телескопов уже немыслима без искусственного интеллекта. Будущие открытия потребуют комплексного подхода, объединяющего астрономию, биологию, геологию и планетологию. Современные инструменты невероятно мощны, а завтрашние откроют перед нами еще более захватывающие горизонты в понимании нашего места во Вселенной.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Тайная жизнь Вселенной (8).