Мы продолжаем изучать книгу Натали Каброль.
Предыдущие части публиковались сериями.
Открытие экзопланет еще больше продвинуло поиски жизни. Существует много способов определения экзопланеты. Можно использовать метод лучевой скорости. Гравитация планеты заставляет звезду колебаться влево и вправо. Эти колебания вызывают сдвиг естественного спектрального цвета звезды, который становится немного более синим или немного более красным, в зависимости от эффекта Доплера. Вы можете поискать тень планеты. Когда планета проходит между звездой и наблюдателем, можно зафиксировать изменения яркости звезды. Современные мощные телескопы также могут использовать шаблоны для блокирования звезд и непосредственного наблюдения за отражением звездного света атмосферой планеты. Вы также можете воспользоваться теорией Эйнштейна, согласно которой свет от далеких звезд отклоняется под действием гравитации. Если свет звезды становится ярче с течением времени, это означает, что речь идет об экзопланете. Последний метод в списке авторов — астрометрия. Это происходит, когда регистрируются изменения положения звезды при ее вращении вокруг барицентра планетной системы.
Три четверти всех обнаруженных до сих пор экзопланет были обнаружены с помощью транзитного метода, во многом потому, что он применяется орбитальными телескопами, такими как Kepler, а теперь и TESS, которые специально разработаны для поиска планет. На момент публикации в очень маленьком квадранте нашей галактики Млечный Путь насчитывалось 5573 известных экзопланеты и 4151 планетная система. И эти цифры растут почти каждый день! Более 10 000 результатов тестов все еще ожидают подтверждения. Короче говоря, по индукции мы можем сказать, что у каждой звезды в нашей галактике есть по крайней мере одна планета. Это от 100 до 400 миллиардов планет, и это еще более низкая оценка! Число потенциальных спутников еще больше: от 20 до 80 триллионов на галактику.
Конечно, так называемые горячие юпитеры легче всего обнаружить на расстоянии: это гигантские планеты, вращающиеся вблизи своих звезд. Первый подобный объект был обнаружен на орбите еще в 1989 году, и в течение 13 лет его считали коричневым карликом. В 1990 году телескоп «Хаббл» был запущен в космос для поиска экзопланет и решения других задач. В 1992 году были обнаружены веские доказательства существования экзопланеты в пульсарной системе на расстоянии 2300 световых лет от нашей Солнечной системы. В 2001 году нам удалось идентифицировать и проанализировать атмосферу экзопланеты, находящейся на расстоянии 150 световых лет от нас.
Это еще не все. Открыта первая планетная система. По мере совершенствования технологий мы учимся обнаруживать более мелкие объекты, в том числе экзолуны. Он даже может определить наличие углекислого газа в атмосфере.
Использование метода проникновения Хаббла для выявления потенциальных экзопланет
В 2003 году Канада запустила спутник MOST, специализирующийся на астросейсмологии. С его помощью люди открыли горячий Юпитер HD 209458 b и выяснили, что его атмосфера представляет собой водородную атмосферу, смешанную с углеродом, кислородом и водяным паром. Им даже удалось зафиксировать там самый большой водоворот. Эти наблюдения могут даже позволить составить карту других экзопланет. В 2009 году была обнаружена первая экзопланета, состоящая не из газа, а из камня и металла, как Земля. Эта работа была выполнена французским CoRoT и проводилась с 2006 по 2013 год.
Затем произошла революция: «Кеплер» взлетел. Несмотря на многочисленные предыдущие успехи, до сих пор не обнаружено ни одной планеты, сопоставимой с Землей по составу, размеру и орбите. За время работы с 2009 по 2018 год «Кеплер» открыл 2662 экзопланеты, некоторые из которых оказались в точности похожими на «нашу» планету. И, как уже упоминалось ранее, все это расположено в небольшой части нашей галактики Млечный Путь в созвездиях Лебедя и Лиры. Несмотря на то, что в 2013 году телескоп вышел из строя, его успешно стабилизировали, и он продолжает проводить дальнейшие поиски.
В 2018 году TESS был запущен в космос. В настоящее время он исследует обширную область, охватывающую 85% неба. За два десятилетия он, должно быть, задокументировал тысячи экзопланет, в том числе сотни, меньшие по размеру, чем Земля. С его помощью мы сможем точнее определить «количество» планетных систем. Семейство орбитальных телескопов, используемых для изучения экзопланет, недавно пополнилось европейским телескопом Хеопса и космическим телескопом Джеймса Уэбба. Последний разрабатывался в течение двадцати пяти лет и будет завершен в 2021 году. Это самый амбициозный и сложный орбитальный телескоп из когда-либо построенных, результат сотрудничества США, Канады и Европы. Помимо первых галактик и новорожденных звезд, он также ищет экзопланеты, которые могут быть пригодны для жизни.
Снимки экзопланеты HIP65426 b, полученные телескопом JWST в различных инфракрасных диапазонах длин волн
Nancy Grace Roman находится в стадии разработки и будет запущен не позднее 2027 года. Он будет работать по принципу гравитационного микролинзирования (т.е с использованием теории Эйнштейна). Проект позволит обнаружить экзопланеты, которые всего в несколько раз массивнее Луны. Вы также можете попытаться найти так называемые малые планеты-сироты, которые блуждают среди звезд.
Обнаруженные экзопланеты можно разделить на пять групп. Конечно, нас в первую очередь интересуют каменистые планеты, такие как Земля. Если такая планета значительно массивнее Земли (до десяти раз), ее называют суперземлей или мини-Нептуном.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Вероятнее всего, такие планеты обычно представляют собой океанические или каменистые планеты с тонкой атмосферой. Если планета более массивна, достигая массы Нептуна, то ее называют гексапланетой. Название отражает их состав: обычно это водные океаны с водородной атмосферой. Они являются хорошими кандидатами для поиска биосигнатур в их атмосферах. Следующая группа — планеты типа Нептуна с каменистыми ядрами и водородно-гелиевой атмосферой. Наконец, существует большая группа газовых планет-гигантов, которые в основном состоят из водорода и гелия. Близко вращающиеся горячие юпитеры образуют подгруппу. По-видимому, они формируются за пределами снеговой линии, где аммиак и метан замерзают, а затем дрейфуют по близлежащим трассам.Наш Юпитер дрейфовал аналогичным образом, но Сатурн, который образовался после него, потянул его обратно. В ходе своего развития он уничтожил ранние каменистые планеты и спровоцировал образование Меркурия, Венеры и Земли, а также предотвратил рост Марса. Эти древние события могут указывать на то, что Солнечная система является исключением из общего правила. Действительно, до сих пор мы обнаружили очень мало систем, подобных нашей. Однако, основываясь на новых оценках, можно ожидать, что по крайней мере половина каменистых планет в звездных системах того же типа, что и наше Солнце, будет иметь жидкую воду. Всего это от 2 до 3 миллиардов планет!
Помимо звездных систем, планеты можно найти и в межзвездном пространстве. Первая такая одинокая планета была обнаружена в 2012 году, примерно в ста световых годах от нас. С тех пор их было обнаружено гораздо больше, общее количество исчисляется сотнями. Они, как правило, в несколько раз массивнее Юпитера и очень молоды, а потому достаточно горячи, чтобы их можно было обнаружить с помощью простых инфракрасных наблюдений. Кажется немыслимым, что вблизи некоторых звезд может существовать жизнь. Но даже в Солнечной системе мы находим приемлемые условия в самых неожиданных местах. Хотя одинокая звезда еще не утратила своего тепла, на ней могут быть океаны и другие условия, пригодные для жизни. В этом контексте важным вопросом является то, как быстро могла возникнуть жизнь. Мы можем представить себе планету с плотной водородной атмосферой, которая не выделяет тепло и сохраняет воду в жидком состоянии. Гигантские спутники, вращающиеся вокруг Земли, могут обеспечивать тепло за счет приливных возмущений. В таком мире фотосинтез был бы возможен даже на расстоянии сотен световых лет от ядра Млечного Пути.
Lonely Planet CFBDSIR 2149-0403 (со слабой синей точкой посередине)
все меняется: активность звезд, потоки энергии в их системах, зоны обитания. В этом смысле шансы существования жизни среди кандидатов на экзопланеты не равны. Известно около 60 планет, находящихся в обитаемой зоне своих родительских звезд, в том числе одна размером с Марс и другие размером с Землю или больше. Некоторые планеты сгорают под воздействием радиации и тепла, например, Kepler-438b, которая находится рядом с красным карликом. Однако жизнь может развиваться вокруг типа звезд, на который до недавнего времени никто не обращал особого внимания: умирающих звезд. Когда на Солнце закончится водород, оно превратится в белого карлика. Он значительно уменьшится в размерах, но продолжит излучать свет. Похожая звезда находится на расстоянии 117 световых лет от нас: WD1054-226. Регулярные колебания ее светимости ставят вопрос о наличии в системе планет в обитаемой зоне. Если это так, то это будет молодая планета, поскольку на ранних стадиях своего развития звезда будет расширяться и поглощать близлежащие планеты. Поскольку обитаемая зона белого карлика уже и расположена ближе к звезде, у планеты есть целых 2 миллиарда лет, чтобы зародиться жизнь. Наша планета реагирует быстрее.
Эволюцию обитаемости нескольких планет можно наблюдать в системе TRAPPIST-1 в созвездии Водолея, на расстоянии 41 светового года от нас. Итак, вокруг небольшой холодной красной карликовой звезды размером с Юпитер вращается семь планет, три из которых находятся в обитаемой зоне. По размерам он сопоставим с Землей и Марсом. Важно отметить, что вероятность формирования такой системы вокруг ультрахолодного карлика чрезвычайно высока: от 30 до 45 процентов. Таким образом, все семь планет будут находиться между Солнцем и Меркурием. По мере удаления от звезды вода замерзает. Ближе — радиация спалила бы всё, ультрафиолет сдул бы атмосферу.
Сравнение плотности, размера и яркости планет в системе TRAPPIST-1
Планета E больше всего похожа на Землю. Вероятно, там есть атмосфера. Да, условия там не такие роскошные, как у нас, но, учитывая продолжительность жизни ее звезды, которая в 12 раз меньше Солнца, у нее было больше времени для эволюции, чем у нас: 12 триллионов лет. Поэтому она является наиболее вероятным претендентом на то, чтобы стать второй версией нашей Земли.
Мы уверены, что перспективы поиска внеземной жизни безграничны. ИИ может облегчить нашу задачу, помогая нам сравнивать условия на Земле с вариантами, которые предлагает нам Вселенная. Сегодня он не только помогает нам фильтровать огромные объемы данных, поступающих с телескопов, но и направляет наши будущие поиски и эксперименты. Охват всего многообразия жизни — сложная задача, требующая комплексного подхода, объединяющего данные из астрономии, биологии, космологии и других областей знаний. Нынешнее поколение инструментов уже очень мощное, а завтра появятся еще более мощные исследовательские инструменты.
[Мои] Обзоры книг Космос Исследование космоса Экзопланеты Инопланетная жизнь Популярная наука Научная литература Длинная 0Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Тайная жизнь Вселенной (8).
- Международная команда астрономов, включая исследователей из Кардиффского университета, представила самые четкие и точные на сегодняшний день изображения Вселенной в ее младенчестве
- Мария Браньяс Морера, родившаяся 4 марта 1907 года, стала одной из самых пожилых женщин в мире и самой старой жительницей планеты в 2023 году