В поисках земли обетованной: что такое экзопланеты

Совсем недавно орбитальный телескоп "Кеплер", который упорно ищет новое место обитания для человечества, передал на Землю очередное радостное известие: нашлась планета, вроде как подходящая для жизни. Корреспондент "Сегодня" чуть не умер от восторга, и разобрался в том, как ищут землеподобные миры и сколько их уже насчитали. 

Начну с плохой новости: нет у нас пока возможности покинуть Солнечную систему. Мало того — даже на несчастную Луну, до которой раз плюнуть, никто не летит. Поэтому все то, о чем мы расскажем и покажем ниже — это как конфетка за толстым бронированным стеклом в укрепленном замке, за рвом, окруженным крокодилами и пираньями, посреди острова в океане из лавы. Только еще дальше, опаснее и невозможнее.

Но все это не мешает радоваться каждый раз, когда НАСА заявляет: ребята, мы открыли Землю-2! И новая Земля-2 — землее, чем остальные Земли-2, которые мы открывали до этого. И мечтать о том дне, когда человечество найдет лазейку в суровых, как старые гаишники, законах физики, ограничивших передвижение по Вселенной скоростью света. А пока нам остается только любоваться новооткрытыми мирами.

Деоккупация юга страны – как украинские военные отвоевывают территории

Запрет на передвижение по стране для военнообязанных – все детали

Ракетные удары по мирным украинским городам - июль 2022

Ядерный терроризм россии

НЕМНОГО ИСТОРИИ

Чтобы не пересказывать всю историю астрономии, ограничусь несколькими фактами. В 1609 году немецкий математик, астроном и оптик Иоганн Кеплер публикует "Новую астрономию", в которой выводит основные законы движения планет: эллиптическая орбита, снижение скорости движения планеты по мере отдаленности от центра (звезды) и постоянная константа отношения куба среднего удаления тела от звезды к квадрату периода ее обращения. Эта работа стала знаковой для человечества (взамен, как и многие ученые, Кеплер получил нищенское существование, а его мать даже обвинили в колдовстве и некромантии) и остается таковой до сих пор — все планеты Вселенной движутся по законам, которые немецкий гений вывел эмпирически.

В 1855 году капитан Джейкоб, астроном Мадрасской обсерватории, сообщил о "высокой вероятности существования планетарного тела в двойной системе 70 Змееносца". Сейчас наука говорит, что никакой планетной системы там нет и быть не может. Тем не менее это первый случай, когда люди заговорили о планетах у других звезд.

Спустя больше ста лет, в конце 1980-х, астрономы начали искать планеты с помощью высокоточных спектрометров, и в 1988 году канадцы Кэмпбелл, Уолкер и Янг нашли такую у оранжевого субгиганта Гамма Цефея А.

И, наконец, в 2011 году телескоп Кеплера обнаружил первую землеподобную планету — Kepler 22b.

Кеплер вывел законы движения.

МЕТОДЫ ПОИСКА ЗЕМЛЕПЛАНЕТ

Метод Доплера. Планета, вращаясь вокруг звезды, раскачивает ее, и мы можем наблюдать смещение спектра. Так можно обнаружить планеты в два-три раза крупнее Земли, которые вращаются близко, и планеты-гиганты.

Транзитный метод. Когда планета проходит на фоне звезды, ее светимость уменьшается. Так можно определить размеры планеты, а в сочетании с методом Доплера — ее плотность, наличие и состав атмосферы. Проблема в том, что орбита должна лежать в одной плоскости с наблюдателем.

Метод гравитационного микролинзирования. Здесь немного сложнее. Между наблюдаемым объектом и земным наблюдателем должна находиться другая звезда, которая становится линзой, фокусирующей своей гравитацией свет наблюдаемой системы. Помогает находить планеты малой массы вроде земной.

Астрометрический метод. Под гравитационным воздействием планеты звезда меняет собственное движение, планета будто толкает или притягивает ее.

Радионаблюдение пульсаров. Если вокруг пульсара вращаются планеты, то его сигнал начинает колебаться. Направленные пучки излучения образуют конические поверхности в пространстве, а с Земли можно это излучение зарегистрировать.

Прямое наблюдение. Планету можно высмотреть и так. Правда, не каждую. Для этого нужно каким-то образом изолировать ее от света звезды, поэтому лучше всего он срабатывает с горячими и удаленными планетами. Так изучают системы молодых звезд.

КТО ИЩЕТ НОВЫЙ ДОМ

НА ОРБИТЕ

COROT. 30-сантиметровый космический телескоп Европейского космоагентства. Снимает искривление блеска звезд во время прохождения планет. 

"КЕПЛЕР". Космический телескоп НАСА. Он отслеживает 100 тысяч звезд одновременно, наблюдая за изменениями их яркости во время прохождения планет.

GAIA. Космическая обсерватория, которая строит трехмерную карту галактики. Параллельно ищет планеты.

СТАРТУЮТ

TESS. Космический телескоп, который будет обозревать все небо в поисках экзопланет. Стартует в 2017 году.

ECHO. Космический телескоп со спектрометром Европейского космоагентства, который должен стартовать в 2022 году.

ATLAST. Самый амбициозный проект НАСА, который будет искать жизнь во Вселенной. Стартует в 2029 году.

НА ЗЕМЛЕ

SuperWASP. Проект, разбросанный по двум обсерваториям — Роке де лос Мучачос на острове Пальма (Канарские острова), и Южноафриканской астрономической обсерватории. Каждая состоит из восьми широкоугольных автоматических телескопов. Наблюдает за яркостью. HATNet. Сеть из шести автоматических телескопов. Из них четыре находятся на территории обсерватории Фреда Лоуренса (Аризона), еще два — в Смитсоновской астрофизической обсерватории на Гавайях. Наблюдает за яркостью.

HARPS. Сверхточный спектрограф в обсерватории Ла-Силья в Чили. Ищет планеты по искривлению блеска звезд.

ОСЕРВАТОРИЯ КЕКА. Находится в Чили и состоит из двух крупнейших в мире зеркальных телескопов. Ищет искривление блеска звезд.

ОПРЕДЕЛЯЕМ "ПРАВИЛЬНУЮ" ЗЕМЛЮ

Существует несколько индексов, по которым определяется пригодность планеты для обитания (читай — для человечества. — Авт.). Все они в целом логичны и понятны. 

Сначала свежеоткрытую планету тестируют на "землеподобность". Для этого изучается несколько факторов: во-первых, расстояние до звезды. Слишком близко — слишком жарко: будет та же Венера, где непригодная атмосфера. Слишком далеко — холодно: будет тот же Марс. Дальше — наличие жидкой воды. Температура на поверхности. Наличие атмосферы. Гравитация. И так далее. 

Пока в индексе землеподобия из всех открытых миров есть лишь 16 подходящих для нас с вами — да и то при условии, что там не развились какие-то злобные микроорганизмы, убивающие углеродные формы жизни. Впрочем, узнать это можно только одним способом — добравшись туда и проверив все на месте. К сожалению, сейчас у нас нет ни малейшей возможности это сделать. Конечно, есть некоторые проекты. Некоторые фантастичны — вроде двигателя, способного поместить корабль в пузырь, на который не влияют законы физики, или прокола пространства посредством черной дыры. Некоторые более реалистичны — вроде помещения космонавтов в анабиоз на все время полета.

ЛИДЕРЫ ИНДЕКСА ПОДОБИЯ ЗЕМЛЕ

Kepler-438 b

Эта экзопланета крутится вокруг звезды Kepler-438 в созвездии Лира. Открыли ее 6 января 2015 года. Расстояние от Солнца — 470 световых лет. Материнская звезда — красный карлик, который вполовину меньше Солнца, а сама планета больше нашей на 12%. По многим параметрам она напоминает Землю. Мало того — она находится в нужной области своей звездной системы, а значит, получает ровно столько тепла, сколько нужно для зарождения и существования жизни.

Kepler-442 b

Эта экзопланета крутится вокруг звезды Kepler-442. Находится на расстоянии 1120 световых лет от Солнца. Она больше Земли в 1,3 раза и находится в той области своей системы, где условия близки к земным. Ученые считают, что на планете есть жидкая вода, температура на ее поверхности близка к приемлемой для зарождения жизни, а поверхность преимущественно покрыта скалами.

Kepler-62 e

Четвертая по удаленности экзопланета звезды Kepler-62 в созвездии Лира — на расстоянии 1200 световых лет от нас. Она, как и ее "братец" Kepler-62 f, может быть обитаемой. Планета в полтора раза больше Земли, а значит, по мнению ученых, способна удержать атмосферу. К тому же ученые полагают, что эта планета может быть полностью покрыта океаном. Планета Kepler-62 e была открыта в 2013 году вместе с другими планетами Kepler-62 f и Kepler-62 b у оранжевого карлика.

Kepler-452 b

Собственно, "виновник торжества" — "Земля-2", "самый недосягаемый курорт — тренажерный зал во Вселенной". О ее открытии в НАСА заявили 23 июля 2015 года. Сначала все решили туда лететь, но потом узнали, что она находится в 1402 световых годах, и радости поутихли. Но "плюшек" несравненно много. Во-первых, ее звезда — такой же желтый карлик, как и наше Солнце, только чуть-чуть больше. Во-вторых, год там длится 385 дней. В-третьих, скорее всего, там есть вода. В-четвертых, она находится на оптимальном удалении от своей звезды. Все это дает надежду на то, что там возможна растительная жизнь и — ура! — фотосинтез. А значит, воздух ее пригоден для дыхания. Геологи говорят, правда, что поверхность покрыта скалами и, вероятно, вулканами. Еще один минус — гравитация: этот Kepler на 63% больше Земли, потому сила притяжения там в два раза превышает земную.

Gliese 667 C С

Вторая экзопланета звезды Gliese 667 C в тройной системе Gliese 667. Находится почти рядом — всего в 22,7 световых годах. Звезда — красный карлик, а ее орбитальный период — 28,1 земных суток. Моделирование показало, что средняя температура на ней составляет около 27 градусов. Почти наверняка установлено, впрочем, что она повернута к звезде только одной стороной, на другой же царит вечная ночь. Парниковый эффект, создаваемый плотной атмосферой, создает комфортные условия для примитивных форм жизни.

ПРОГУЛКА ПО ВСЕЛЕННОЙ

Kepler 36b

Эта планета в полтора раза больше Земли, и у нее есть злобная "старшая сестра" — Kepler 36c. Каждые 97 дней этот газовый гигант проходит мимо и своим гравитационным полем устраивает "младшей" настоящую казнь, превращая его в месиво из землетрясений и извержений вулканов. То еще зрелище!

Kic 12557548b

Здесь в качестве палача выступает звезда. Планета облетает ее за 16 часов, а это значит, что температура на ней адская. В результате вся поверхность кипит, а атмосфера состоит из порошкообразной горной породы. Но и этого мало: на ней постоянно извергаются вулканы, выбрасывая в космос пепельный хвост.

HD 189733b

Красивая синяя планета. Так мирно, красиво, похоже на Землю. Ага. Температура на поверхности планеты — примерно такая же, как в жерле вулкана. А атмосфера состоит из частиц кремния. Добавьте к этому эпические ураганы — и получите целые торнадо из стекла на поверхности, которые движутся со скоростью 6500 км/час.

Fomalgaut b

Молодую звезду Фомальгаут прозвали "оком Саурона" из-за космического мусора, который витает вокруг нее. Во всем этом хламе и летает планета. Она размером с Юпитер, и носится по настоящей свалке, собирая все обломки и превращаясь в пылающий шар. Мало того: планета-сосед выталкивает ее в открытый космос.

Tres-2b

Это Самая Черная Планета Вселенной. Из открытых, естественно. Летает вокруг звезды созвездия Дракона и поглощает 99% света, падающего на нее. Почему так — никто не знает. Может потому, что нет атмосферы, может, она покрыта светопоглощающими частицами. А может — именно там и находится самый настоящий ад.