Возможность жизни на экзопланетах доклад
Обновлено: 28.06.2024
Экзопланеты — это планеты, вращающиеся вокруг других звезд за пределами Солнечной системы. По сравнению со звездами они очень маленькие и не могут так ярко светить, поэтому их обнаружение долгое время было невозможным, а само существование находилось под вопросом. Звезды буквально прятали планеты за своим ярким светом.
Как их открывают
Самое раннее заявление об обнаружении экзопланеты датируется 1988 годом, однако подтвердить, что это была именно экзопланета, удалось только спустя 15 лет, в течение которых уже были обнаружены десятки новых экзопланет. Методов открытия экзопланет тоже не так мало.
Первое надежное открытие экзопланеты случилось в 1995 году, у звезды солнечного типа. С помощью сверхточного спектрометра астрономы обнаружили покачивание звезды в созвездии Пегаса с периодом 4,23 сут. Это один из способов открытия других планет. И звезды и планеты вращаются вокруг общего центра масс, и в процессе влияют друг на друга. Например, если смотреть на Солнечную систему издали, то Юпитер больше влияет на Солнце, чем все другие планеты, так как он самый тяжелый. При наблюдении мы заметим, что с периодом обращения Юпитера Солнце то приближается к наблюдателю, то удаляется, и по строгой периодичности процесса можно догадаться, что там действительно есть невидимый спутник. Этот способ подходит тогда, когда есть одна звезда и одна тяжелая планета.
Какие бывают экзопланеты
Самый часто встречающийся тип экзопланет — это сверхземли (суперземли). Такие планеты превосходят Землю по массе примерно в 5–10 раз. Они могут иметь разный состав, могут быть каменными, могут иметь толстые газовые оболочки. Они весьма многочисленны и не похожи ни на одну планету в Солнечной системе. Наиболее вероятно, что землеподобные планеты благоприятны для возникновения жизни.
Второй тип планет — газовые гиганты. В 1995 году ученые как раз обнаружили планету такого типа, которая очень напоминала Юпитер. Эти планеты в основном состоят из водорода, гелия, аммиака, метана и других газов.
Есть также одиночные планеты, у которых нет своей звезды. Точнее они были раньше, но что-то случилось с самой звездой, либо планета каким-то образом покинула систему.
А есть ли там жизнь
Сейчас известно огромное количество экзопланет, а если еще считать кандидатов в экзопланеты, то их количество уже превышает 20 тысяч. Часть из них, даже из известных планет, потенциально могут быть обитаемыми. Как же мы можем убедиться в том, что на этих планетах есть или может быть жизнь?
Определить есть ли на экзопланете жизнь земного типа помогают биомаркеры — вещества, которые говорят о том, что на планете могут существовать растения или микроорганизмы. Основных биомаркеров пять: кислород, озон, вода, метан и углекислый газ. Каждый из них по отдельности может иметь естественное происхождение, в то время как их комбинации могут указывать на жизнь земного типа.
Если эта пятерка присутствует в атмосфере планеты, которая по массе и радиусу похожа на Землю и находится в зоне обитаемости (расстояние от экзопланеты до звезды, на котором планета может получать энергию от своей звезды), то вероятность, что там присутствует жизнь земного типа, велика.
Сможет ли человек там жить
Сначала нужно понять, действительно ли планета пригодна для жизни. На данный момент научное оборудование еще не настолько совершенно, чтобы полностью это доказать. Расстояние от Солнечной системы до ближайших возможных экзопланет земного типа составляет 50 световых лет.
Впрочем, в этой области постоянно совершаются новые открытия. В конце февраля астрономы из Кембриджского университета опубликовали результаты исследования планеты K2-18b, расположенной в 124 световых годах от Земли. Ученые пришли к выводу, что условия на этой экзопланете могут быть максимально близки к земным. А если точнее – данные говорят о высокой вероятности наличия там воды в жидком виде.
В настоящее время ученые больше занимаются поиском и изучением атмосферы таких планет. Всего за несколько десятилетий, наука от идеи, что где-то еще возможна жизнь, пришла к возможности указывать на конкретные объекты. Возможно, что в далеком будущем мы сможем переселиться на одну из таких планет.
Вселенная – это не только звезды и планеты. Это значительно больше: и колыбель разумной жизни, и Мировой разум, и вообще все.
Мы не только капля в океане, который называется Вселенной. Но эта капля не затерялась во вселенском океане, она связана множеством нитей абсолютно со всем во Вселенной, эта капля влияет на все, что происходит во Вселенной.
Земная цивилизация не единственная во Вселенной. Их бесконечное множество. Они находятся на разных уровнях развития. Они опередили нас в развитии, другие отстают. Но у всех у нас один Творец – Мировой разум.
Законы развития Вселенной (в том числе и Земли) определены. Других законов мы придумать не можем. Но мы можем и должны, если хотим нормально жить, строить свою жизнь (включая экономику, промышленность) в соответствии с этими законами. А для этого надо их знать.
Исследование Вселенной без сомнения станет одной из наиболее захватывающих страниц научных исканий 21 века.
Экзопланеты
Важным свидетельством единого характера образования большинства планет Солнечной системы являются их однонаправленные движения практически в одной плоскости вокруг Солнца, медленно вращающегося в том же направлении.
Открытие Седны, рассматриваемой как планетоид, не столь исключительное событие. Планетоиды открывают по несколько раз в год. Однако таких крупных тел в Солнечной системе не обнаруживали с 1930 года, когда стало известно о существовании Плутона. И поскольку Седна обращается вокруг общего светила, её можно рассматривать в качестве равноправного (хотя и неприметного) родственника планет Солнечной системы.
Полный оборот вокруг своей оси Седна делает за 20-30 земных суток. Только Меркурий и Венера оборачиваются медленнее (они замедляются в своем вращении гравитационной силой близкого к ним Солнца). В предстоящие 72 года Седна будет приближаться к Солнцу и соответственно, светится все ярче. А затем по своей эллиптической орбите станет удаляться на периферию Солнечной системы.
В это же время официально расширение пояса планет Солнечной системы ещё не состоялось. Международный астрономический союз (LAU) сформировал рабочую группу, чтобы рассмотреть определение минимального размера для планеты. К тому же две группы астрономов(испанская и американская) объявили об открытии нового объекта, который может оказаться даже крупнее Плутона. Большая часть его орбиты лежит намного дальше Плутона, и он не приближается к Солнцу ближе, чем Нептун.
В целом такое развитие событий заставляет задуматься над тем, что же такое Солнечная система? Помимо девяти планет и их спутников (плюс мириады астероидов и комет) в настоящее время как часть Солнечной системы рассматриваются также пояс Койпера и облако Оорта.
Облако Оорта (по имени голландского астронома Яна Оорта, который в 1950 году предположил, что Солнечная система окружена гигантским облаком кометных тел, находящихся на расстоянии от 20000 до 200000 а.е. от Земли) – скопление сферической формы претопланетных тел, остатков эпохи образования Солнца и внутренних тел Солнечной системы. (Ян Оорт первым доказал и вращение Млечного Пути как целого.) Небольшие тела, составляющие это облако (возможно, что их там более триллиона с общей массой, примерно равной массе Юпитера), медленно, с периодом в миллионы лет, вращаются вокруг Солнца. Именно оттуда, из облака Оорта, вторгаются в Солнечную систему некоторые из составляющих их тел – скопление каменных и ледяных обломков. По мере приближения к Солнцу они начинают разогреваться, результатом чего является образование газовой струи. Такие объекты называются долгопериодическими кометами. В настоящее время облако Оорта позиционирует на расстоянии от 20 до 50 тысяч астрономических единиц от Солнца, т.е. на дальних границах Солнечной системы.
По современным представлениям о ходе образования планет, их ядро формируется из твердых планетезималей (слипшихся комков полевых частиц). Когда масса ядра достигает определённого критического значения, масса планеты начинает быстро возрастать как результат аккреции межзвездного газа, происходящего с высокой скоростью. Этому процессу содействует и миграция планеты из внешних областей протопланетного диска к его центру.
Планеты земного типа обладают значительно меньшей массой, чем планеты-гиганты, у которых основная масса приходится на газовую составляющую.
Возможность существования экзопланет осуждается достаточно давно. В 1916 году американский астроном Эдуард Барнард предположил, что он открыл планету, влияющую на движение звезды, названной позже в честь первооткрывателя звездой Барнарда. Впоследствии выяснилось, что эта звезда находится на втором месте по удалённости от Солнца после системы Альфа Кентавра, но планеты у нее все же не оказалось.
Первым подтвердившимся открытием экзопланеты стало обнаружение ее у радиопульсара, находящегося на расстоянии в 1000 световых лет от Солнца. Оно было сделано в 1991 году польским астрономом Алексом Вольцжаном. К 1993 году выявилось присутствие рядом с этим пульсаром трех планет с массами 0.2, 4.3 и 3.6 массы Земли. В 1996 году было установлено, что имеется и четвертая планета с массой Сатурна. И если у первых трех период обращения вокруг нейтронной звезды составил, соответственно , 25, 67, и 98 суток, то у четвертой – около 170 лет. Таким образом, была сразу же обнаружена целая планетная система.
Обнаруженная планетная система считается весьма странной. Нейтронная звезда возникает в результате взрыва сверхновой. В момент взрыва звезда теряет большую часть своей массы и возникший пульсар не может удержать рядом с собой планеты, которыми могла обладать массивная звезда. Поэтому маломассивные спутники, обнаруженные рядом с пульсаром RSR1257+12, сформировались после взрыва сверхновой. Но из чего и как – неясно. Подобного рода планеты по причине неясного происхождения считают каким-то неполноценным. К тому же лишь еще у одного далекого пульсара, хотя их открыто уже более 1000, обнаружилось наличие планеты. Последняя оказалась гигантом, в несколько раз массивнее Юпитера.
Метод обнаружения планет имеет под собой следующую физическую основу. Вращающаяся нейтронная звезда – пульсар излучает строго периодические электромагнитные импульсы. Пульсары – чрезвычайно стабильные источники радиосигналов. Поэтому радиоастрономы определяют скорость их движения с точностью до 1 см в секунду.
Первая фотография экзопланеты получена в апреле 2004 года на Очень Большом Телескопе (ESO, Чили). В сентябре того же года она была сфотографирована и в инфракрасных лучах. Планета обращается вокруг молодого яркого коричневого карлика, который находится на расстоянии от нас 225 световых лет в созвездии Гидры. Планета в пять раз массивнее Юпитера, ее диаметр в полтора больше, чем у Юпитера. Радиус планеты примерно на треть превышает радиус орбиты Плутона.
В силу высокой температуры поверхности планета подобна огромной комете, так как имеет огромный шлейф испаряющихся газов. Как следствие, она постоянно теряет вещество, и в конце концов от нее может остаться лишь небольшое твердое ядро.
По мнению ученых, находись Земля всего на 5% ближе к Солнцу, то задолго до того момента, когда могла возникнуть жизнь, она подверглась бы в возрасте 1 миллиарда лет воздействию парникового эффекта, ставшего барьером для развития земных форм жизни. А если бы Земля находилась чуть дальше от Солнца, то как только ее атмосфера обогатилась бы кислородом, произошло бы быстрое оледенение, т.е. исчезла бы вода, наличие которой обязательно для развития жизни. Напомним также, что на Венере слишком горячо, а на Марсе – слишком холодно для возникновения жизни.
Но всего лишь пять процентов звезд, подобных Солнцу, как показывают подсчеты, могут иметь планеты, аналогичные Земле.
Есть все основания полагать, что у подобных звезд наблюдается чрезвычайно раннее формирование планет – газовых гигантов. Данные исследования служат подтверждением теории о том, что гигантские планеты, подобные Юпитеру, формируются намного быстрее, чем предполагалось.
История открытия экзопланет
Та легкость, с которой планеты были найдены у первого пульсара, вдохновила радиоастрономов на анализ сигналов и других пульсаров (их сейчас открыто более 1000). Но поиск оказался почти безрезультатным: лишь еще у одного далекого пульсара (PSR 1620-26) обнаружилась планета-гигант в несколько раз массивнее Юпитера. До сих пор планетная система пульсара PSR 1257+12 демонстрирует нам единственный пример планет типа Земли за пределом Солнечной системы.
Считается весьма странным, что вообще рядом с нейтронной звездой обнаружились маломассивные спутники. Рождение нейтронной звезды должно сопровождаться взрывом сверхновой. В момент взрыва звезда сбрасывает оболочку, с которой теряет большую часть своей массы. Поэтому ее остаток – нейтронная звезда-пульсар – не может своим притяжением удержать планеты, которые до взрыва быстро обращались вокруг массивной звезды. Возможно, что обнаруженные у пульсара планеты сформировались уже после взрыва сверхновой, но из чего и как – не ясно. Пока планетные системы нейтронных звезд по причине их непонятного происхождения считают чем-то неполноценным.
Свойства обнаруженных экзопланет. Несколько столетий астрономы бьются на загадкой происхождения Солнечной системы. Главная проблема в том, что нашу планетную системы до сих пор не с чем было сравнить. Теперь ситуация изменилась: практически каждый месяц астрономы открывают новую экзопланету; пока это планеты-гиганты, но скоро новые приборы позволят обнаруживать и планеты земного типа. Станет возможной классификация и сравнительное изучение планетных систем. Это значительно облегчит отбор жизнеспособных гипотез и построение правильной теории формирования и ранней эволюции планетных систем, в том числе – Солнечной системы. На 1 сентября 2001 статистика исследований экзопланет такова:
· поиск планет произведен приблизительно у 1000 звезд; это почти все звезды в окрестности 30 пк от Солнца;
· у 58 звезд обнаружены планетные системы, содержащие от 1 до 3 планет, всего обнаружено 68 экзопланет;
· минимальная масса экзопланеты (M sin i), обнаруженной рядом с нормальной звездой, равна 0,15 Мю;
· обнаружены планетные системы у двух радиопульсаров, причем в одной из этих систем (PSR 1257+12) присутствуют планеты земной массы;
· заподозрены планеты еще у дюжины звезд;
· орбитальные периоды обнаруженных экзопланет лежат в диапазоне от 3 сут до 7 лет, а большие полуоси орбит – от 0,04 до 3,7 а.е.;
· эксцентриситеты орбит экзопланет лежат в диапазоне от 0,0 до 0,93; при этом орбит с большим эксцентриситетом оказалось довольно много (в отличие от Солнечной системы, где большие планеты движутся по почти круговым орбитам);
· амплитуда наблюдаемых колебаний лучевой скорости звезды под виянием планеты от 10 м/с (инструментальный предел) до 2 км/с;
· ближайшая экзопланета обнаружена у звезды Эпсилон Эридана, на расстоянии 10 св. лет от Солнца. Она чуть меньше Юпитера и обращается на расстоянии 3,3 а.е. от звезды чуть менее массивной и менее горячей, чем Солнце;
· лишь в одном случае (звезда HD 209458) Земля оказалась почти в плоскости орбиты экзопланеты (i = 85,2 град.). Поэтому астрономы систематически, дважды в неделю, наблюдают прохождения экзопланеты перед звездой, вызывающие неглубокие (1,5%) затмения. Это позволило очень точно установить орбитальные и физические параметры планеты и звезды. В частности, имея массу 0,69 Мю, планета в 1,54 раза больше Юпитера по размеру. Это не удивительно, если учесть, что она обращается на расстоянии всего 0,045 а.е. от звезды, немного более массивной и яркой, чем наше Солнце. В таком положении планета должна быть весьма горячей и иметь протяженную атмосферу.
В январе 1998 года начала свою работу группа Англо-Австралийского телескопа. Используя 3,9 метровый телескоп в Австралии, астрономы группы исследовали около 200 близких звезд солнечного типа до 8 звездной величины, находящихся на южном небе. Их программа рассчитана до 2010 года, и уже принесла значительные результаты: в тесном сотрудничестве с Ликской обсерваторией было открыто несколько десятков планет. Спустя десятилетие после открытия первой внесолнечной планеты у нормальной звезды удалось достичь минимального порога масс для планет в 30-40 масс Земли и максимального периода обращения в 10 лет.
В 2004 году, используя новые спектрографы, удалось повысить точность измерения лучевых скоростей до 1 метра в секунду, что позволило сразу открыть совершенно новый класс объектов - так называемые "горячие нептуны" с массами порядка 15 масс Земли. В августе 2004 года свои открытия одновременно опубликовали и европейские, и американские астрономы. Европейские исследователи использовали спектрограф HARPS, установленный на 3,6 метровом телескопе в Ла-Силла. Американцы использовали телескоп Hobby-Eberly (HET) в обсерватории Мак-Дональд (Техас). Используя также и астрометрические данные Хаббловского космического телескопа, что позволило определить наклон планетной системы к лучу зрения, они открыли четвертую внутреннюю планету в уже известной системе 55 Cancri. Спустя год количество "горячих нептунов" достигло десятка. А летом 2005 года группа Дж. Марси объявила об открытии планеты массой около 7 масс Земли. Эта планета стала первой, которая, по-видимому, имеет твердую поверхность и относится к так называемому классу "суперземель". Для обнаружения этой планеты у звезды Glise 876, рядом с которой уже было открыто два газовых гиганта, использовали телескоп Кек на Гавайских островах. Но на этом американские исследователи останавливаться не собираются, следующий их шаг - глубокая модернизация 2,4-метрового телескопа в Ликской обсерватории и создание так называемого "Обнаружителя скалистых планет" (RPF). Он должен обнаружить 5-20 планет с массой, близкой к массе Земли, вокруг звезд, выбранных в качестве целей для будущих космических обсерваторий NASA - SIM и TPF. По-видимому этот проект станет первым для изучения планет земной массы у обычных звезд. В течение месяца каждую ночь телескоп будет непрерывно изучать одну из соседних звезд, чтобы обнаружить минимальные колебания спектральных линий йода, и должен открыть каменные планеты в радиусе до 0,2 астрономических единиц от звезды.
Современные достижения в открытии экзопланет
На самом деле возможности человека в познании окружающего его мира ограничены, причем очень существенно. Нам не дано видеть даже то, что находится рядом с нами. Надо расстаться с иллюзией, что мы все можем и незнаем.
Человек должен понимать, что его представления о мире, в котором он живет, могут и будут меняться кардинально, и никогда он не сможет сказать, что он этот мир познал. Да это и не нужно и не важно. Важно совсем другое: знать и чувствовать, что ты в этом мире находишься на своем месте, занимаешь свою нишу и не мешаешь другим. К сожалению, человечество пошло другой дорогой и оказалось у разбитого корыта: ни себе ни другим. Оно превратило земной рай в ад, мешать жить другим живым существам и скоро само не сможет жить на Земле.
2. Мизун Ю.В., Мизун Ю.Г. Тайны Вселенной. М.: Вече, 2002.
3. Шевченко, М.Ю. Путешествие по Вселенной / М.Ю. Шевченко. М., 2000.
4. Ефремов, Ю.Н. Вглубь Вселенной / Ю.Н. Ефремов. М., УРСС, 2003.
5. Беккер, Б. Наша растущая галактика / Б. Беккер, Ф. Рихтер // В мире науки. 2004. №4.
6. Райзен, И. Новый сюрприз Вселенной: темная Энергия / И. Райзен // Наука и жизнь. 2004. №3.
Экзопланета – это вне солнечная планета вращающаяся вокруг своей звезды. С момента первого обнаружения их в конце 1980-х г. таких планет на сегодня было обнаружено более 4000, но многие из них являются не подтвержденными. Согласно официальным данным на 21 марта 2016 года было достоверно подтверждено присутствие в 1341 солнечных системах 2097 различных планет данного типа.
Вступление
Долгое время было затруднительно обнаружить такие планеты, т.к. они слишком малы и невидны на таком огромном межзвездном расстоянии. К примеру, до ближайшей звезды нужно лететь четыре с половиной года со скоростью света. Все такие планеты были обнаружены только в Млечном пути на различных расстояниях. Самая ближайшая из них является Альфа Центавра B b, примерное удаление от нас 4,36 световых года. Большинство обнаруженных экзопланет похожи на газовые гиганты Юпитер и Нептун.
История открытия экзопланет
В 1989 году сверхмассивная планета (или коричневый карлик) была найдена Д. Латамом около звезды HD 114762 A. Однако её планетный статус был подтверждён только в 1999 году.
Авторское представление о транзите планеты GJ 1214b перед своей звездой
Первые потонциальные к жизни планеты — Драугр и Полтергейст — были обнаружены у нейтронной звезды Лич (PSR 1257+12), их открыл астроном Александр Вольшчан в 1991 году. Эти планеты были признаны вторичными, возникшими уже после взрыва сверхновой.
В дальнейшем путём измерения лучевой скорости звёзд и поиска их периодического доплеровского изменения (метод Доплера) было обнаружено несколько сотен экзопланет.
В августе 2004 года в системе звезды Сервантес (μ Жертвенника) была обнаружена первая планета — горячий нептун Кихот. Она обращается вокруг светила за 9,55 суток, на расстоянии 0,09 а. е., температура на поверхности ~ 900 K (+626 °C), масса ~ 14 масс Земли.
Первая сверхземля, обращающаяся вокруг нормальной звезды (а не пульсара), была обнаружена в 2005 году около звезды Глизе 876. Её масса — 7,5 масс Земли.
В 2004 году было получено первое изображение (в инфракрасных лучах) кандидата в экзопланеты у коричневого карлика 2M1207.
13 ноября 2008 года впервые удалось получить изображение сразу целой планетной системы — снимок трёх планет, обращающихся вокруг звезды HR 8799 в созвездии Пегаса. Это первая планетная система, открытая у горячей белой звезды раннего спектрального класса (А5). Все открытые ранее планетные системы (за исключением планет у пульсаров) были обнаружены вокруг звёзд более поздних классов (F-M).
13 ноября 2008 года также впервые удалось обнаружить планету Дагон вокруг звезды Фомальгаут путём прямых наблюдений.
5 декабря 2011 года телескопом Кеплер была обнаружена первая сверхземля в обитаемой зоне — Kepler-22 b.
20 декабря 2011 года телескопом Кеплер у звезды Кеплер-20 были обнаружены первые экзопланеты размером с Землю и меньше — Kepler-20 e (радиусом 0,87 земного и массой от 0,39 до 1,67 масс Земли) и Kepler-20 f (0,045 массы Юпитера и 1,03 радиуса Земли).
22 февраля 2012 года учёные из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики на расстоянии 40 световых лет от Земли открыли первую суперземлю, предположительно являющуюся планетой-океаном — GJ 1214 b. Последние данные транзитных проходов позволяют судить о наличии у GJ 1214 b протяжённой водородно-гелиевой атмосферы, низком уровне метана и слое облаков на уровне давления 0,5 бар, что не соответствует свойствам атмосферы с устойчивым доминированием водяных паров. Период обращения планеты вокруг звезды — красного карлика — 38 часов, расстояние составляет около 2 миллионов километров. Температура на поверхности планеты составляет примерно 230 °C. В 2015 году была обнаружена новая планета, похожая на молодой Юпитер.
Современные методы обнаружения экзопланет в других звездных системах
1. Метод Доплера — спектрометрический, стал самым распространенным методом для обнаружения потенциальных экзопланет оп массе в несколько масс Земли находящихся радом от звезды и планеты газовые-гиганты, с периодом обращения до 10 лет. Метод заключается в вычислении радиальной скорости звезды. Планета, когда вращается вокруг своей звезды, как бы раскачивает ее, смещая ее спектр (Доплеровское смещение спектра звезды). Данным методом удалось обнаружить на 2011 год 647 планет.
2. Метод транзитного прохождения — этот метод заключается в наблюдении за изменением яркости звезды в момент прохождения на ее фоне планеты. Данный метод требует долгого наблюдения за звездой и если транзит был зафиксирован, то требуется неоднократное его подтверждение. Плюсом такого метода является определение размеров планеты, состав и наличие атмосферы (с применением спектрографа). Минусом данного метода является возможность увидеть планету только если она находится в одной плоскости при наблюдении. На 2011 год было обнаружено 185 потенциальных планет.
3. Метод гравитационного микролинзирования. При вычислении подобных объектов требуется, что бы между предполагаемой планетой и наблюдателем на Земле находилась другая звезда (играющая роль линзы). В том случае, если у звезды-линзы есть спутники планеты, то наблюдается асимметричная кривая блеска. Этот метод применяется крайне редко, но при его помощи можно вычислить планеты с Земной массой.
На 2011 год данным методом вычислили 13 планет.
4. Астрометрический метод предполагает изменение пространственного движения звезды под воздействием гравитационного потенциала планеты. В основном этим методом производится уточнение массы и размер ранее обнаруженной экзопланеты, в частности были уточнены размеры Эпсилона Эридана b.
5. Радионаблюдение пульсаров. Крайне сложный метод обнаружения планет Земной группы, он заключается в измерении направленных пучков энергии излучаемых от пульсара. Если вокруг пульсара вращается некая планета, то излучаемый сигнал, имеет особенный осциллирующий характер. На 2010 год обнаружили 5 планет у двух пульсаров.
Типы экзопланет обнаруженных астрономами
Горячий Юпитер
Благодаря огромным размерам, такие газовые гиганты проще обнаружить у далеких звезд современными методами.
Пульсарная планета
Первую планету, вращающуюся вокруг пульсара PRS B1257+12, обнаружили в 1994 году с помощью радиотелескопа с расстояния в 800 световых лет от Земли. Пульсар это не простая звезда, а быстровращающийся стробоскоп, образовавшийся после взрыва сверхновой. Предполагается, что зарождение жизни на таких планетах крайне мала т.к. экзопланеты находятся в зоне крайне высоких энергий излучаемых пульсаром.
Суперземля
Данные типы планет имею массу до 10 масс Земли. Первой такой обнаруженной планетой, стала пара планет возле звезды PSR B1257+12.
Предполагается, что планета Суперземля имеет чрезвычайно тектоническую активность. Астрономы из Гарвард-Смитсонсково университета разрабатывают теорию, что на таких планетах тонкие тектонические плиты.
Эксцентрические планеты
Солнечная система довольно четко сбалансирована. Планеты в ней вращаются по ровным орбитам. Обнаруженные эксцентрические странные планеты не вращаются по ровному кругу вокруг звезды. Их орбита то приближается к звезде, то удаляется.
Горячие Нептуны
Планета Океан
Такие планеты могут быть двух типов. Планета с жидкой водой покрытая полностью или почти полностью.
Хтоническая планета
Такие планеты очень близко расположены к своим звездам, покрыты они раскаленным камнем и лавой. На их поверхностях происходит настоящий Ад. К примеру, обнаруженная планета Corot-7b ближе на 23 раза к звезде, чем наш Меркурий.
Планета-сирота.
В основном планеты привязаны гравитацией к звездам, но есть теория, что под действием неких процессов или столкновений, планета может оторваться от своей звезды, и пустится в свободное плавание.
Настоящим кладом для астрономов стал поиск обитаемых планет. Благодаря современной аппаратуре, ученые обнаружили ряд звездных систем с планетами похожими на Солнечную систему. К примеру звезда 55 Рака имеет 5 подтвержденных экзопланет, а удалена от нас на расстояние всего в 41 световой год.
Какие инструменты применяются для обнаружения подобных планет
Кеплер – космический телескоп, диаметр зеркала 0,95 м. Задача одновременно отслеживать 100 звезд;
COROT – специализированный космический телескоп с зеркалом 0,3 м. Задача следить за отблесками звезд Метод Доплера;
Gaia – космическая обсерватория. Введена в эксплуатацию в 2013 году для построения 3-х мерной карты галактики Млечный путь, предполагается работа по поиску обитаемых планет;
Жизнь на экзопланетах
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Вступление
Цель проекта:
Изучить вероятность существования жизни на экзопланетах.
1. Выяснить, что такое экзопланеты.
2. Изучить способы поиска экзопланет.
3. Рассмотреть уравнение Дрейка.
2. Что такое экзопланеты
Помимо всем известных восьми планет нашей Солнечной системы, существует невероятное множество других, и у всех этих планет есть своё название – экзопланеты. Эти планеты находятся вне Солнечной системы, но по своим характеристикам: наличием атмосферы, количеством получаемой энергии от звезды, окружение газами способными поддержать жизнь - могут походить на нашу Землю. Это самостоятельные миры, обитающие на орбитах других звезд, и они бывают самыми разными: от гигантских газовых гигантов, превосходящих по размеру Юпитер, до небольших скалистых планет подобных Земле или Марсу. Дальние планеты могут быть очень горячими, да такими, что металл плавится на их поверхностях. А другие - окажутся ледяными снежными шарами. Многие из них так быстро и близко вращаются вокруг своих звезд, что их год длится несколько земных дней. А у некоторых может быть два солнца. Есть так же и изгнанные из своих систем странники, которые блуждают в темноте по Галактике.
В последнее десятилетие технологии позволили получить информацию о тысячах новых экзопланетах. Теперь мы живем во вселенной экзопланет. Их количество постоянно увеличивается, и на данный момент число подтвержденных планет за пределами Солнечной системы перешагнуло рубеж в 3700, но уже в ближайшем десятилетии количество найденных экзопланет может скакнуть до отметки в десятки тысяч.
Наша Галактика Млечный путь – огромное семейство звезд, простирающееся примерно на 100 000 световых лет. Его спиральная структура содержит около 400 миллиардов жильцов, и наше Солнце среди них. Если каждая из этих звезд имеет на орбите не одну планету, а несколько, как в Солнечной системе, то число миров в Млечном Пути просто астрономическое: счет идет на триллионы.
которые скрыты в тусклом свете, поступающем от этих далеких миров.
Как мы к этому пришли?
3. Способы поиска экзопланет
Прямая визуализация экзопланет, то есть их фактические снимки, играют все очень значительную и важную роль. Однако ученые открыли основную массу планет косвенными средствами. Существуют два основных метода исследования и поиска экзопланет. Один способ опирается на колебания звезд под воздействием гравитации, другой способ – это отслеживание затмений звезды, во время пересечения ее диска экзопланетой.
Первый способ основан на фиксации отчетливых колебаний звезд под действием гравитации орбитальной планеты. Эти отклонения характеризуют массу экзопланеты. Первый метод позволил найти первые экзопланеты, в том числе 51 Pegasi b. Сейчас таким образом, с помощью измерения радиальной скорости, открыто около 700 миров.
У каждого метода есть свои плюсы и минусы. Измерение радиальной скорости показывает массу планеты, но не дает информацию о ее диаметре. Транзитный метод говорит о размере внесолнечного мира, но не позволяет определить массу.
Но, когда несколько методов используются вместе, мы можем получить важные данные о планетной системе без прямой визуализации. Лучшим примером является система TRAPPIST-1, расположенная примерно в 40 световых годах от нас, в которой семь планет размером с Землю вращаются вокруг небольшого красного карлика. Семейство TRAPPIST-1 было изучено наземными и космическими телескопами. Исследования показали не только диаметры семи плотно упакованных планет, но и их тонкое гравитационное взаимодействие друг на друга. Теперь мы знаем их массы и диаметры, можем оценить температуру на поверхности. И хотя пока многое неизвестно об этих семи планетах, в том числе покрыты ли они океанами или коркой льда, TRAPPIST-1 стала самой изученной звездной системой, кроме нашей собственной.
4. Что дальше?
Сегодня об этом классе внесолнечных миров мало что известно, в том числе пригодны ли они для жизни. Причина этому – отсутствие аналогов суперземли в Солнечной системе. Если нам повезет, одна из них покажет в своей атмосфере признаки кислорода, углекислого газа и метана. Однако охоту за атмосферами планет размером с Землю придется отложить до будущего поколения космических телескопов в 2030-х годах.
5. Уравнение Дрейка
Уравнение Дрейка формулируется следующим образом:
N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L , где :
N – число разумных цивилизаций, которые готовы к вступлению в контакт
Fp – процент звёзд, которые имеют планеты на своих орбитах
Ne – среднее число планет и их спутников, условия которых подходят для зарождения жизни
Fl – вероятность появления жизни на подходящей для этого планете
Fi – вероятность появления разумных форм жизни на планетах, где вообще возможна жизнь
Fc – соотношение количества планет, на которых разумные формы жизни способны на контакт и ищут его, к числу планет, на которых вообще есть разумные формы жизни
L – время, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого.
Рассматривая уравнение Дрейка, можно заметить, что значение N не может быть точно определено. К тому же, если рассматривать переменные в уравнении слева направо, оценки всех величин становятся всё более абстрактными. Однако это уравнение не должно оцениваться лишь числами. Некоторые исследователи убеждены, что данная формула есть лишь способ некоторой организации человеческого невежества. И если рассматривать гипотезу существования внеземного разума с сугубо математической точки зрения, то возможность получить ответ на вопрос о количестве инопланетных цивилизаций существенно ограничивается. Величина L является наиболее важной во всём уравнении. Человек не может знать, сколько способна просуществовать технологически развитая цивилизация. И даже если предположить, что инопланетная цивилизация всего одна, и существует на протяжении миллиардов лет или вообще вечность, то этого будет достаточно, чтобы приравнять в уравнении N и L.
Я думаю, что еще одним слабым местом формулы является количество планет, на которых могут развиваться разумные формы жизни. Предполагают, что их количество должно быть в пределах 10 тысяч в нашей Галактике, но установить это максимально точно - сложно. Помимо прочего, в уравнении Дрейка не берутся во внимание и такие показатели, как возраст самой галактики и химико-механические параметры, например наличие определённых элементов, необходимых для формирования планет и зарождения жизни. В формуле присутствует величина приблизительного числа планет типа Земли, но не приведены оценки того, когда на этих планетах появляются разумные формы жизни. Огромный возраст нашей галактики и вероятность того, что разумная жизнь на её планетах могла присутствовать и 2 и 4,5 миллиарда лет назад, но уже могла угаснуть, не дают практически никакого пространства для обнаружения радиоволн.
Но, несмотря на неточности, уравнение Дрейка очень сильно повлияло на мышление людей. Главным образом, оно послужило отправной точкой для возникновения астробиологической науки. Выдающийся американский астрофизик Карл Саган высоко оценил то, что уравнение показало высокий процент обнаружения разумной внеземной жизни. А не так давно, в 2010 году, итальянский астроном Клаудио Макконе опубликовал свою версию уравнения Дрейка – статистическое уравнение Дрейка. Оно является более сложным, но и более надёжным. С помощью новой формулы, Макконе смог определить, что только в пределах Млечного пути может существовать 4 590 внеземных цивилизаций. Кроме этого, новая формула показала, что помимо человеческой цивилизации может быть ещё до 15 785 других, обладающих высокими технологиями.
Изучив данные об известных на сегодняшний день экзопланетах, я пришел к выводам.
1. Встретить инопланетянина мне в своей жизни, точно не удастся.
2. Искать новые планеты пригодные для жизни - это увлекательное и важное занятие для человечества.
3. Знания полученные при изучении космоса, дают более глубокие познания земных процессов, и наоборот.
4. Я продолжу обучение, образование и получение новых знаний. В дальнейшем направлю свои познания в новые исследования Вселенной. Но даже если результаты исследования окажутся неутешительными, терять надежду рано: 90% звездного неба еще не изучены, и самые интересные экзопланеты еще ждут своих первооткрывателей.
7. Списокисточников
2. www .4 brain . ru Проект 4 BRAIN . БЛОГ
5. www . ru . wikipedia . org / wiki / TESS Википедия, Свободная энциклопедия
Читайте также: