Що таке екзопланети? Вони схожі на Землю? На них можуть жити іншопланетяни?

Екзопланета — це будь-яка планета за межами сонячної системи. Частіше за все під цим словом розуміють планети, що обертаються довкола своєї зірки. Існують також планети-сироти, що взагалі не прив’язані гравітаційно ані до зорі, ані до коричневого карлика, ані до іншої планети. Серед наукової спільноти немає єдиної думки стосовно того, чи можна відносити такі об’єкти до екзопланет. Наразі нам відомо більше 4 тисяч позасонячних планет. Астрономи мають підстави вважати, що кожна зірка Чумацького Шляху повинна мати принаймні одну екзопланету — тобто, планети довкола зірок це не виключення, а правило.

Дійсно, довгий час планети за межами Сонячної системи були лише теоретичними об’єктами. Відстань від нас навіть до найближчої зірки вимірюється у світлових роках, а екзопланети набагато менші за зорі та не випромінюють власного світла. Тож для їхнього пошуку вченим частіше за все доводиться використовувати непрямі методи. Найпоширеніші з них — метод радіальних швидкостей і транзитний метод.

Так само, як гравітація зорі впливає на планету, планета впливає на зірку, змушуючи її коливатися. Від цього для спостерігача з Землі зірка періодично трохи наближається, а потім знову віддаляється. Довжина хвилі світла такої зірки, відповідно, то стискається, то розтягується. Завдяки ефекту Доплера ці зміни можна помітити, вивчаючи спектр світила. На цьому базується метод радіальних швидкостей, або метод Доплера. Чим більша маса екзопланети та чим ближче вона розташована до своєї зірки, тим більш помітним буде цей ефект, тож найкраще цей спосіб підходить для виявлення масивних екзопланет на коротких орбітах. Станом на вересень 2020, згідно з даними Енциклопедії позасонячних планет, методом радіальних швидкостей вчені відкрили 900 екзопланет — це близько п’ятої частини від загальної кількості.

Транзитний метод використовував телескоп “Кеплер”. З його допомогою за 9 років своєї роботи він відшукав більше 2600 екзопланет. Метод полягає у відстеженні періодичних спадів яскравості зірки, що спричинені проходженням екзопланети перед диском свого світила. Вивчаючи частоту та кількість таких транзитів, астрономи можуть оцінити орбіти та маси планет.

У НАСА сподіваються, що телескоп “Джеймс Вебб”, запуск якого запланований на кінець 2021 року, допоможе не тільки досліджувати екзопланети напряму та робити їхні якісні фото, але й детальніше вивчити атмосфери екзопланет. Імовірно, “Джеймс Вебб” матиме можливість навіть шукати на них ознаки життя.

Тільки на тих, що знаходяться у придатній для життя зоні біля своєї зірки. На поверхні екзопланети, яка розташована у цій області, може існувати вода у рідкому вигляді. Ширина та положення цієї зони змінюється в залежності від температури та розміру зорі. Але слід враховувати, що спираючись на цей критерій, астрономи сподіваються знайти вуглецеву форму життя, а не організми із альтернативною біохімією. Це явище дістало назву вуглецевого шовінізму.

Для масивних та гарячих зірок-гігантів придатна для життя зона буде ширшою і знаходитиметься на більшій відстані, ніж для Сонця. Але масивні зірки швидко витрачають своє паливо, тож часу на те, щоб виникнути та розвинутися, у організмів на екзопланеті біля такого світила буде значно менше, ніж у земних організмів. Тьмяні червоні карлики, навпаки, існують набагато довше. Це найбільш розповсюджений тип зірок у нашій галактиці. Придатна для життя зона біля таких зірок розташовується дуже близько до них, що несе значну небезпеку для атмосфер екзопланет, які можуть бути зруйновані періодичними потужними спалахами нестабільних червоних карликів. Окрім того, невелика відстань від світила може стати причиною синхронного обертання, коли екзопланета буде завжди повернута до зірки однією стороною, що зробить умови на її поверхні дуже складними для життя.

Таким чином, перш за все астрономи шукають екзопланети, що обертаються довкола схожих на Сонце світил. Але у придатній для життя зоні біля них не обов’язково будуть знаходитися землеподібні планети. Найпоширеніший тип екзопланет Чумацького Шляху — надземля, маса та радіус якої займає проміжне положення між Землею та газовими гігантами. У нашій Сонячній системі такого типу планет немає, тож астрономи поки що не можуть точно визначити, які умови будуть на їхній поверхні.

Усього одна з п’яти сонцеподібних зірок має у своїй придатній для життя зоні екзопланету, розмір якої приблизно дорівнює земному. Це значно звужує кількість потенційно придатних для життя планет, але їх усе одно залишається достатньо. У нашій галактиці кілька десятків мільярдів зірок можуть мати екзопланети, що підпадають під ці критерії.

Ми не знаємо точно, але можемо припустити, що на деяких це цілком можливо. Тут варто звернути увагу на індекс подібності Землі, який базується на кількох параметрах: розмір екзопланети, її маса, щільність, відстань від зірки і температура на поверхні. Чим вище значення індексу, тим більше екзопланета схожа на Землю. Лабораторія життєпридатності планет при Університеті Пуерт-Ріко в Аресібо створила каталог на основі цього індексу. За даними на грудень 2019, серед 55 потенційно придатних для життя екзопланет найбільший індекс має Teegarden b із показником 0,93. Втім, каталог не включає нещодавно відкритої Kepler-1649c, яку називають найбільш схожою на Землю за розміром і температурою. Але обидві планети знаходяться біля червоних карликів, які могли суттєво вплинути на їхні атмосфери, тож ми не можемо з упевненістю сказати, що нам підходять умови на них.

Найближча до нас екзопланета Проксима Центавра b має досить високий індекс подібності Землі — 0,87, та знаходиться у придатній для життя зоні своєї зірки. Але вона розташована на відстані 4,2 світлових роки від Землі. Поки що у людства просто немає технологій, щоб здійснити таку подорож. Тим не менш, програма Breakthrough Initiatives розробляє місію до Альфа Центавра, у якій знаходиться екзопланета. NASA теж має плани запустити місію до цієї системи у 2069 році — до сторіччя першого польоту на Місяць. Втім, поки що у проєкту немає фінансування, чіткого плану та навіть імені. В обох випадках передбачається, що апарати спиратимуться на технологію сонячного вітрила — пристрою, що використовує для руху тиск лазера або світла на дзеркальну поверхню, але поки що така технологія існує хіба що у фантастичних романах.

Що таке екзопланета? Навіщо ми їх вивчаємо?

Екзопланета — планета, що дрейфує космічним простором, або обертається навколо якоїсь зорі, але не нашого Сонця.

– [Оповідач] Ви бачили дивні, чудові світи в науковій фантастиці.
Ми ще не знаємо, які життя може існувати там.
Але деякі планети мало чим відрізняються від тих, що в ваших улюблених оповіданнях, реальні.
У НАСА вивчаємо їх.
Їх називають екзопланетами.
Термін екзопланета означає планета за межами нашої сонячної системи, планета, яка обертається навколо нашого Сонця.
Більшість з них обертаються навколо інших зірок, але деякі з них просто блукають в безсонячне просторі між зірками.
Тепер просто факт, що вони обертаються навколо інших зірок, що означає, що екзопланети знаходяться дуже далеко.
Більшість з них занадто далеко, щоб навіть мріяти послати космічні зонди для їх дослідження.
Тому ми вивчаємо їх в інших способами, як з телескопами на землі й в космосі, який може спостерігати ці далекі планети з прямо тут, в нашій сонячній системі.
Ось що з приводу екзопланет.
Вони всюди.
Фактично, з наших спостережень ми знаємо, що планет більше, ніж зірок.
Отже, ось наша сонячна система.
Тоді є всі мільярди планетних систем в нашій галактиці, Чумацький Шлях.
Тоді є всі мільярди інших галактик.
В основному їх багато екзопланет там.
Кожна із зірок, які ви бачите в нічному небі – сонце для будь-яких планет, що обертаються навколо нього.
Але не всі зірки створені рівними.
Зірки більшого розміру горять все яскравіше і гаряче і не живуть так довго.
Менші й більші тьмяні зірки, такі як наше Сонце і червоні карлики, існують набагато довше.
Але навіть гарний крутий червоний карлик зірки можуть мати потужні спалахи, які викликають випромінювання на їх планети.
Ми все ще намагаємося зрозуміти, які види зірок забезпечують довгий термін тривалі стабільні умови, які можуть дозволити життя шанс закріпитися і розвиватися, як це було тут, на Землі.
екзопланети супер їх важко побачити, тому що вони так далеко і тому що вони набагато слабкіше своїх зірок.
Але ми розробили деякі розумні методи їх виявлення і навіть фотографування деяких.
Отже, що ми можемо спостерігати?
Що ж, для багатьох ми можемо визначити їх розмір, масу, скільки вони важать і як далеко вони обертаються навколо своїх зірок.
З цих та кількох інших підказок ми можемо зробити висновок про безліч інших якостей, наприклад, наскільки жарко або холодно. можуть бути на їх поверхнях або навіть якщо у них є поверхні.
Ми можемо сказати, що деякі з них газові гіганти, такі як Юпітер, в той час, як інші більше більш громіздкі версії Землі.
Для деяких ми можемо визначити у них є атмосфера і навіть деякі гази в тій атмосфері.
Більшість екзопланет дуже відрізняється від нашої планети.
У них багато дивного дика різноманітність з газовими гігантами набагато більше, ніж наш власний Юпітер і інші планети з океанами лави або дощами скло або навіть дорогоцінний камінь.
Забавна річ дивиться як вони влаштовані як сімейства планет, ми не бачимо багато екзопланетних систем, які схожі на наші поки.
Багато влаштовані зовсім інакше.
Так що ми насправді можемо бути самими дивними.
Деякі планети знаходяться ближче до своїх зірок.
Деякі дуже далекі.
Деякі навіть обертаються навколо декількох зірок.
Уявіть, що у вас є два або три сонця в небі.
Так чому ми вивчаємо екзопланети?
Що ж, наш інтерес до пошуку світів з життям на них – важливий фактор.
Ми хочемо дізнатися більше про що робить планету місцем з усіма необхідними інгредієнтами та умови для життя, які вчені називають населеністю.
Як це буває?
Наскільки це поширене?
Ми думаємо, що самі готові до життя планети найбільш схожі на Землю з рядом якостей, включаючи аналогічний розмір і склад нашої планеті й бути по праву відстань від своїх зірок, щоб на поверхні була рідка вода.
Ці якості дійсно складно спостерігати здалеку, але ми над цим працюємо.
Екзопланети вчать нас купа інших речей теж.
Вивчення інших планетних систем допомагають нам краще зрозуміти історію наша власна планетна сім’я, включаючи Землю.
Вчені виявили перші екзопланети в 1990-і роки.
Але тепер ми знаходимо тонни більше, тисячі поки.
Ми вивчаємо їх атмосферу і навіть робимо для деяких карти погоди.
Ми досліджуємо екзопланети, щоб розуміти всю їхню розмаїтість.
І чим більше ми дізнаємося, тим чим більше воно живить нашу цікавість, тим більше ми хочемо дослідити екзопланети, планети за межами нашої сонячної системи.