Екзопланети: як виявляють планети за межами сонячної системи і що вони можуть розповісти нам про Всесвіт
Екзопланети є одним із найбільш інтригуючих аспектів сучасної астрономії. Кожна нова знахідка підштовхує нас до більш глибокого розуміння Всесвіту, дає можливість припустити існування життя за межами Сонячної системи. Оскільки ми продовжуємо відкривати все більше екзопланет, важливо розуміти, що їхній спектр різноманіття значно перевершує те, що ми можемо уявити.
Екзопланета (з грец. exo – поза, зовні) – планета, що знаходиться поза сонячної системи. Методи виявлення екзопланет: транзитний, спектроскопічний, мікролінзування. Всі три способи практично нерезультативні при пошуку невеликих планет, на зразок нашої Землі, які значно віддалені від своєї материнської зірки.
Класифікація екзопланет
Екзопланети діляться на декілька основних типів, залежно від їхнього розміру, складу та віддаленості від материнської зірки:
- Газові гіганти – планети, подібні до Юпітера або Сатурна, що складаються переважно з водню та гелію. Вони мають товсті атмосфери і відсутність твердої поверхні.
- Суперземлі – планети, які перевищують Землю за масою, але менші за газові гіганти. Їхні поверхні можуть бути скелястими або крижаними, і вони потенційно здатні підтримувати життя.
- Міні-Нептуни – планети середнього розміру між Землею та Нептуном. Вони можуть мати товсті атмосфери та крижані ядра.
- Планети в зоні “Златовласки” – планети, що розташовані на такій відстані від своєї зірки, де можливе існування води в рідкому стані. Ці планети є найбільш перспективними з точки зору пошуку життя.
- Блукаючі планети – планети, які не прив’язані до жодної зірки і вільно рухаються у міжзоряному просторі. Їхнє існування викликає безліч питань, зокрема про їхнє походження і можливість життя на них.
Якщо відомі тип і світимість зірки (дані є в астрономічних каталогах), то можливо розрахувати орбіти, на яких планета може мати на своїй поверхні воду в рідкому стані.
Якщо зіставити отримані орбіти з даними, отриманими при транзиті планети по зірці, то можна вирахувати приблизний співвідношення газу та твердого речовини, що дасть нам розуміння про те, чи є на поверхні рідка вода.
Найцікавіші відкриття
Одним з найбільш цікавих відкриттів останніх років є TRAPPIST-1 – зоряна система, яка містить сім планет розміром з Землю. Три з них знаходяться в “зоні Златовласки”, що робить їх особливо цікавими для досліджень. Вчені сподіваються, що з допомогою новітніх технологій зможуть визначити, чи є на цих планетах атмосфера і вода.
Ще одна вражаюча планета – Kepler-186f, перша підтверджена планета земного типу, яка обертається в зоні придатності для життя навколо своєї зірки. Це відкриття було зроблено за допомогою телескопа Kepler, який зробив великий внесок у відкриття екзопланет.
У січні 1992 року були відкриті перші екзопланети. Астроном Олександр Вольшан, скануючи небо при вивченні пульсара, виявив дві планети, що обертаються навколо своєї зірки. Тепер людство точно знала, що крім Сонячної є інші зоряні системи з планетами.
Після цього відкриття тема екзопланет почала розвиватися, їх знаходили все більше. У 2009 році був запущений телескоп “Кепплер”, який виявив багато нових екзопланет і показав, що в середньому кожна зірка має хоча б одну планету в своїй системі.
У 2019 році запущена місія CHEOPS, в рамках якої дослідники будуть спостерігати за зірками, біля яких вже помічені екзопланети. Спостереження переважно буде відбуватися за так званими “суперземлями” і “суперлунами” – планетами, які більше наших Землі і Місяця, але не менше газових гігантів типу Сатурна або Юпітера.
Телескоп “Джеймс Вебб” і дослідницька місія CHEOPS дозволять отримати безпрецедентні дослідження екзопланет, але є одне “але” – вони повинні знати, де шукати. Для первинного пошуку в 2018 році був запущений супутник TESS, його місія вивчати транзити екзопланет за зірками і передавати дані про потенційних “Землі” і “суперзеплях” в центри вивчення, де їх почнуть досліджувати з допомогою “Джеймса Вебба” і місії CHEOPS.
До 2021 року планується запуск нового орбітального телескопа “Джеймс Вебб” , він буде працювати над багатьма задачами, серед яких і виявлення екзопланет. “Джеймс Вебб” називають приймачем телескопа “Хаббл”, але він в 100 разів продуктивніше і працювати він буде не на навколоземній орбіті як “Хаббл”, а на орбіті навколо Сонця з віддаленням від землі в 1,5 мільйона км.
Подання умов життя – основний фактор экзопланетного дослідження космосу. Чим більше ми маємо уявлення про різноманітність планет у Всесвіті, тим більше ми виявимо планет, подібних до Землі. Зможемо вивчити ці планети: чи є в цих світах атмосфера і вода, вони знаходяться в так званій зоні златовласки”.
Майбутнє дослідження екзопланет
Запуск телескопа “Джеймс Вебб” відкриє нові горизонти в дослідженні екзопланет. Завдяки його високій роздільній здатності ми зможемо досліджувати атмосфери екзопланет, виявляти в них сліди водяної пари, метану, кисню – речовин, які можуть вказувати на наявність життя.
Крім того, місії, такі як CHEOPS і TESS, продовжать пошук нових екзопланет, зокрема “суперземель”, які можуть бути придатними для життя. Зростання кількості виявлених екзопланет зумовлює потребу у вдосконаленні методів їхнього дослідження.
Екзопланети відкривають нам нові можливості для розуміння Всесвіту і нашого місця в ньому. Завдяки новітнім телескопам і місіям ми наближаємося до відповіді на одне з найдавніших запитань людства – чи є життя за межами Землі? І хоча на цьому шляху ще багато невідомого, кожна нова знахідка наближає нас до відкриття нових світів і можливостей для людства.