За пределами Солнечной системы
Почти все, изучая в школе астрономию или просто интересуясь звездным небом, более или менее представляют себе Солнечную систему. Знают, что ее центром является наше светило, вокруг которого по своим орбитам вращаются различные небесные тела. Но Вселенная не заканчивается на этом. Она безгранична. Так что же там, за пределами Солнечной системы?
Благодаря использованию орбитального телескопа Кеплер удалось найти много обитаемых планет. Так же мы побывали вне нашей области галактики благодаря межпланетной станции НАСА, запущенной в 70-х годах 20 века. Этот зонд является вершиной технологических и инженерных достижений того времени.
Фото орбитального телескопа Кеплер
Запустили его в далеком 2009 году. В задачи Кеплера входило обнаружение внесолнечных планет. Спустя пару лет ученые начали получать множество снимков. И по последним из них стало очевидно, что зонд справился с поставленной задачей намного лучше, чем ожидалось. И, как говорят ученые, работающие в проекте, таких планетоподобных объектов много. Завершив подсчеты, они полагают, что приблизительно 1,2 % звезд имеют схожие с нашей Землей планеты.
Границы Солнечной системы
Принятая в астрономии граница Солнечной системы начинается на удалении порядка 4,5 миллиарда километров на радиусе орбиты самой дальней планеты Нептун. Здесь же начинается пояс Койпера – масса карликовых ледяных тел, в состав пояса входит Плутон, который до 2006 года считался полноценной планетой.
Где заканчивается Солнечная система? На этот вопрос ответим так. Известный нам мир заканчивается на удалении 14 миллиардов километров. Здесь спровоцированный нашим светилом поток ионизированных космических частиц сталкивается с межзвёздным веществом, еще называемый солнечный ветер, и создает ударную волну. В этой области начинается межзвездное пространство, образуя конечную границу. При этом гравитация центральной звезды еще действует, но ее величина уже достаточно мала. Покидая мир рядом с Солнцем, мы надеемся найти фрагмент Вселенной, аналогичный нашему.
Очень жаль, что звездолёт, который позволит полететь человеку за переделы Солнечной системы, еще не изобретён.
Гелиопауза Солнечной системы
Как понять что такое Гелиопауза? Это мнимая граница, что возникла меж внешним слоем солнечного ветра и газом, движущимся в межзвёздной среде. Расстояние, на котором происходит мнимое ограничение гелиосферы. примерно 100 а.е. от нашего светила.
Как раз саму гелиопаузу смог пересечь «Вояджер» в уже далеком августе 2013. Он попал в область, которую астрономы назвали как «смешанная переходная зона межзвездного пространства». Несмотря на такое удаление от нашего дома, Вояджеру предстоит еще огромный путь через облако Оорта. Еще ни один десяток тысяч лет космический зонд на себе будет чувствовать притяжение нашего светила.
Что находится за пределами Солнечной системы?
Фото орбитального телескопа Вояджер 1
Американские корабли серии Вояджер были запущены в 1977 году учеными НАСА с целью исследования окраин области влияния Солнца, поиска и исследования внесолнечных планет. Оба беспилотника успешно достигли Сатурна и Юпитера, передав на землю четкие качественные снимки газовых гигантов. После чего Вояджер-2 пошел к Урану и Нептуну, а Вояжер-1 направился к границам нашей системы. К 2100 году, то есть более, чем через 80 лет Вояджер-1 окажется на расстоянии около 65 миллиардов километров от Солнца и полностью покинуть пределы Солнечной системы. На сегодня это единственный робот, отдалившийся от Солнца на такое расстояние. На борту Вояджера находится информация о Земле, ее положении в Космосе, ее жителях, флоре и фауне.
Медная пластина с информацией о Земле
Вы знали? Пять космических аппаратов достигли достаточной скорости для путешествия за пределы нашей Солнечной системы. Voyager 1 перешел в межзвездное пространство в 2012 году. Voyager 2 и New Horizons все еще активны и скоро перейдут в пространство между звездами. Пионеры 10 и 11 также достигли скорости вылета. При этом оба космических аппарата неактивны в течение многих лет. Именно благодаря этим зондам и множеству исследований мы знаем, что находится за Солнечной системой.
Последним рубежом, еще как-то связывающим пространство с Солнцем, является облако Оорта. Оно представлено большим скоплением ледяных глыб. Именно из этой области под воздействием ударной волны и других физических процессов в сторону Солнца периодически устремляются кометы.
И последний важный рубеж, который обрывает любую гравитационную связь с нашей звездой – 9,5 триллионов километров – величина, равная одному световому году.
Планеты вне Солнечной системы
За облаком Оорта начинается реальная пустота, о свойствах которой уже не одно десятилетие спорят астрофизики разных стран. Можно смело говорить, что мир Солнца тут окончен.
Представление художница мира за границей нашей системы
Расчёты показали, что ближайшая соседняя звезда находится на расстоянии четырех световых лет. Кроме того, современные способы изучения космического пространства позволяют ученым обнаруживать экзопланеты. Экзо – с греческого переводится как снаружи, вне (чего-то). То есть в данном случае это внесолнечные планеты.
Визуально обнаружить эти небесные тела невозможно. Это объясняется тем, что они отражают свет своей звезды в сторону, противоположную от Солнца. Для их обнаружения ученые применяют два способа:
- способ лучевых скоростей, с помощью него обнаружено около 20% всех планет;
- способ транзитов, он помог открыть порядка 75% экзопланет
Физический смысл метода лучевых скоростей основан на фиксации изменений смены длин, излучаемых световых волн при прохождении планетой траверза Земли, то есть на Доплеровском эффекте. При методе транзитов используется процесс наблюдения за затмением близлежащей звезды, которую перекрывает проходящая между Землей и соседней звездой искомая планета. Фиксируя величину и продолжительность закрытия планетой звезды, ученые ждут повторного закрытия. Минус в долгом ожидании повторного затмения, которое может достигать нескольких земных лет.
Ученые уже выявили 1235 экзопланет, расположенных только в созвездии Лебедя. Оно находится в нашей галактике. По первым подсчетам только одна наша галактика может иметь колоссальное количество планет, а именно — более миллиарда. На их поверхности или в подповерхностных слоях могут существовать живые организмы. Большая часть таких миров расположена ближе к центру галактики. Такие предположения были и раньше, но сейчас, благодаря новейшим космическим исследованиям, это подтверждается наукой.
Классификация экзопланет
Для удобства классификации, открытые экзопланеты ученые, условно, разделили на группы:
- горячие Юпитеры – сходные с одноименным гигантом, но расположеные на близкой орбите к своему светилу;
- пульсарные – небесные тела, вращающиеся вокруг пульсара – остатков сверхновой звезды, обладающей источником мощнейшего электромагнитного излучения;
- суперземля –гигант земного типа, превышающих Землю более чем в десятки раз;
- эксцентрические – тела с довольно растянутой эллипсовидной орбитой, что приводит к серьезным годовым температурным колебаниям;
- горячие Нептуны – сходные с одноименной планетой тела, расположенные близко к местному светилу;
- планета-океан – полностью заполненные водой или льдом объекты,
- хтоническая планета –расположена очень близко к звезде и представляет собой раскаленную субстанцию, покрытую лавой;
- планета-сирота – блуждающие в пространстве шарообразные тела, не примкнувшие ни к одной звезде.
Конечно, изучая пространство за пределами нашей звездной системы, человек пытается найти подобные себе формы жизни и хоть на немного приблизиться к разгадкам тайн Вселенной.
Некоторые известные экзопланеты
Kepler-186f
Эта экзопланета расположилась в созвездии Лебедь, вращаясь на своей орбите вокруг звезды Kepler-186. Её размер практически равен размеру Земли. Ученые предполагают, что она имеет твердую поверхность, но информация о массе и химическом составе пока не известна.
Период вращения вокруг своей звезды составляет всего 130 наших суток. При этом Kepler-186f получает энергии от своего светила всего 30 процентов, от той, что получает от Солнца Земля. Состав атмосферы пока установить нельзя, но теоретики говорят о схожести с земным. Освещенность на ней такая, как и у нас. Это открытие для нас важно тем, что есть и другие планеты земных размеров, при этом их орбиты находятся в «зоне жизни».
Kepler-186f и Земля
Kepler-10-C
Найдена в созвездии Дракон, и относится к типу «суперземля». Её светило — желтый карлик, которому 12 млрд. лет. Температура на Kepler — 5600 K, масса 7.4 земных. Первоначальные измерения указывали, что она имеет каменистую структуру. Но дальнейшие исследования д говорят о том, что планета является нестабильной.
Kapteyn b
Kapteyn b расположилась в созвездии Живописца, неподалеку от красного субкарлика. Имеет статус старейшей экзопланеты. Её возраст примерно в 2.5 раза больше нашей планеты. Масса — больше примерно в 5 раз. Она расположилась в зоне обитаемости, имеет жидкую воду и свою атмосферу. Астрономы пришли к такому мнению, учитывая температуру в -50°C на одной стороне и до 10°C на солнечной стороне. Год длится всего 48 суток. Все это говорит о необходимых условиях для возникновения жизни. Kapteyn b может быть обитаемой.
Источник
Планеты за пределами Солнечной системы
Мы живём на планете Земля, которая находится в солнечной системе.
В нашей системе 8 планет, вращающихся вокруг звезды под названием Солнца.
Но есть и другие планеты за пределами солнечной системы, которые также вращаются вокруг своей звезды.
Такие планеты называют внесолнечные или экзопланеты.
Обнаружить такие планеты очень сложно и до недавнего времени было практически невозможно. Проблема в том, что очень большие расстояния и они почти не подсвечиваются как звёзды.
Как открывают экзопланеты
Экзопланеты с греческого означает — вне, снаружи. То есть это практически любые планеты, вращающиеся вокруг звезды. В данный момент их открыто уже около 4 тыс.
и продолжают открывать каждый день.
Но не всегда было так. В 1988 году канадскими астрономами была открыта первая планета, но подтверждена только в 2002 году. Так что принято считать, что первую экзопланету открыл американец польского происхождения в 1991 году.
Экзопланеты открывают различными методами, визуально за ними не наблюдают. Сложно увидеть чёрную кошку в тёмной комнате.
Существуют два основных метода – это метод лучевых скоростей, им открыто около 20% всех планет и метод транзитов, им открыто 75% планет.
Метод лучевых скоростей
Давайте попробуем понять этот метод. Представите любой удаляющийся от вас объект, расстояние увеличивается. Значит лучевая скорость положительная.
Теперь представьте объект приближается, значит лучевая скорость отрицательное.
Если объект кружит вокруг вас, значит лучевая скорость равна нулю.
Далее, мы предлагаем вам прослушать звук приближающейся и удаляющейся машины.
Что вы услышали? По мере приближения машины увеличивается частота звука, по мере удаления частота уменьшается. Если по-другому, машина догоняет свой же звук и вследствие чего длина волны уменьшается. И наоборот, по мере удаления – длина волны увеличивается. Вот такое явление называется эффект Доплера.
Вот на этой картинке наглядно видно при движении вправо, длина волны уменьшается, в то же время справа увеличивается.
Эффект Доплера
Но что самое интересное такой метод применим не только к звуковым волнам, но и к световым. И изменение длины волны будет сказывается на изменения цвета.
То есть, если приближающийся жёлтый будет казаться зелёным, а удаляющийся жёлтый будет казаться красным.
Но каким образом мы можем применить этот эффект для поиска экзопланет.
Планеты вращаются вокруг звезды, но они также (планеты) воздействуют и на звезду. И звезда с планетарной системой будет то же двигается по своей небольшой орбите.
То есть удаляется и приближается к Земле, что приведёт к изменению цвета звезды.
Современные приборы способны уловить этот спектр и определить наличие планет у данной звезды.
У этого метода есть недостатки, он позволяет находить только массивные планеты и ближние к ним звезды. Но в совместном использовании с методом транзитов получаются хорошие результаты.
Метод транзитов
Этот метод довольно прост, но самый эффективный на сегодняшний день. А вместе с методом лучевых скоростей даёт хорошие результаты по обнаружению планеты и также даёт сведения о составе атмосферы.
В чем его суть? Это наблюдение за звездой и её фоном, за прохождением планеты.
Как только планета проходит на фоне звезды, приборы фиксируют затемнение. Чтобы убедиться, что это была планета, а неизвестный объект, данное затемнение должно повториться.
У данного метода есть минусы. Главный минус – это очень долго ждать. Наблюдение надо проводить в определённой плоскости.
Типы экзопланет
Как мы уже и говорили, уже открыто довольно много экзопланет и учёные распределили их по группам.
Горячие Юпитеры
Это очень большие газовые планеты. Они очень похожи на планету из Солнечной системы Юпитер, но расположены очень близко к звездам.
Когда учёные впервые обнаружили экзопланету, то были этому очень рады. Но дальше радость сменилась растерянностью. Предполагалось, что такие газовые гиганты могут находиться довольно далеко от звезды, но… Думали, что скорее исключение, чем закономерность. Но на сегодняшний день открыто довольно много таких планет.
Пульсарная планета
Эта планета вращается вокруг пульсара, что вызывает возмущение у данного объекта. Что, кстати, даёт возможность легко обнаружить данную планету.
Если говорить о пульсаре, то это не простая звезда, а остатки от сверхновой и является мощным электромагнитным источником.
Суперземля
Такой тип планет принято считать, если их масса в 10 раз больше Земли, но меньше газовых гигантов. А также она может быть геологически активней, чем наша планета.
Эксцентрические планеты
Что же это за экзопланеты? В нашей Солнечной системе практически все планеты имеют равномерную орбиту. Но были обнаружены экзопланеты с довольно вытянутой орбитой, что, конечно, приводит к большим перепадам температур.
Горячие Нептуны
Уже по названию видно, что это за экзопланеты. Эти планеты имеют массу Нептуна и довольно близко расположены к звезде. К сведению, масса планеты Нептун в 17 раз больше массы нашей планеты. Принято считать, что горячие Нептуны должны превышать массу Земли от 10 до 20 раз.
Планета-океан
Все смотрели фильм Кевина Костнера «Водный мир». Так вот это не фантастика, такие экзопланеты существуют. Но есть два типа таких планет. Одни расположены далеко от звезды и практически всегда замерзают и другой тип, который расположен достаточно близко к звезде, чтобы не быть замёрзшим.
Хтоническая планета
Это такой тип планет, которые расположены ооооочень близко к своей звезде. Звезда срывает атмосферу и остаётся одно раскалённое ядро и всё покрыто лавой.
Планета-сирота
Планеты вращаются вокруг звезды, но есть предположение, что есть планеты, которые блуждают в космическом пространстве сами по себе. Как они образовались? То ли были «изгнаны» из своих систем, либо образовались сами по себе.
Самые невероятные экзопланеты
Давайте узнаем какие есть известные планеты за пределами солнечной системы. Как мы уже и говорили их открыто довольно много, а сколько ещё предстоит новых открытий.
TrES-2b
TrES-2b – это газовый гигант по типу горячий Юпитер. TrES-2b очень тёмная планета, практически не отражает свет. Она находится очень близко к звезде и разогревается до 1000 градусов по Цельсию. Что делает TrES-2b такой тёмной? Дело в том, что в такой жаре многие вещества не могут существовать. Но это выяснить пока не удаётся, так как находится TrES-2b в 750 световых лет от Земли. Открыта планета TrES-2b в 2006 году транзитным методом.
TrES-2b.
TrES-4
TrES-4 – это самая большая планета известная человечеству. Её масса почти в 2 раза больше Юпитера. Также это TrES-4 единственная известная экзопланета в двойной системе. Открыта она в 2006 году астрономами – любителями. Учёные ломают головы, как такая огромная газовая планета может существовать.
COROT-7b
COROT-7b – это адская планета. COROT-7b относится к типу суперземля. Её масса в полтора раза больше земной. Она очень близко расположена к звезде и вращается вокруг звезды за 20 часов, то есть год там длится меньше земных суток.
WASP-12b
WASP-12b – это гигантский газовый гигант. Это экзопланета открыта в 2008 году транзитным методом. Это самая горячая планета, температура её поверхности
1500 градусов по Цельсию. Также WASP-12b расположена очень близко к звезде. Год на этой планете длится один земной день.
WASP-12b скоро перестанет существовать, её поглощает её же звезда. Еще каких-то
10 миллионов лет и звезда полностью поглотит эту экзопланету.
WASP-12b.
Kepler-10b
Kepler-10b – это самая маленькая обнаруженная экзопланета. Относится она к типу суперземель. Она близко расположена к звезде и расстояние до нее 560 световых лет. Открыта она в 2011 году как первая железная планета.
HD 189733b
HD 189733b – это экзотический голубой газовый гигант. Относится к типу горячих юпитеров. Вращается HD 189733b вокруг жёлтого карлика и расположен в 63 световых годах от Солнца.
Kepler-16b
Многие из нас смотрели фильм «Звёздные войны». Помните планету Татуин, она вращалась вокруг двойной звезды. Так вот если бы оказаться на экзопланете Kepler-16b, то мы бы увидели, как заходят и всходят два солнца. Первая материнская звезда — это оранжевый карлик, а вторая красный карлик. Вы представляете, как там красиво. Правда, на Kepler-16b очень холодно от -70 до -100 градусов по Цельсию.
PH1 – а вот эта планета вращается аж вокруг четырех звёзд. PH1 вращается вокруг двойной звезды, а те, в свою очередь, то же вокруг двойной звезды. Две звезды красные карлики, а две звезды жёлтые карлики. Вот это красота неописуемая. PH1 газовый гигант.
Экзопланеты пригодные для жизни
Как мы уже писали открыты очень много планет за пределами Солнечной системы.
Но человечество, конечно, интересуют экзопланеты пригодные для жизни человека.
Человек ищет планеты, которые находятся в зоне обитания. Где может существовать вода и воздух. Поиски ведутся, уже найдено много экзопланет пригодных для жизни.
Но, а мы назовём какая ближайшая планета пригодная для жизни. Это планета Тау Кита находится она в созвездии Кита и освещает, и согревает её звезда Альфа Центавра. Расстояние до неё 12 световых лет. По космическим меркам это пустяк, для человечества – это пока непреодолимое расстояние.
Всего вам доброго, думайте, мечтайте о звёздах.
Источник