За пределами Солнечной системы открыто уже больше пяти тысяч планет. Каким образом учёные узнают их характеристики? Этот вопрос нам задала подписчица Анастасия Панченкова, а за ответом мы обратились к научному сотруднику ГАИШ МГУ и консультанту Политехнического музея Ольге Возяковой.
Что такое экзопланеты?
Мы довольно много знаем о планетах Солнечной системы, но сейчас поговорим об экзопланетах, то есть о планетах у других звёзд.
К сожалению, ни точный химический состав, ни тем более климат какой-либо экзопланеты нам наверняка не известны. Красивые цветные картинки, иллюстрирующие заметки об экзопланетах, на самом деле — фантазии художников. В лучшем случае мы можем получить изображение планеты в виде светящейся точки, и то крайне редко. О свойствах экзопланет мы судим по косвенным признакам.
Какую информацию можно получить из наблюдений?
Из наблюдений мы можем узнать расстояние планеты от звезды, период её обращения, оценить массу планеты, измерить размер. В редких случаях можно получить спектр экзопланеты. Команда телескопа «Джеймс Вебб» недавно продемонстрировала спектр атмосферы планеты WASP-39b, в котором надёжно определяется присутствие углекислого газа.
Состав
О составе экзопланеты можно судить по её массе и размеру. Накопленные знания о планетах Солнечной системы и модели образования планет говорят о том, как состав планеты связан с её массой и размером: чем массивнее планета, тем больше в её составе летучих веществ.
Наиболее массивные планеты должны быть газовыми гигантами, похожими на Юпитер или Сатурн. В их составе преобладает водород и гелий (как и во Вселенной в целом).
Планеты, сравнимые по массе с Нептуном, скорее всего, содержат много углеводородов. Это так называемые ледяные гиганты. Планеты небольшой массы должны быть «каменными», похожими на планеты земной группы: Меркурий, Венеру, Землю или Марс.
Разнообразие экзопланет оказалось шире, чем то, которое мы наблюдаем в Солнечной системе. Например, найдены планеты с массами, промежуточными между Землёй и Нептуном: суперземли и мини-нептуны. В зависимости от средней плотности они могут быть больше похожи на Землю, но массивнее и с более мощной атмосферой, или на уменьшенный Нептун, или могут быть каменной планетой с огромным, возможно подземным, океаном.
Климат
О потенциальном климате планеты можно судить по тому, сколько энергии приходит от звезды к планете, что, в свою очередь, зависит от светимости звезды и расстояния, на котором планета вокруг неё обращается.
Климат зависит также от наличия и состава атмосферы планеты: атмосфера отражает часть излучения звезды, удерживает тепло за счёт парникового эффекта, выравнивает дневную и ночную температуру на поверхности планеты.
Иногда можно посмотреть атмосферу планеты на просвет, изучая то, как планета проходит по диску звезды. Правда, пока это удаётся сделать лишь у «горячих юпитеров» — газовых гигантов, расположенных очень близко к своей звезде. Но уже в ближайшем будущем учёные надеются получить спектры атмосфер потенциально обитаемых экзопланет. Интересно было бы найти там биомаркеры: кислород, воду, углекислый газ и метан, которые намекнули бы на присутствие жизни.
Это одна из задач космического телескопа «Джеймс Вебб» и строящихся крупных наземных телескопов. Не исключено, что нам удастся увидеть явные свидетельства внеземной жизни уже в обозримом будущем. Если вкладываться в науку и космонавтику.
Источники:
Подписывайтесь на наш телеграм-канал — там больше интересного.
#экзопланеты #космос #космосисследования #наука #политехническиймузей
