Великолепие звёздного неба всегда завораживало человечество. С древних времён люди смотрели на звезды и гадали, есть ли там, среди бесчисленных светил, планеты, подобные нашей. Сегодня, благодаря достижениям современной астрономии, мы знаем: такие планеты действительно существуют. Их называют экзопланетами, и каждая из них скрывает уникальные тайны и загадки.
Что такое экзопланеты?
Экзопланеты – это планеты, вращающиеся вокруг звёзд за пределами нашей Солнечной системы. Впервые экзопланету обнаружили в 1992 году астрономы Александр Вольщан и Дэйл Фраил. Они нашли планеты, вращающиеся вокруг пульсара PSR B1257+12. С тех пор количество известных экзопланет стремительно растёт. На момент написания этой статьи известно более 5000 экзопланет, и это число продолжает увеличиваться благодаря новым методам и технологиям наблюдений.
Процесс формирования экзопланет
Формирование экзопланет происходит в протопланетных дисках — огромных облаках газа и пыли, окружающих молодые звезды. В результате гравитационных взаимодействий и столкновений частиц образуются планетезимали — крупные тела, которые затем могут объединяться в планеты, если им ничто не помешает. Процесс формирования экзопланет — это длительный и сложный процесс, который может занять миллионы лет.
Что ограничивает планеты в размере?
Скалистые планеты(с твердой поверхностью):
1. Ограниченное количество материала в протопланетном диске: В начальной стадии формирования планет в протопланетном диске может не хватать достаточного количества вещества для создания очень больших скалистых планет.
2. Переход к газовым гигантам: Когда скалистая планета достигает определенной массы, её гравитация начинает привлекать окружающий газ. В результате она может начать накапливать большие объемы газа и превращаться в газовый гигант.
Газовые гиганты:
1. Гравитационное сжатие: С увеличением массы газового гиганта его собственная гравитация начинает сжимать его сильнее, что ограничивает его дальнейший рост. При достижении определенной массы добавление газа уже не приводит к значительному увеличению диаметра планеты, а лишь к увеличению плотности.
2. Эффект Джинсовского предела: Существует предел массы, при которой газовый гигант начинает сжиматься под собственной гравитацией до точки, где он может начать термоядерные реакции и превращаться в коричневый карлик или даже звезду.
Какие бывают экзопланеты?
Скалистые планеты:
Карликовые планеты: такие планеты чаще всего встречаются в планетарных системах. Например в нашей солнечной системы их известно пять штук однако их гораздо больше т. к. не всем таким планетам присваивают статус карликовой планеты. Церера имеет круглую форму и большие размеры однако ее не назвали карликовой планетой.
Миниземли: планеты менее массивные чем земля. В нашей солнечной системе их два. Меркурий и Марс. Встречаются в галактике редко.
Землеподобные: планеты схожие по характеристикам с землёй. Например Венера.
Суперземли: планеты массой от 1 до 10 земных. Самый распространенный тип экзопланет в нашей галактике.
Мегаземли: Планеты ещё более массивные чем суперземли. Встречаются крайне редко. Пример такой планеты kepler-10c
Газовые гиганты
Планеты которые в основном состоят из водорода и гелия. Имеют большие размеры и маленькую плотность. В глубинах этих планет огромное давление которое позволяет существовать океаном из жидкого метана водорода и так далее.
Планеты океаны
Планета-океан — это разновидность планет, состоящих преимущественно из льда, скалистых пород и металлов (приблизительно в равных пропорциях по массе). В зависимости от расстояния до родительской звезды они могут быть покрыты океаном жидкой воды глубиной до 100 км (точное значение зависит от радиуса планеты). На большей глубине давление становится настолько велико, что вода затвердевает, образуя различные модификации льда, такие как Лёд V, VI, VII, X и другие. Единственная известная на данный момент такая планета — GJ 1214 b.
Вокруг каких звёзд могут вращаться экзопланеты?
Экзопланеты могут вращаться вокруг самых разных звёзд. Это могут быть как звезды, похожие на наше Солнце, так и звезды, значительно отличающиеся от него по своим характеристикам. Хочется выделить несколько из них.
Оранжевые карлики
Оранжевые карлики особенно привлекают ученых, так как их планеты наиболее пригодны для нашей формы жизни. Они дольше живут, меньше излучают чем солнце и их приливной захват (когда планета всегда повернута одной стороной к звезде) находится за пределами обитаемой зоны.
Пульсары и нейтронные звезды
Хотя пульсары и нейтронные звезды считаются экзотическими объектами из за своего сильнейшего излучения. Вокруг них тоже могут вращаться планеты которые формируются из останков взорвавшейся звезды. Такие экзопланеты, как правило, имеют суровые условия, которые вряд ли благоприятны для жизни в нашем понимании.
Планеты-сироты: блуждающие миры
Не все экзопланеты вращаются вокруг звёзд. Существуют так называемые планеты-сироты – планеты, которые не имеют постоянной звезды и блуждают в космосе. Их происхождение может быть связано с гравитационными взаимодействиями в ранней стадии формирования планетной системы, когда планета может быть выброшена из своей орбиты.
Планеты-сироты представляют особый интерес для учёных. Без центральной звезды, они, тем не менее, могут сохранять тепло за счёт внутреннего разогрева. Это создаёт возможность для существования подповерхностных океанов, где потенциально может возникнуть жизнь.
Потенциал для жизни
Вопрос о том, существует ли жизнь за пределами Земли, является одним из самых волнующих в науке. Астрономы активно ищут экзопланеты в зоне обитаемости – области вокруг звезды, где условия могут быть благоприятны для существования жидкой воды.
Некоторые из самых известных экзопланет, которые рассматриваются как кандидаты на наличие жизни, включают.
Проксима Центавра b. Эта планета вращается вокруг ближайшей к Солнцу звезды, Проксима Центавра. Она находится в зоне обитаемости и имеет массу, сравнимую с Землёй.
TRAPPIST-1 d и e. Эти экзопланеты находятся в системе звезды TRAPPIST-1, и также расположены в зоне обитаемости. Они имеют размеры и массы, близкие к земным, что делает их потенциальными кандидатами на наличие жизни.
Альтернативные формы жизни
Когда мы говорим о жизни, обычно представляем себе формы жизни, аналогичные земным. Однако, учёные не исключают возможность существования альтернативных форм жизни, которые могут обитать в условиях, значительно отличающихся от земных.
Экзопланеты в Млечном Пути
Млечный Путь – наша галактика – содержит сотни миллиардов звёзд, и, по оценкам учёных, практически у каждой звезды есть как минимум одна планета. Это означает, что количество экзопланет в нашей галактике может исчисляться сотнями миллиардов. На данный момент, подтверждено существование более 5000 экзопланет, но это лишь малая часть от общего числа.
Заключение
Экзопланеты – это не просто далекие точки света на ночном небе. Это целые миры, каждый из которых уникален и неповторим. Некоторые из них могут быть похожи на нашу Землю, другие – совершенно отличаться от всего, что мы можем себе представить. Эти миры предлагают нам взглянуть на Вселенную с новой точки зрения и задуматься о возможности существования жизни в самых неожиданных уголках космоса.
По мере того как мы продолжаем исследовать и открывать новые экзопланеты, наша картина Вселенной становится всё более полной и сложной. Каждый новый мир, обнаруженный за пределами нашей Солнечной системы, добавляет новую главу в удивительную историю космических исследований и приближает нас к ответу на один из самых фундаментальных вопросов: одни ли мы во Вселенной?
Экзопланеты вдохновляют на размышления о нашем месте в космосе и о бесконечности возможных миров, которые ждут своего открытия. Как сказал Карл Саган, "где-то нечто невероятное ждет своего открытия". И это "нечто" может быть одной из этих удивительных экзопланет.
