Вселенная сегодня исследовал важность изучения ударных кратеров и поверхностей планет, а также то, чему эти научные дисциплины могут научить нас в поиске жизни за пределами Земли. Мы узнали, что ударные кратеры возникают из-за массивных камней, которые могут создавать или уничтожать жизнь, а поверхности планет могут помочь нам лучше понять геологические процессы в других мирах, включая условия, необходимые для жизни. Здесь мы отправимся далеко за пределы нашей Солнечной системы к многочисленным звездам, населяющим нашу Галактику Млечный Путь, и мирам, которые вращаются вокруг них, также известным как экзопланеты. Мы обсудим, почему астрономы изучают экзопланеты, проблемы изучения экзопланет, чему экзопланеты могут научить нас в поиске жизни за пределами Земли, а также как будущие студенты могут продолжить изучение экзопланет. Итак, почему так важно изучать экзопланеты?
«Существует множество причин для изучения планет в разных планетных системах», — говорит доктор Джейсон Стеффен, доцент кафедры физики и астрономии в Университете Невады в Лас-Вегасе. Вселенная сегодня. «Во-первых, планеты, содержащиеся в этих системах, отличаются от планет Солнечной системы. Они разных размеров, вращаются на разных расстояниях, имеют разную историю и, вероятно, сделаны из разных материалов. Это помогает нам лучше понять наше собственное происхождение, демонстрируя некоторые потенциальные результаты процесса формирования планет».
На момент написания этой статьи НАСА подтвердило существование 5569 экзопланет в 4147 планетных системах, причем еще 10 059 классифицируются как кандидаты в экзопланеты, что означает, что их подтверждение все еще расследуется. Чтобы подтвердить наличие экзопланеты, ее открытие должно быть подтверждено двумя или более методами обнаружения. На данный момент НАСА использовало пять методов обнаружения для обнаружения и идентификации экзопланет, включая транзит, измерение лучевой скорости, гравитационное микролинзирование, прямую визуализацию и астрометрию. Эти методы проводятся с использованием как космических, так и наземных телескопов и инструментов, при этом транзитный метод подтвердил наибольшее на сегодняшний день количество экзопланет — 4151.
Примеры космических телескопов, предназначенных для обнаружения экзопланет, включают космический телескоп НАСА Kepler/K2 и миссии НАСА по исследованию транзитных экзопланет (TESS). Кеплер успешно работал в период с 2009 по 2018 год и использовал метод транзита для подтверждения наличия более 2600 экзопланет в нашей Галактике Млечный Путь. Миссия TESS началась в 2018 году и до сих пор активна: она также использовала транзитный метод для идентификации около 7000 кандидатов в экзопланеты и подтвердила 402 по состоянию на ноябрь 2023 года. Примеры наземных телескопов, используемых для поиска экзопланет, включают проект MEarth, KELT Survey, HATNet Exoplanet Survey и SuperWASP, при этом количество обнаруженных экзопланет составляет 3, 24, 134 и около 200 соответственно. Но каковы некоторые проблемы изучения экзопланет, учитывая все эти методы и инструменты обнаружения?
«Одна из самых больших проблем в изучении экзопланет — это устранение влияния родительской звезды, чтобы мы могли действительно понять, что говорят нам планеты», — говорит доктор Штеффен, который также был членом научной группы в миссии «Кеплер». Вселенная сегодня. «Например, нам нужно учитывать колебания звездной атмосферы, звездные пятна или звездные вспышки, чтобы обнаружить новые планеты. Нам нужно иметь возможность устранить большую часть света звезды, чтобы увидеть свет, исходящий от самой планеты (который обычно в миллиард раз тусклее). Нам необходимо знать размер и массу звезды, чтобы правильно определить размеры и массы планет, вращающихся вокруг нее. Мы фундаментально ограничены в нашем понимании планет, которые мы обнаруживаем, из-за нашего понимания звезд, вокруг которых вращаются планеты».
Святым Граалем охоты за экзопланетами является обнаружение похожей на Землю планеты с жидкой водой и пригодной для жизни средой, где жизнь может выжить и процветать. Для этого астрономы ищут в обитаемой зоне звезды (HZ), поскольку Земля находится в пределах HZ нашего Солнца, что позволяет процветать жизни, которую мы видим в нашем маленьком голубом мире. Хотя астрономам еще предстоит окончательно подтвердить существование экзопланеты, похожей на Землю, в настоящее время существует 69 кандидатов на обитаемые экзопланеты из более чем 5500 подтвержденных экзопланет, которые могут удостоиться этой чести, из которых, по оценкам астрономов, 29 представляют собой скалистые миры, которые могут содержать жидкость. вода, а остальные 40 потенциально могут содержать жидкую воду, могут быть мини-Нептунами, но вряд ли будут обладать пригодными для жизни условиями.
Одной из наиболее примечательных экзопланетных систем является TRAPPIST-1, которая расположена примерно в 41 световом году от Земли и может похвастаться семью мирами размером с Землю, четыре из которых, как предполагается, в настоящее время вращаются в пределах HZ ее звезды: TRAPPIST-1 d, TRAPPIST-1 e, TRAPPIST-1 f и TRAPPIST-1 g. Другие близлежащие и потенциально обитаемые миры включают супер-Землю Проксиму Центавра b, которая расположена чуть более чем в 4 световых годах от Земли, и супер-Землю GJ 1061 c, которая расположена примерно в 12 световых годах от Земли. Итак, со всеми этими методами обнаружения, инструментами и потенциально обитаемыми экзопланетами, чему экзопланеты могут научить нас в поиске жизни за пределами Земли?
Доктор Штеффен смиренно передает Вселенная сегодня«Это хороший вопрос, он не совсем в моей области, но я попробую ответить на него. Хотя мы не видели признаков жизни на другой планете, мы видели более широкое разнообразие планет, чем первоначально предполагалось. Это подвергает нас воздействию множества различных потенциально обитаемых сред. Например, окружающая среда вокруг разных звезд, или планет разного размера и массы, или звезд разного возраста и температуры».
Доктор Штеффен с гордостью рассказывает Вселенная сегодня что его любимыми экзопланетными системами являются Кеплер-9, Кеплер-11 и WASP-47, причем WASP-47 является его «довольно любимой». Он утверждает, что это связано с уникальной конфигурацией системы: это была первая обнаруженная экзопланетная система, обладающая «горячим Юпитером» с меньшими экзопланетами, вращающимися как внутри, так и за пределами ее орбиты. WASP-47 расположен примерно в 864 световых годах от Земли и содержит четыре экзопланеты: WASP-47 b, WASP-47 c, WASP-47 d и WASP-47 e.
Горячий Юпитер, о котором говорит доктор Штеффен, — это WASP-47 b, радиус и масса которого немного больше Юпитера. Ее внутренний аналог — WASP-47 e, масса которого почти в семь раз больше Земли с радиусом почти в два раза, а внешний аналог — WASP-47 d, масса которого чуть более чем в 14 раз превышает массу Земли с радиусом примерно треть Юпитера. Четвертая планета в системе — WASP-47 c, которая вращается дальше, чем три других, и находится в пределах ГЦ звезды, но чья масса и радиус лишь немного больше, чем у Юпитера.
Доктор Штеффен добавляет: «Это указывает на то, что WASP-47 образовался по иному механизму, чем большинство других систем горячего Юпитера. Вероятно, он образовался в результате миграции к своему нынешнему местоположению внутри диска, а не в результате сильного возмущения другой планетой или звездой, что, вероятно, имеет место для большинства горячих Юпитеров».
Очень похоже на то, как Вселенная сегодня Ранее исследованные поверхности планет, изучение экзопланет также включает в себя множество научных направлений и дисциплин, которые не только помогают нам более эффективно обнаруживать экзопланеты, но и анализировать и интерпретировать данные, чтобы узнать больше об их составе и потенциале для жизни. Поскольку ни одна экзопланета еще не была получена напрямую, как планеты в нашей Солнечной системе, их исследование в первую очередь включает в себя компьютерные модели и анализ данных.
При этом доктор Штеффен рассказывает Вселенная сегодня что будущие студенты, желающие продолжить изучение экзопланет, должны: «Научиться писать собственное компьютерное программное обеспечение, изучить основы статистики и изучить широкий спектр тем физики — почти все они полезны в том или ином месте».
В заключение доктор Стеффен заявляет: «Нам еще многое предстоит узнать о планетах и системах, в которых они находятся».
Какие новые открытия астрономы сделают об экзопланетах в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
