Реферати українською » Авиация и космонавтика » Екзопланети: історія відкриття та сучасні досягнення


Реферат Екзопланети: історія відкриття та сучасні досягнення

у липні 2004 року у Стокгольмі нове відкриття назвали найважливішим після виявлення в 1995 року першої «справжньої»екзопланети. У цілому нині виявленняекзопланет стала однією з найбільших досягнень 20-го століття. Стало очевидним: Сонячна система має не унікальна. З огляду на, що в Галактиці порядку 150 мільярдів зірок, цілком імовірно, що з половини може бути планети. Фахівці в водночас вважають, що попри інтенсивна розбудова технологій пошукуекзопланет, може пройти щонайменше десятиріччя доти, як вчені зможуть знайти планети, подібні Землі.

Отже, формування планет поруч із зірками – закономірний етап розвитку зоряних систем. У той самий час Сонячна система багато в чому нетипова. Земля перебуває у «зоні життя», тобто. у сфері поміркованих температур лежить на поверхні планети й володіє біосферою. Таке особливе становище Землі пов'язана з тим, що планети-гіганти Сонячної системи, які рухаються поза «зони життя», дозволяють існувати тривалий час у такому зоні планет земного типу.

У 2003 року з допомогою орбітального телескопа «>Хаббл» в сузір'ї Скорпіона було виявлено планета, що можна вважати найдавнішою з відомих сьогодні уМлечном Шляхи. Її вік становить 13 мільярдів років, тобто. її практично втричі старше Землі, сформовану близько 4.5 млрд. років тому я.Планету назвали «>Мафусаилом» - на вшанування біблійного патріарха, прожив 969 років. Це ж саме неймовірний в людини вік, як і середній вік 13 млрд. років на планети. Більшість відомихекзопланет має приблизно хоча б вік, як і Земля. З погляду сучасної теорії розвитку Всесвіту, існує тимчасової поріг освіти планет, містять важкі елементи. У першому поколінні зірок важких елементів був, лише водень і трохи гелію. Принаймні того, як зірки, витративши своє газове «паливо», вибухали, їх залишки розліталися за всіма напрямами, потрапляючи лежить на поверхні сусідніх зірок. Через війну реакцій термоядерного синтезу утворювалися нові, теж важкі, елементи. «>Мафусаил», може бути, легке елементів, оскільки формування відбулося часи, коли у Всесвіті немає вуглецю і водню. Планета звертається навколо червоною зоряної системи, складається з двох зірок в шаровому скупченніМ4, що є за 5600 світлових років від Землі. Її маса в 2.5 рази більше маси Юпітера.

Перша фотографіяекзопланети отримана у квітні 2004 року в Дуже ВеликомуТелескопе (>ESO, Чилі). У вересні цього року у неї сфотографована й у інфрачервоних променях. Планета звертається навколо молодого яскравого коричневого карлика, які перебувають з відривом ми 225 світлових років у сузір'їГидри. Планета вп'ятеромассивнее Юпітера, її діаметр у півтора більше, ніж в Юпітера. Радіус планети приблизно третину перевищує радіус орбіти Плутона.

У сузір'ї Пегаса у сонцеподібної зіркиHD209458, що є від Землі з відривом 150 світлових років, єекзопланета, отримавши ім'я Осіріс на вшанування єгипетського бога родючості. Планета масою 0.69 мас Юпітера і площею 1.3-1.5 рази більше Юпітера, звертається на дуже близькій орбіті до зірці з відривом 7 млн. км. від нього. Поверхня планети нагріта зіркою до 1000 градусів Цельсія. З допомогою телескопа «>Хаббл» вдалося знайти у верхніх шарах атмосфери планети вільні атоми вуглецю і кисню.

З огляду на високої температури поверхні планета подібна величезної кометі, оскільки має величезний шлейфиспаряющихся газів. Як наслідок, вона постійно втрачає речовина, і наприкінці кінців від нього може залишитися лише незначну тверде ядро.

Дослідження таких «гарячихЮпитеров» має безпосередній стосунок до перевірки одній з моделей виникнення малих твердих планет, подібних Землі. Можливо, що наш планета в початковий момент формування Сонячної системи також була подобою газового гіганта з розмірами ба більше Юпітера, але з не меншою щільністю. «Сонячний вітер», що виник момент, коли під час еволюції в ядрі молодого Сонця почалися інтенсивні ядерні реакції, поступово зривав зовнішню газову оболонку з Землі та найближчих до неї планет. Земля і планети земної групи (Меркурій, Марс, Венера) сформувалися потім із залишків твердих ядер. Частину їх речовини займалася нинішнімипланетами-гигантами, та якщо з що залишився сформувалися численні астероїди і комети.

У першій третини 20-го століття панувала космологічна гіпотеза Джинсу. Відповідно до неї, планетна система Сонця утворилася внаслідок космічної катастрофи, майже зіткнення двох зірок. З огляду на крайньоїмаловероятности такого події можна було вважати, можливість існування в Галактиці із ще однією «планетної сім'ї» практично немає. Тепер ми знаємо, що планетних систем в Галактиці – безліч. І Сонячна система – скоріш правило, ніж виняток у світі зірок. Стало також зовсім зрозуміло, що потрібно від зірки підтримки життя жінок у разі в обертаються навколо планетах.

На роль «сестри» Землі претендує планета, виявлення якої влітку 2005 року повідомила команда астрономів з університету Санта-Круз у Каліфорнії. Вона обертається навколо зіркиGliese 876 в сузір'ї Водолія і розташована ми з відривом 15 світлових років. Планета перебуває до свого сонцю в 50 раз ближче, ніж Земля до свого. Тому температура їхньому поверхні становить 200-400 градусів Цельсія, що ні залишає жодного шансу для наявності води в рідкому стані. Але головне у тому, хоча планета менше Землі майже двічі, її маса в 5.9-7.5 разів перевищує масу Землі. Прямих доказів те, що планета тверда за складом, скеляста, ми маємо. Але її маса промовляють на користь гіпотези, йдеться щодо газовому гіганті. Вона – найменша з планет, виявлених поза Сонячної системи. У той самий час планета такий маси може мати достатнім притяганням для утримання атмосфери. Американські астрономи підкреслили, що розглядають це відкриття як підтвердження теорії існування невеликих планет, придатних життю. Цікаво також, що виявлена планета – третя із сім'ї планет зіркиGliese 876. Перша – газовий гігант, приблизно двічімассивнее Юпітера, виявлено був у 1998 року, друга, теж газовий гігант, але з безліччю вдвічі меншою, ніж в Юпітера, 2001 року.

Виявлення коричневих карликів дозволило пролити світло на механізми освіти зірок і планет. Зірки судячи з усього, утворюються у вигляді гравітаційного колапсу міжзоряного молекулярного газу, тоді як «створення» планет починається через скупчення частинок пилу мікронних розмірів. Цю відмінність можна походження спричиняє кінцевому підсумку до того що, що й планети є супутниками зірок, то коричневі карлики, перебувають у певної зоряної системі, ведуть хіба що незалежний спосіб життя.

Відповідно до низки оцінок, в Галактиці є близько восьмої мільярдів підхожих зірок, більшість із яких може мати планетні системи. Але підходить виникнення житті може бути далеко ще не кожна планета. Необхідно виконання з трьох основних умов виникнення аналогів земної форми життя: досить стала температура, наявність розчинника на кшталт води, атоми типу атомів вуглецю, які можуть утворювати складні ланцюжка молекул. Цілком можна надати інші форми життя з урахуванням аміаку в океанах чи основі кремнію. У цьому коштувати нагадати, що з країн планет Сонячної системи лише одне є взірцем «живої» планети.

На думку вчених, якби Земля всього п'ять% ближчі один до Сонцю, то задовго перед тим моменту, коли могла виникнути життя, вона піддалася в віці 1 мільярди років тому впливу парникового ефекту, що є бар'єром у розвиток земних форм життя. Якщо ж б Земля перебувала трохи далі від поверхні Сонця, те, як лише його атмосфера збагатилася б киснем, було б швидке обледеніння, тобто. зникла б вода, наявність якої обов'язково у розвиток життя. Нагадаємо також, що на Венері занадто доскіпливо, але в Марсі – занадто холодно до виникнення життя.

Космічний телескоп «>Хаббл» встановив, що спектри випромінювання трьох найбільш вдалих ми квазарів показують явне наявність великої кількості заліза. Для телескопів наземного базування встановлення такого факту неможливо, оскільки інфрачервоний спектр, характерний випромінювання атомами заліза, лежать у області довжини світловий хвилі порядку 1.6-1.7 мікрон. Але саме такий діапазон електромагнітного випромінювання повністю поглинається земної атмосферою. Астрофізикам відомо, що залізо з'являється у результаті специфічних зоряних процесів,заканчивающихся вибухом наднових, що є постачальниками важких елементів. Такий період зоряної еволюції становить 500-800 млн. років. Квазари, в спектрах яких виявлене випромінювання атомів заліза, мають вік ~ 900 млн. років. Цей результат означає, основні компоненти для освіти планет і яка уможливила життя ними були присутні дуже рано історія Всесвіту – набагато раніше, ніж виникла Земля.

Однак лише п'ять відсотків зірок, подібних Сонцю, як свідчать підрахунки, може мати планети, аналогічні Землі.

У вересні 2005 року було оприлюднені результати спостережень групи американських астрономів, очолюваної вченими з Рочестерського університету, за двома дуже молодими зірками. Один із них, що називається GMAurigal, перебуває ми з відривом 420 світлових років у сузір'ї Тельця. Інша зірка DMTauri, перебуває у тому районі. Обидві вони нагадують наше Сонце, лише від народження їм поки що тільки 1 млн років. Астрономи встановили наявність «щілин» вгазопилевих протопланетних дисках У цих зірок. Те свідчить негативного впливу гігантськихпланет-ембрионов, «>прорезавших» собі такі «щілини».

Є підстави думати, що в таких зірок спостерігається надзвичайно раннє формування планет – газових гігантів. Дані дослідження є підтвердженням теорії у тому, що утворилися гігантські планети, подібні Юпітеру, формуються значно швидше, ніж передбачалося.

Фактично, як відзначають дослідники, ніби спостерігаємо формування Сонячної системи у минулому, а зірки GMAurigal – це, фактично, молодша версія за наше Сонце. І проміжки, «щілини» у їїпротопланетном диску, за величиною відповідають тому простору, яке займають гігантські планети Сонячної системи. На жаль, присутність зародків планет земної групи виявити поки ще зірвалася.

Історія відкриттяекзопланет

 

>Астрометрический пошук. Першим спробував знайтиекзопланети пов'язані з спостереженнями за становищем близьких зірок. У 1916 американський астроном Едуард Барнард (1857–1923) виявив, слабенька червона зірочка в сузір'їЗмееносца швидко переміщається небом щодо інших зірок – на 10угл. секунд на рік. Астрономи назвали їїЛетящей зіркою Барнарда. Хоча усі зірки хаотично переміщаються у просторі зі швидкостями 20–50 км/с, у спостереженнях з велику відстань ці переміщення залишаються практично непомітними. Зірка Барнарда – дуже звичайне світило, тому виникла підозра, що її спостережуваного «польоту» служить особливо велика швидкість, а й просто незвична близькість до нас. Справді, зірка Барнарда виявилася другою місці від поверхні Сонця після системи Альфа Кентавра.

Маса зірки Барнарда майже 7 разів менша маси Сонця, тому впливом геть неїсоседей-планет (якщо що є) має бути досить помітним. Понад півстоліття, починаючи з 1938, вивчав рух цієї зірки американський астроном Пітер ван деКамп (1901–1995). Він поміряв її становище на тисячах фотопластинок і Ющенко заявив, що з зірки можна знайти хвилеподібна траєкторія з амплітудою погойдувань близько 0,02угл. сек., отже навколо звертається невидимий супутник. З розрахунків П. ван деКампа слід було, що маса супутника трохи більше маси Юпітера, а радіус його орбіти 4,4а.е. На початку 60-х років це повідомлення облетіло увесь світ. Не все астрономи з висновками П. ван деКампа. Продовжуючи спостереження та збільшуючи точність вимірів,Дж.Гейтвуд (>G.Gatewood) та його колеги до 1973 з'ясували, що зірка Барнарда рухається рівно, не вагаючись, отже масивних планет як супутників немає. Проте ці самі роботи завдали й нову знахідку: помітили зигзаги рухається п'ятої від поверхні Сонця зіркиЛаланд-21185. Зараз отримано вагомі докази, навколо цієї зірки звертаються дві планети: одна з періодом 30 років (маса 1,6Мю, радіус орбіти 10а.е.) й інша з періодом 6 років (0,9Мю, 2,5а.е.). На підтвердження цього відкриття ведуться спостереження.

Планети у нейтронних зірок. Наприкінці 1980-х років кілька груп астрономів у різних країнах створили високоточні оптичні спектрометри і почали систематичні виміру швидкостей найближчих до Сонцю зірок. Ця робота спеціально була до пошукуекзопланет і за кілька років справді увінчалася успіхом. Але першими відкрилиекзопланету радіоастрономи, причому не лише одну, а відразу цілу планетну систему. Сталося це час дослідженнярадиопульсаров – швидко обертових нейтронних зірок, випромінюючих суворо періодичні радіоімпульси. Оскільки пульсари – надзвичайно стабільні джерела, радіоастрономи можуть виявляти їх рух зі швидкістю порядку 1см/с, отже, виявляти поруч планети з масами у сотні разів менше, ніж в Юпітера. Перше повідомлення журналі «Nature» про відкриття планетної системи навколо пульсараPSR1829-10 (значився такожPSR1828-11 іPSRB1828-10, сучасне позначенняPSRJ1830-10) здійснила середині 1991 група радіоастрономівМанчестерского університету (>М.Бейлес,А.Лин іС.Шемар), що спостерігають на радіотелескопі вДжодрелл-Бенк. Вони оголосили, навколо нейтронної зірки, віддаленій від поверхні Сонця на 3,6кпк, звертається планета удесятеромассивнее Землі по кругової орбіті з періодом 6 місяців. У 1994 в неопублікованому повідомленні автори уточнили, що планет три: з масами 3, 12 і побачили 8-го земних і періодами, відповідно, 8, 16 і 33 місяці. Проте досі це відкриття не підтверджено незалежними дослідженнями і тому залишається сумнівним.

Першеподтвердившееся відкриттявнесолнечной планети зробив польський радіоастроном АлексВольцжан (>A.Wolszczan), що за допомогою305-метровой антени в Аресібо вивчаврадиопульсарPSR 1257+12, віддалений приблизно за 1000 св. років від поверхні Сонця і надсилає імпульси через кожні 6,2 мс. У 1991 учений зауважив періодичне зміна частоти приходу імпульсів. Його американський колега ДейлФрейл підтвердив це відкриття спостереженнями іншою радіотелескопі. До 1993 виявилося присутність поруч ізпульсаромPSR 1257+12 трьох планет з масами 0,2, 4,3 і 3,6 маси Землі, обертаються з періодами 25, 67 і 98сут. У 1996 з'явилося повідомлення присутність у цій

Схожі реферати:

Навігація