Что находится в космосе за пределами солнечной системы
Что находится за пределами Солнечной системы?
Космические зонды «Вояджер-1» и «Вояджер-2» позволили человечеству познакомиться с Солнечной системой. До запуска аппаратов в 1977 году мы практически ничего не знали о большинстве планет нашего галактического дома. Как пишет в своей книге «Голубая точка. Космическое будущее человечества» астроном и популяризатор науки Карл Саган, «эти аппараты поведали нам о чудесах других миров, об уникальности и хрупкости нашего, о рождениях и закатах. Они открыли нам отдаленные уголки Солнечной системы. Именно они исследовали тела, которые, возможно, станут родиной наших далеких потомков». Сегодня, 43 года спустя «Вояджеры» по-прежнему бороздят космические просторы и отправляют на Землю данные о том, что их окружает – таинственное, темное межзвездное пространство. Будучи первыми искусственными объектами, покинувшими нашу Солнечную систему, «Вояджеры» рискуют вторгнуться на неизведанную территорию, находящуюся в миллиардах километров от дома. Ни один другой космический корабль еще не заплывал так далеко в космический океан.
За пределами сферы влияния нашей звезды скрывается холодное, таинственное межзвездное пространство
Если считать пределом Солнечной системы расстояние, на котором наша звезда больше не может удерживать на орбитах какие-либо тела, то «Вояджеры» проведут в ней еще десятки тысяч лет.
Астроном, астрофизик, популяризатор науки Карл Саган («Голубая точка. Космическое будущее человечества»).
Что такое межзвездное пространство?
Вдали от защитных объятий Солнца край Солнечной системы кажется холодным, пустым и безжизненным местом. Неудивительно, что зияющее пространство между нами и ближайшими звездами долгое время казалось пугающе огромным пространством небытия. До недавнего времени это было место, куда человечество могло заглянуть лишь издалека.
Астрономы уделяли межзвездному пространству лишь мимолетное внимание, предпочитая вместо этого сконцентрировать внимание телескопов на светящихся массах соседних звезд, галактик и туманностей. Между тем оба «Вояджера» до сих пор отправляют на Землю данные из этой странной области, которую мы называем межзвездным пространством.
На протяжении последнего столетия ученые строили картину того, из чего состоит межзвездная среда, в основном благодаря наблюдениям с помощью радио и рентгеновских телескопов. Они обнаружили, что межзвездное пространство состоит из чрезвычайно диффузных ионизированных атомов водорода, пыли и космических лучей, перемежающихся плотными молекулярными облаками газа, которые считаются местом рождения новых звезд.
Но его точная природа непосредственно за пределами нашей Солнечной системы была в значительной степени загадкой, главным образом потому, что Солнце, все планеты и пояс Койпера содержатся в гигантском защитном пузыре, образованном солнечным ветром, известным как гелиосфера.
Когда Солнце и окружающие его планеты проносятся через галактику, этот пузырь ударяется о межзвездную среду, как невидимый щит, удерживая большинство вредных космических лучей и других материалов.
Размер и форма гелиосферного пузыря изменяются по мере прохождения через различные области межзвездной среды. На изображении показао местоположение космических аппаратов «Вояджер-1″и «Вояджер-2».
Но его спасательные свойства также затрудняют изучение того, что лежит за пределами гелиосферы. Вот почему по мнению некоторых ученых единственный способ получить представление о межзвездном пространстве – это улететь далеко от Солнца, оглянуться назад и получить изображение из-за пределов гелиосферы. Но это не простая задача – по сравнению со всей галактикой Млечный Путь наша Солнечная система выглядит меньше, чем рисовое зернышко, плавающее посреди Тихого океана. И все же, «Вояджеры» находятся далеко от внешнего края гелиосферы.
Еще больше интересных статей о том, какие тайны Солнечной системы открыли роботизированные зонды «Вояджер», читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.
Гелиосфера и солнечный ветер
Гелиосфера, как выяснили ученые, неожиданно велика, что говорит о том, что межзвездная среда в этой части галактики менее плотна, чем считалось раньше. Солнце прорезает путь через межзвездное пространство, словно корабль, движущийся по воде, создавая «носовую волну» и протягивая за ней след, возможно, с хвостом (или хвостами) в форме, подобной форме комет. Оба Вояджера прошли через «нос» гелиосферы, и поэтому не предоставили никакой информации о хвосте.
«По оценкам «Вояджеров», гелиопауза имеет толщину около одной астрономической единицы (149 668 992 километров, что составляет среднее расстояние между Землей и Солнцем). На самом деле это не поверхность. Это регион со сложными процессами. И мы не знаем, что там происходит,» – рассказал BBC.com Джейми Рэнкин, исследователь из Принстонского университета.
Солнечным ветром исследователи называют поток ионизированных частиц, исходящих из солнечной коры (со скоростью 300—1200 км/с) в окружающее космическое пространство. Солнечный ветер – один из основных компонентов межпланетной среды.
Так, в представлении художника, выглядит солнечная буря, обрушившаяся на Марс.
И хотя всплески солнечного ветра могут предоставить ученым интересные данные о том, что происходит в межзвездном пространстве, они, по-видимому, оказывают удивительно небольшое влияние на общий размер и форму гелиосферы.
Оказывается, то, что происходит вне гелиосферы, имеет гораздо большее значение, чем то, что происходит внутри нее.
Солнечный ветер может нарастать или ослабевать с течением времени, не оказывая существенного влияния на пузырь. Но если этот пузырь переместится в область галактики с более плотным или менее плотным межзвездным ветром, то он начнет сжиматься или расти. Ну что же, надеемся, что «Вояджеры» еще долго будут отправлять на Землю данные о том, что их окружает, а мы с вами наконец подробнее узнаем о том, что именно происходит в этом таинственном межзвездном пространстве.
22 самых интересных экзопланеты с захватывающими деталями
За последние 20 лет или около того, кажется, что почти ежедневно открывается новая экзопланета. Термин экзопланета используется для классификации тех планет, которые имеют внеземное (вне нашей Солнечной системы) происхождение. Несмотря на то, что первое подтвержденное обнаружение экзопланеты произошло в 1992 году, научный мир уже в 1988 году открыл планету, вращающуюся вокруг звезды за пределами нашей Солнечной системы.
В 21 веке крупные космические агентства по всему миру посвятили свои огромные ресурсы тщательному изучению этих экзопланет, и среди них HARPS от ESO и космический телескоп Кеплера от НАСА произвели революцию в этой области исследований.
С 2009 года Кеплер обнаружил более двух тысяч экзопланет, намного больше, чем любые другие земные или наземные телескопы, в том числе HARPS, который сам открыл почти сотни из них.
В отличие от далеких звезд, мы не можем наблюдать экзопланеты невооруженным глазом и даже с помощью большинства современных телескопов. Причина этого в том, что они очень маленькие и тусклые.
Для решения этой проблемы астрофизики обращаются за помощью к различным передовым научным методам, работающим со светом. Анализируя свет, излучаемый далеким объектом, мы можем получить различные характеристики планеты, такие как ее атмосферный и поверхностный состав.
Краткая информация
Общее количество обнаруженных экзопланет: 4183+ Первая обнаруженная экзопланета: 1988 Ближайшая экзопланета: Проксима-b Самая дальняя обнаруженная экзопланета: SWEEPS-11, SWEEPS-4
Ниже мы собрали 22 самых интересных экзопланеты с некоторыми захватывающими деталями.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
Наш первый кандидат-экзопланета, вращающаяся вокруг желтого карлика, или звезда главной последовательности G-карликов в созвездии Возничий. Благодаря своей чрезвычайно близкой орбите вокруг звезды-хозяина, WASP-12b имеет одну из самых низких плотностей среди всех обнаруженных экзопланет.
В 2017 году с помощью космического телескопа Хаббл исследователи обнаружили, что эта планета отражает почти весь свет, который упал на ее поверхность, в результате чего она выглядит черной как смоль планетой.
Художественное впечатление планеты PSR B1620-26 б
PSR B1620-26 b, широко известная как «планета генезиса», является, возможно, самой старой экзопланетой, которую мы обнаружили на сегодняшний день. Исследования показали, что планете около 12,7 миллиардов лет (она образовалась всего через 1 миллиард лет после Большого взрыва).
Изображение предоставлено ESA / Hubble
Различные исследования предполагают существование «горящего льда» под его поверхностью. Ученые полагают, что под огромным давлением между его скалистым ядром и корой было погребено значительное количество воды. Давление было настолько огромным, что оно фактически превратилось в твердый лед.
Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser
Забудьте обо всех экзопланетах на некоторых причудливых расстояниях, здесь у нас есть планета, которая, возможно, поддерживает жизнь и находится всего в 4 световых годах от нас. Находясь в жилой зоне своей главной звезды, Проксима-Б является одной из самых востребованных экзопланет среди астрономов во всем мире.
Изображение предоставлено: Университет Хартфордшира / Нил Кук
Когда астрономы впервые обнаружили экзопланету 2MASS J2126-8140 в созвездии Октант, они были поражены, потому что на планете не было видимой звезды-хозяина. Они назвали ее «грубой планетой».
Но позднее исследования показали, что звезда действительно расположена на расстоянии триллионов километров, что, несомненно, делает ее крупнейшей планетарной системой, когда-либо обнаруженной. Чтобы представить это в перспективе, расстояние составляет около 7000 раз расстояние между Землей и Солнцем, и оно имеет орбиту в 140 раз шире, чем у Плутона.
17. Система HIP 68468
Изображение предоставлено: Габи Перес / Институт астрофизики Канарских островов
На расстоянии 300 световых лет астрономы обнаружили Солнце-подобную звезду или солнечного близнеца, который, очевидно, поглощает свои собственные планеты. Hip 68468 движется по орбите двумя подтвержденными планетами HIP 68468 b и HIP 68468 c.
Годы исследований и наблюдений показывают, что по крайней мере еще одна планета, используемая для орбиты звезды вместе с двумя другими спутниками. Пока это может быть первой обнаруженной звездой, поглощающей планеты, это явление может быть более распространенным, чем мы на самом деле думаем.
Изображение предоставлено NASA / Ames
В момент своего открытия Gliese 876 d имел самую низкую массу среди всех внесолнечных планет, за исключением трех обнаруженных до сих пор пульсарных планет. В связи с этим планета отнесена к одной из самых ранних обнаруженных сверхземлей.
Расположенная на расстоянии 129 световых лет от Земли, HR 8799 является первой в истории непосредственно изображенной мульти-экзопланетной системой. Система включает в себя обломки дискообразного пояса Койпера и по меньшей мере четыре массивные планеты.
14. Система Kepler-36
Изображение предоставлено ESO
Изображение предоставлено ESO / M. Kornmesser
Изображение предоставлено Дэвидом А. Агиларом (CfA)
Ученых беспокоит то, что именно эта экзопланета до сих пор вращается в опасной близости от звезды. Исследования показали, что Кеплер-78б в 40 раз ближе к звезде-хозяину, чем Меркурий к Солнцу, и совершает вращение всего за 8,5 часа.
11. Система PSR B1257+12
Изображение предоставлено NASA / JPL
Вы заметили что-то необычное? Да, его имя. Почти все экзопланеты или звезды-хозяева в этом списке имеют четкую структуру в своих именах, но не эту, почему? Между 1992 и 1994 годами астрономы обнаружили три отличительные экзопланеты, вращающиеся вокруг необычной звезды-хозяина.
PSR B1257 + 12, вокруг которого вращаются эти планеты, на самом деле является пульсаром или мертвой звездой, которая находится в созвездии Девы на расстоянии 2300 световых лет от Солнца. Вскоре после их обнаружения эти три экзопланеты стали первыми в мире подтвержденными пульсарными планетами, обнаруженными с помощью существующих методов наблюдений.
Прямо сейчас есть еще одна подтвержденная планета пульсара, открытая в 2003 году, но она вращается вокруг другого пульсара. Эти чрезвычайно редкие планетные системы открывали возможность существования планет в совершенно новых системах.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
На момент открытия 55 Рака e была первой в истории Сверхземлей, которая была обнаружена на орбите звезды главной последовательности, предвосхищая другую Сверхземлю Gliese 876 d почти на год. Планета настолько близка к своей ведущей звезде, что для завершения орбиты требуется всего 18 земных дней. Недавние исследования показали, что это может быть планета, богатая углеродом.
Изображение предоставлено NASA / JPL
Экзопланета получила название «Водный мир», подобно Gliese 1214 b, но в отличие от GJ 1214 b, она расположена внутри обитаемой зоны системы.
Изображение предоставлено НАСА
Расположенный в созвездии Дракона на расстоянии 564 световых лет от Земли, Кеплер-10b был первой скалистой планетой, похожей на Землю, обнаруженной в ходе космического полета Кеплера. После своего открытия далекая планета сразу стала популярной среди астрономов всего мира.
Они были рады узнать больше о планетах, подобных Земле, с помощью данных, собранных с Kepler-10b. Исследователи космоса, такие как Джефф Марси из Калифорнийского университета в Беркли, сказали, что это открытие «одно из самых потрясающих астрономических открытий в истории человечества».
7. Система Kepler-444
Изображение предоставлено Питером Девайном / Tiago Campante
В системе Кеплера-444 обнаружено не одна, а пять экзопланет размером с Землю, что делает ее одной из самых интригующих планетных систем, кроме нашей собственной. Система Кеплер-444 является одной из старейших планетных систем с предполагаемым возрастом 11,2 миллиарда лет.
Согласно НАСА, хотя ни на одной из этих интересных экзопланет не могло существовать жизни из-за их крайней близости к главной звезде, они могли бы открыть много важных вещей о формировании самых ранних солнечных систем в нашей галактике.
Изображение предоставлено: Европейская Южная Обсерватория
CoRoT-7b классифицируется как сверхземная экстрасолнечная планета, которая вращается вокруг COROT-7, звезды типа G на расстоянии 489 световых лет от Земли. Важное открытие этой скалистой планеты, похожей на Землю, выявило возможность существования еще большего числа планет, подобных Земле, и каким-то образом показало, что нынешний поиск потенциально обитаемых планет может когда-нибудь принести свои плоды.
CORoT-7b также имеет очень короткий орбитальный период – он совершает один оборот вокруг своей звезды-хозяина менее чем за 24 часа.
Изображение предоставлено NASA / JPL
51 Пегаса b или Димидий (неофициально) относится к классу планет, известных как горячие Юпитеры. Эта планета была первой когда-либо подтвержденной сверхсолнечной планетой, вращающейся вокруг похожей на Солнце звезды 51 Пегас, что ознаменовало собой новое начало в области астрономических исследований.
В 2017 году, наблюдая за планетой, исследователи впервые обнаружили следы воды в ее атмосфере.
Имея массу, схожую с Сатурном, и вращаясь на орбите не одного, а двух астрономических тел, Кеплер-16b является первым в истории подтвержденным примером однозначной окружности планеты. Реальный «Татуин», говорят некоторые. Различные более близкие исследования за эти годы выявили, что планета состоит из половины льда и горной породы и половины газа.
3. Система Кеплера-11
Изображение предоставлено NASA / JPL
Обнаружение системы Кеплер-11 в созвездии Лебедя на расстоянии 2000 световых лет от Земли показало, что планетная система также может быть тесно приспособлена, имея до пяти планет в пределах орбиты Меркурия, и все еще может оставаться стабильной.
До сих пор вокруг звезды Кеплер-11 было открыто в общей сложности 6 планет. Их расчетная масса находится между массой Земли и Нептуна.
Изображение предоставлено ESA / Hubble
HD 209458 он же Осирис был впервые обнаружен в 1999 году с помощью астрономического метода, известного как транзит. Только в 2005 году космический телескоп НАСА Spitzer измерил свет, непосредственно исходящий от экзопланеты, что сделало ее первой в истории внеземной планетой, подтвержденной этим методом.
Уникальный случай Осириса доказал, что транзитные наблюдения далеких планет за пределами наших солнечных систем действительно осуществимы и в некоторой степени надежны.
Изображение предоставлено NASA / SETI / JPL
Обнаруженный в 2014 году, Kepler-186f является первой экзопланетой земного типа, обнаруженной в «зоне обитаемости», области вокруг звезды, которая имеет соответствующие условия для появления воды на поверхности планеты.
Расположенная в созвездии Лебедь, эта сверхсолнечная планета находится на расстоянии около 550 световых лет от Земли, поэтому современные технологии не в состоянии изучить ее более подробно. В 2015 году в эссе был сделан вывод, что Кеплер-186f является одним из трех лучших кандидатов на потенциально обитаемые планеты за пределами нашей Солнечной системы.
Что такое экзопланеты и как ищут жизнь во Вселенной
Что такое экзопланета
В слове «экзопланета» приставка «экзо» означает «вне», «снаружи». Получается, что экзопланеты — это все планеты за пределами Солнечной системы. Большинство из них, как и Земля, вращаются вокруг звезд, но встречаются и не привязанные к орбите определенной звезды.
Большинство открытых экзопланет находятся в одном регионе нашей Галактики — внутри Млечного пути. При помощи мощных телескопов ученые измеряют размеры планет, их состав и поверхность. Большая часть открытых экзопланет состоят из тех же элементов, что и планеты Солнечной системы. Отличаются только комбинации и соотношение: на некоторых больше воды и льда, на других — железа и углерода. При этом нет ни одной планеты, которая была бы идентична Земле или другим телам Солнечной системы.
Первую экзопланету обнаружили в 1992 году. С тех пор астрономы идентифицировали тысячи планет, и их число постоянно растет. С Земли не всегда просто обнаружить новые тела: не хватает мощности телескопов, и обзор может перекрываться звездами или другими планетами. Количество открытых небесных объектов может увеличиться в разы, как только ученые наладят технологию запуска космических роботизированных телескопов, которые будут отправлять на Землю данные о своих наблюдениях. Часть таких телескопов уже запущена в космос, но развитие направления поможет ускорить процесс открытия и изучения небесных тел.
Какие бывают типы экзопланет
Наша Галактика состоит из огромного количества звезд — не менее 100 млрд, включая Солнце. Если представить, что вокруг каждой звезды вращается минимум одна планета, то количество неоткрытых экзопланет представляется астрономическим. При этом ученые предполагают, что у каждой звезды есть своя система, в которую входит сразу несколько планет. В таком случае количество экзопланет внутри одного Млечного Пути может составлять триллионы.
Тысячи лет до нашего поколения люди догадывались о существовании планет за пределами Солнечной системы. Сейчас мы точно знаем, что экзопланеты существуют и их много, но все еще не можем добраться ни до одной из них. У ближайшей к Земле звезды — Проксима Центавры — есть минимум одна планета. Вероятно, это планета земного типа, и на ней может находиться вода. Но лететь до нее придется более четырех световых лет, при этом ученые пока не могут с точностью описать свойства планеты и сказать, подходит ли она для жизни. Остальные экзопланеты находятся на расстоянии сотен или тысяч световых лет от нас, и посетить их пока нет никакой возможности.
С момента открытия первой экзопланеты прошло почти 30 лет, но мы до сих пор не знаем о всем разнообразии существующих планет. Поэтому их деление скорее условно.
Газовые гиганты
В космосе встречаются газовые гиганты, наподобие Юпитера и Сатурна. Сейчас известно о 1367 экзопланетах такого типа. Самые известные из них:
51 Pegasi b — газовый гигант с атмосферной температурой более 1000 °C. Первая открытая планета из тех, что вращаются вокруг звезд солнечного типа.
KELT-9 b — cамая горячая известная экзопланета. Температура на дневной стороне может подниматься до 4600 °C. Находится на расстоянии 667 световых лет от Земли.
Нептунианские экзопланеты
Маленькие планеты с атмосферой, на которых преобладают водород и гелий. Открыто 1484 планеты, самые известные:
Kepler-1655 b — экзопланета, похожая на Нептун. Полный оборот вокруг звезды (то есть, один год) на Кеплере, проходит за 11,9 дней. Экзопланету открыли в 2018 году.
GJ 436 b — экзопланета, которая находится относительно близко к Земле: лететь до нее придется 32 года.
Суперземли
Экзопланеты из газа, горных пород и их комбинаций, которые в несколько раз больше Земли. Открыто 1346 планет, самые известные:
Barnard’s Star b — вторая самая близкая к Земле экзопланета, лететь до нее шесть лет. Планету открыли в 2018 году. Она в 3,2 раза больше нашей планеты. Звезда, вокруг которой вращается экзопланета, дает ей только 2% энергии, которую получает Земля от Солнца.
GJ 15 A b — экзопланета, которая вращается вокруг звезды красного карлика в 11 световых годах от Земли. В ее системе есть еще одна планета, что делает ее ближайшей к нам суперземлей со своей системой.
Планеты земного типа
Скалистые тела, похожие на Землю, Марс или Венеру. Открыто 164 планеты, самые известные:
TRAPPIST-1 e — ее масса составляет 60% массы Земли, а год на планете длится 6,1 дня. Планету открыли в 2017 году.
TRAPPIST-1 d — как и Земля — третья планета от своей звезды. Скалистая планета с температурой поверхности около 2290 °C.
Как ищут экзопланеты
Экзопланеты находят при помощи мощных телескопов, которые располагаются на Земле или летают в космосе. Изучение неба через космический телескоп обсерватории NASA «Кеплер» показало, что в Млечном пути находится больше планет, чем звезд. Данные рассчитывались через статистическую оценку. Сейчас ученым известно, что в Галактике сильно распространены маленькие планеты. Однако открывать их сложно: в силу их размера они могут быть не видны в телескоп. Все усложняется тем, что от них, в отличие от звезд, не исходит света. Вдобавок яркий свет звезды может скрывать планету: это как пытаться рассмотреть пылинку на включенной лампе.
Чтобы найти экзопланету, астрономы пытаются обнаружить признаки нахождения планеты у материнской звезды. Свойства звезды могут меняться, если вокруг нее вращается планета. Во-первых, планета влияет на вращение: звезда начинает немного раскачиваться, и специальное оборудование может уловить это движение. Планета — единственное, что может повлиять на такое изменение. Во-вторых, мощный телескоп может поймать небольшую тень, которая исходит от планеты на звезду. Существуют и другие способы поиска, но эти два считаются основными и применяются чаще всего.
Несмотря на существование таких способов, ученым пока не хватает мощностей, чтобы открыть все планеты. До сих пор не было обнаружено ни одной системы, похожей на Солнечную. Вероятно, это говорит о том, что современные телескопы не могут уловить маленькие планеты. К тому же многие из них вращаются на далеком от звезд расстоянии, и на них почти не падает свет, что делает их поиск почти невозможным с далекого расстояния.
Актуальные прогнозы исследований экзопланет
Мощные телескопы и технологии нового поколения помогут открыть все большее количество экзопланет. Они помогут приблизить нас к поиску планет, похожих на Землю: такие вращаются относительно далеко от звезд и имеют маленькие размеры.
Космический телескоп Джеймса Уэбба
Гигантский телескоп размером с теннисный корт будет запущен в космос из Французской Гвианы в 2021 году. Телескоп будет наблюдать Вселенную в инфракрасном свете, изучать формирование планетных систем и состав атмосфер экзопланет. Ожидается, что он станет главным космическим инструментом нынешнего десятилетия.
Космическая платформа: телескоп Нэнси Роман
В середине 2020-х годов в космос запустят электростанцию телескопов, которая поможет лучше изучить экзоланеты. Окно зрения этой станции будет в 100 раз превышать окно самого мощного телескопа NASA, который сейчас занимается поиском планет. Главная цель — изучение темной материи и темной энергии, но в рамках своей программы он будет делать и фотографии экзопланет. С его помощью начнут исследовать плотные звезды Млечного Пути, а на их фоне можно поймать и новые планеты.
Зачем изучать экзопланеты
Теоретически, изучение экзопланет поможет ответить на вопрос: «одни ли мы в этой Вселенной?». Поиск новых планет — одно из самых быстроразвивающихся направлений астрономии. Изучение разных космических тел поможет лучше понять, как устроена Солнечная система, как она сформировалась, и есть ли в мире похожие группы планет. А также, существует ли планета, настолько похожая на Землю, что на нее можно переехать.
В погоне за этими ответами ученые делают новые открытия и раскрывают детали Вселенной. В частности, находят возрастные планеты и делают предположения о том, как может развиваться Солнечная система и какие у нее сроки жизни.
Основная цель направления — поиск признаков жизни во Вселенной. Небо экзопланет может содержать элементы, которые помогут ответить на этот вопрос.