Что называют блуждающей планетой
Почему планеты называют блуждающими звездами?
Мы живем на Земле, которая является одной из восьми больших планет Солнечной системы. Кроме Земли, в состав большой семьи Солнца входят Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Все это планеты — относительно небольшие по сравнению с Солнцем тела, которые обращаются вокруг него по орбитам и видны только благодаря тому, что отражают часть падающего на них солнечного света. Возникает вопрос, почему планеты называют блуждающими звездами? (Сегодня говорят «блуждающими светилами».) Какое отношение они имеют к звездам и почему блуждают?
Планеты на небе похожи на звезды
То, что планеты и звезды — объекты разного класса, очевидно. Звезды — огромные по размерам и массивные газовые шары, настолько горячие, что ярко светятся. Обычные планеты, вроде планет Солнечной системы, не светятся — они слишком холодные для этого. (Хотя в инфракрасном свете видны хорошо!) Кроме того, планеты не обязательно состоят из газа, как звезды или планета Юпитер. Они могут быть каменными, вроде Марса и Земли, и даже большей частью металлическими, как Меркурий. Хотя планеты не светятся, человек знает об их существовании многие тысячи лет.
Почему? Потому что планеты освещает Солнце, и мы видим отраженный ими солнечный свет.
Еще 500 лет назад люди по большому счету понятия не имели, что такое планеты. Было не ясно, какого планеты размера и из чего они состоят. Даже расстояние до планет было неизвестно. (Хотя догадки были!) Зато люди знали, как выглядят планеты на небе. Древние астрономы внимательно следили за ними и описывали их поведение.
Как же выглядят планеты, если посмотреть на них невооруженным глазом, без помощи телескопа? Они похожи на обычные звезды. Настолько похожи, что люди, не интересующиеся специально астрономией, увидев, скажем, Сатурн, не смогли бы отличить его от звезд. Да, такие планеты, как Юпитер или Венера, намного ярче настоящих звезд. Но все-таки требовалось какое-то дополнительное знание, чтобы сказать, что это не просто очень-очень яркие звезды, а именно планеты.
Планеты — блуждающие светила
И такое знание появилось у людей уже несколько тысяч лет назад. Они научились отличать планеты от звезд.
Оказалось, что планеты, хотя и похожи на звезды, движутся на их фоне!
Сами звезды не движутся, если не считать суточное движение звезд по направлению с востока (где они встают) на запад (где они садятся). Планеты тоже подвержены суточному движению, как и Луна, и Солнце. Сегодня мы знаем, что это всеобщее движение неба с востока на запад обусловлено вращением Земли вокруг своей оси. Но как ни вглядывайся в небо невооруженным глазом, больше никакого движения у звезд не заметить. Наши далекие предки очень хорошо знали, что звезды не меняют взаимного расположения. Именно поэтому рисунки созвездий остаются практически неизменными на протяжении вот уже многих тысяч лет.
Особенности движения планет
Особенно важно, что планеты движутся по-разному: одни достаточно быстро, другие медленно. Некоторые планеты (Меркурий и Венера) всегда находятся на небе недалеко от Солнца, другие (Марс, Юпитер и Сатурн) могут быть и на противоположной от Солнца стороне неба.
Попятное (ретроградное) движение Марса на фоне звезд. Это изображение склеено из множества последовательных снимков Марса, сделанных вблизи противостояния планеты. Каждый последующий снимок Марса сделан через неделю после предыдущего. Фото: Cenk E. Tezel, Tunç Tezel (TWAN)/APOD
Обычно планеты двигаются на фоне звезд справа налево (то есть с запада на восток), но иногда останавливаются на небе и поворачивают вспять. Потом снова останавливаются и разворачиваются опять на восток, описывая таким образом таинственные петли. Что объединяет все планеты, так это их местоположение — все они движутся только по зодиакальным созвездиям, как Солнце и Луна.
Если бы планеты двигались упорядоченно, их, вероятно назвали бы просто «движущимися светилами» или как-то похоже. Но нет, планеты называют блуждающими звездами! Именно сложное, нерегулярное движение планет на фоне обычных звезд привело к тому, что люди стали называть их «странниками» или «блуждающими» светилами. Собственно, само слово планета переводится с древнегреческого как «блуждающий».
Пример, почему планеты называют блуждающими звездами. На этой анимации показаны три яркие звезды у горизонта. Это Сатурн, Юпитер и красноватый Марс. Каждый последующий кадр соответствует утру следующего дня. Полная длина соответствует четырем неделям. Отлично видно, как стремительно движется Марс на фоне звезд и двух других планет. Рисунок: Stellarium/Евгений Золотавкин
Законы, стоящие за движением планет
Странное движение планет озадачивало астрономов древности. Оно было мало предсказуемым и казалось почти хаотичным, но вместе с тем за этими движениями просматривалась и какая-то закономерность. Возможно, планеты двигались, подчиняясь какому-то закону? Может быть, за их движением стоял некий скрытый порядок?
Геоцентрическая система мира
Попытки отыскать законы, по которому движутся блуждающие светила, стали основным занятием астрономов на протяжении многих сотен лет. Уже древнегреческие ученые построили стройную теорию, которая описывала движение планет по небу. Более того, она позволяла предсказывать их положение на годы вперед. Согласно этой теории Земля находилась в центре космоса, а Солнце, Луна, планеты и звезды вращались вокруг Земли по круговым орбитам. Такая система стала называться геоцентрической.
Для предсказания положения планет на небе древние астрономы пользовались сложными геометрическими построениями. Источник: Клавдий Птолемей. Альмагест
Но со временем теория перестала давать точные предсказания: маленькие ошибки накапливались и планеты стали выбиваться из предсказанного графика. Теорию пришлось усовершенствовать, но вместе с тем и усложнить. Так появились эпициклы, деференты, экванты и прочие сложные геометрические штуки, которые объясняли петли планет, ускорения и замедления.
Гелиоцентрическая система мира
Наконец, примерно 500 лет назад польский астроном Николай Коперник придумал, как можно существенно упростить теорию. Для этого следовало в центр мира поместить не Землю, а Солнце. А все планеты, включая Землю, должны вращаться вокруг Солнца. (Кстати, Земля стала планетой именно тогда! До этого она была просто «центром мира», «твердью», «темным шаром» — чем угодно, но не планетой.) Система Коперника называется гелиоцентрической, от греческого слова гелиос — солнце.
Еще полвека спустя немецкий математик Иоганн Кеплер вывел знаменитые три закона Кеплера. В частности, первый закон гласит, что планеты движутся не по окружностям, а по эллипсам, в одном из фокусов которого находится Солнце. Пройдет еще немного времени и сэр Исаак Ньютон выведет законы Кеплера из закона Всемирного тяготения.
Система мира Коперника вместе с законами Кеплера позволили предсказывать положения планет на небе на столетия, даже на тысячелетия вперед. Но не меньшее значение имеет то, что эти открытия совершили настоящую революцию в представлении человечества о строении Вселенной.
На блуждающих планетах-изгоях может быть жизнь
Фото из открытых источников
Ученые задались вопросом, если блуждающие планеты свободно перемещаются в космическом пространстве то, может ли на них существовать жизнь?
Астробиолог из Университета Флориды Манасви Лингам считает, что основываясь на обширных исследованиях, которые он провел за последние несколько лет, такое вполне возможно.
В исследовании, представленном летом 2021 года в журнале Discover, Лингам (вместе с гарвардским исследователем Ави Лебом) выдвинул гипотезу, что жизнь на планете-изгое может существовать в океанах под толстым слоем льда.
Холод межзвездного пространства был бы слишком сильным, чтобы океаны оставались полностью жидкими, но исследователи полагают, что любые предполагаемые биосферы были бы защищены от космического холода слоем льда. Кроме этого, ядро планеты нагревало бы планету изнутри. Подо льдом могли бы существовать океаны, которые могли бы поддерживать жизнь.
Ученый отметил, что на каждую обнаруженную звездную систему (с несколькими планетами земной группы) приходится примерно 30-40 планет-изгоев, путешествующих по холодным бескрайним просторам Вселенной. Поэтому ожидается, что ближайшая к Земле экзопланета может оказаться той самой планетой-изгоем.
Теперь ученые намерены выяснить, в каких экстремальных условиях могла бы существовать жизнь. В первую очередь будут изучены микробы, которым для жизни не нужен солнечный свет. В дальнейшем будут изучены планеты-изгои, которые могли бы оказаться в нашей Солнечной системе, и выяснить, получит ли на них биологическая жизнь свое развитие.
Гигантская планета блуждает в нашем галактическом квартале
Блуждающая планета, или планета-мошенник, является объектом, который гравитационно не привязан ни к одной звезде. Блуждающие планеты блуждают в пространстве, как независимые объекты. Астрономы заинтригованы: есть абсолютно гигантский объект, который блуждает в нашем звёздном районе. Эта бродячая планета очень велика и обладает чрезвычайно мощным магнитным полем.
За этой действительно блуждающей планетой астрономы ведут наблюдения благодаря радиотелескопу Very Large Array. Планета, расположенная всего в 20 световых годах от Земли. Это самый первый объект планетарной массы, обнаруженным радиотелескопом. Он имеет в 12,7 раза большую массу, чем масса Юпитера, и находится на верхнем пределе размеров планет, на границе между планетой и коричневым карликом.
Такие планеты обычно называют «неудавшейся звездой». Она поможет нам понять магнитные процессы звёзд и планет», — сказал астроном Мелоди Као, Государственный университет Аризоны.
Согласно определению, установленному Рабочей группой Международного астрономического союза (МАС) по сверхсолнечным планетам, коричневый карлик слишком мал, чтобы создать водородный синтез — доминирующий процесс, который генерирует энергию в звёзд — но достаточно велика для слияния дейтерия: возможный процесс при более низкой температуре, который жизненно важен для новообразованных звёзд.
Такие планеты находятся между очень маленькими звёздами и очень большими планетами (в пределах от 13 до 80 раз больше массы Юпитера). Первоначально учёные думали, что блуждающие планеты не излучают радиоволн. Но в 2001 году исследователи обнаружили, что они очень заняты магнитными действиями. Другие наблюдения показали, что коричневые карлики могут генерировать сияния. На Земле сияния света генерируются солнечными ветрами, которые взаимодействуют с заряженными частицами нашей ионосферы. Эти заряженные частицы движутся вдоль линий магнитного поля планеты к полюсам, где они проявляются как свет в небе и создают сильные радиоизлучения. Однако, насколько нам известно, коричневые карлики не близки к звёздным ветрам. Каков их источник генерации сияний? Это остаётся великой тайной.
Благодаря этой бродячей планете под названием SIMP J01365663 + 0933473 учёные смогут выяснить это, изучая различные процессы.
Планета была обнаружена в группе очень молодых звёзд, и хотя она имеет огромную массу, по сравнению с Юпитером, но радиусом она лишь немного больше (в 1,22 раза больше), чем у газовой планеты. Несостоявшаяся звезда имеет температуру поверхности около 825 °С. Из всей этой информации заслуживает особого внимания её магнитное поле: оно в 200 раз мощнее магнитного поля Юпитера.
Команда обнаружила радиоизлучения сияния планеты — элемент, который представляет собой большую загадку для нашего понимания механизмов сияний на коричневых карликах и других экзопланетах.
«Этот конкретный объект интересен, потому что изучение его магнитного динамо может дать нам новое представление о том, как одни и те же механизмы могут работать на внесолнечных планетах. Мы считаем, что они могут работать не только на коричневых карликах, но и на газовых гигантах, а также на теллурических планетах» — сказал Као.
Новое открытие имеет захватывающее значение, выходящее далеко за рамки понимания механизмов полярных сияний: «Обнаружение SIMP J01365663 + 0933473 с VLA поцелуем его аврорального радиовещания означает, что у нас может появиться новый способ обнаружения экзопланет, включая блуждающие планеты, не летающие вокруг звёзд», — сказал астроном Грегг Халлинан из Caltech.
Открытие «блуждающей планеты» земных размеров
Команда астрономов объявляет, что обнаружила странствующую планету земного или даже марсианского размера. Такой одинокий мир обнаружен впервые.
На сегодняшний день мы обнаружили более 4000 экзопланет. Есть все: большие, маленькие, скалистые, газовые, очень горячие миры и, наоборот, очень холодные объекты. Тем не менее все эти планеты (или почти) имеют по крайней мере одну общую черту: они вращаются вокруг звезды.
Однако во Вселенной есть и другие, более уединенные миры, не связанные ни с одной звездой. Их называют «блуждающими планетами».
Несколько лет назад польские астрономы из Варшавского университета предоставили первые доказательства существования подобных объектов в нашей галактике. Как правило, это довольно массивные объекты. Сегодня та же команда объявляет об обнаружении нового блуждающего мира, на этот раз земного размера. Это первое исследование, подробности которого опубликованы в » The Astrophysical Journal Letters «.
Эффект гравитационной микролинзы
Чтобы найти экзопланету, астрономы обычно полагаются на два метода. Первая, радиальная скорость, используется для определения гравитационного эффекта планеты на ее звезду. Второй, транзитный, позволяет нам обнаружить малейшее снижение светимости звезды, указывающее на прохождение планеты в нашем поле зрения. Эти два метода, как вы поняли, подразумевают наличие звезды.
Блуждающие планеты по определению одиноки, поэтому эти методы здесь бесполезны. Однако их можно заметить благодаря другому астрономическому явлению, называемому гравитационной микролинзой.
Общая теория относительности Эйнштейна подразумевает, что кривизна пространства-времени изменяется гравитационной силой, создаваемой массивными объектами.
Гравитационная линза возникает из-за присутствия очень массивного небесного тела (например, галактики), расположенного между наблюдателем (Землей) и удаленным источником света. Это очень массивное небесное тело имеет вокруг себя сильное гравитационное поле и отклоняет световые лучи от объекта на заднем плане, искажая и увеличивая изображения, которые наблюдатель получит в прямой видимости. Именно благодаря этому методу мы можем получить доступ к очень далеким и, следовательно, очень старым объектам.
Конкретно говоря, микролинза основана на том же принципе, но в меньшем масштабе. На этот раз речь идет о выравнивании двух звезд. В этом случае, когда планета близко расположена к звезде, которая находится дальше от нас, свет последней будет слегка усиливаться, когда она движется на уровне планеты. Благодаря этому эффекту «микролинзы» мы можем не только определить наличие планеты, но и оценить ее размеры.
Слабая гравитация странствующей планеты может отклонять и фокусировать свет далекой звезды, когда она проходит мимо нее. Предоставлено: Ян Сковрон / астрономическая обсерватория, Варшавский университет
Первый блуждающий объект размером с Землю
Кроме того, чтобы попытаться обнаружить эти одинокие миры, исследователи должны исследовать свет миллионов звезд в поисках этих небольших гравитационных эффектов. Во главе с командой Варшавского Университета исследование OGLE (OGLE, буквально Оптический Эксперимент по Гравитационному Линзированию) проводит один такой эксперимент. В рамках этой работы исследователи регулярно направляют один из телескопов обсерватории Лас-Кампанас в Чили в центральные районы галактики.
Недавно они заметили новый эффект микролинзы, самый слабый из когда-либо зафиксированных. Это свидетельствует о малом размере объекта. По их расчетам, этот блуждающий объект действительно был бы менее массивным, чем Земля, которая в мире планет остается небольшим калибром.
Немногочисленные блуждающие планеты, обнаруженные до сих пор, были обнаружены с помощью наземных телескопов. Однако, телескоп «Нэнси Грейс Роман» может вскоре все это изменить. Запущенный в 2025году, этот будущий инструмент будет иметь возможность обнаруживать эффекты микролинзирования с непревзойденной чувствительностью.
Эта будущая работа могла бы позволить нам тогда понять, почему и как эти миры оказались одинокими в своей истории. Астрономы подозревают, что эти планеты фактически образовались в протопланетных дисках вокруг звезд (как «обычные» планеты), прежде чем были выброшены из своих материнских систем, заплатив цену за гравитационное взаимодействие с другими объектами.
Блуждающие планеты в космосе (планеты-изгои)
Планета – в переводе с древнегреческого это “блуждающая звезда“. Почему именно “блуждающая звезда”? Потому что “настоящие” звезды всегда стоят на своих местах, а планеты перемещаются по небу. Так как древние греки не знали, что видят не только звезды, но и планеты, то такое поведение их изрядно удивляло. Отсюда и название.
Однако, нам, в отличие от древних греков, привычнее считать планеты Солнечной системы скорее “домашними”, чем “бродячими” жителями космоса. Ведь каждая планета двигается по точно очерченной орбите вокруг Солнца. Если поглядеть на соседние планетные системы и поведение экзопланет, то откроется та же картина – планеты вовсе не “блуждают”, а накрепко “привязаны” к своим звездам силами гравитации.
Почему планеты называют блуждающими
А существуют ли действительно блуждающие планеты, свободно двигающиеся в космосе и не имеющие круговой орбиты? Да, существуют, хотя называть их уместнее планетами-изгоями или даже планетами-сиротами. В конце концов, они ведь и взаправду лишены не только “собратьев” по планетной системе, но даже “своей” звезды не имеют!
Найти блуждающие планеты сложно – они достаточно малы в масштабах космоса и совсем не испускают света. И даже в таких условиях их нашли уже немало – сколько их может быть на самом деле, даже представить страшно!
Для блуждающих планет придумано множество терминов: межзвёздная планета, планета-бродяга (так в основном принято говорить за рубежом), планемо, свободнолетящая планета, бессолнечная планета, квазипланета или совсем просто – одиночная планета.
Подсчитано, что в нашей галактике Млечный Путь их число может достигать просто невероятного количества, многократно превышающее количество видимых звезд (до 100 000 раз, что дает примерное число в 100 миллиардов). Правда, в отличие от звезд, блуждающие планеты не так то просто отследить – ведь раз они не имеют “своей” звезды, то и свет от неё не отражают!
Для обнаружения этих бездомных планет, используется метод гравитационного микролинзирования, позволяющий оценить влияние массивного предмета, проходящего перед звездой и при этом, не имеющего собственного свечения.
Что представляет собой блуждающая планета?
Что представляет собой блуждающая планета? Это объект, имеющий массу, сопоставимую с массой планеты, шарообразную форму и являющийся по сути планетой, но не привязанный гравитационно ни к какой звезде, коричневому карлику и даже зачастую просто другой планете (при этом у неё могут быть спутники). Если планета находится в галактике, она обращается вокруг галактического ядра, в противном случае речь идёт о межгалактической планете, и планета вообще не обращается вокруг чего-либо.
Откуда берутся такие планеты? В принципе, напрашиваются два варианта:
Таким образом, первый вариант все же более подходит под наше определение. тем более, что субкоричневый карлик все же подразумевает размер в несколько масс Юпитера, т.е. очень большой объект. В то время как учёные, проанализировавшие более 2,6 тысячи наблюдений странствующих планет, выполненных с 2010 по 2015 год, пришли к выводу, что планеты-сироты, как правило, являются суперземлями – т.е. хоть и крупными небесными телами, однако более-менее сопоставимые размером с Землей, а не с Юпитером.
Может ли быть обитаемой блуждающая планета?
Когда мы говорим о блуждающей планете, то представляем себе… что-то типа громадного космического булыжника из камня и льда, навроде Цереры, только побольше размером. Однако, блуждающей планете вовсе не обязательно соответствовать этому портрету. Астрофизик Шон Рэймонд из лаборатории астрофизики Бордо во Франции предположил, что у некоторых из планет-изгнанников вполне может быть плотная атмосфера.
Конечно блуждающие планеты сами по себе выделяют слишком мало тепла и вдобавок совсем не нагреваются от внешних источников. Тем не менее, объекты размером с планету Юпитер, дрейфующие в межзвездном пространстве, могут поддерживать плотную атмосферу, которая сбережет поверхность такой планеты от замерзания. В этом поможет толстая водородная атмосфера, непрозрачная в инфракрасном диапазоне, которая будет препятствовать потере планетой тепла выделяемого недрами.
Несомненно, блуждающая планета представляет куда более серьезную опасность, чем какой-нибудь метеорит. С другой стороны, космос слишком велик, чтобы принимать возможность столкновения с блуждающей планетой всерьез
Было вычислено, что для объекта с массой Земли сильное давление водорода (не менее тысячи атмосфер), создало бы практически идеальный адиабатический процесс. Энергии распада радиоактивных изотопов было бы достаточно даже для поддерживания плюсовой температуры на поверхности, где по идее могла бы существовать даже жидкая вода. Предполагается, что подобные планеты могут иметь высокую геологическую активность в течение длительного времени, имея подводные вулканы и защищающее их от космической радиации сильное магнитное поле. Все это вполне может служить источником энергии для зарождения жизни.
Но и это ещё не все – подсчитано, что около 5% выброшенных из планетной системы планет размером с Землю, имеющих естественный спутник размером с Луну, сохранят свои спутники даже после того как станут “сиротками”. А достаточно большой спутник непременно стал бы источником дополнительного тепла, “раскачивая” ядро материнской планеты и служа источником приливного разогрева планеты.
Могла ли быть блуждающая планета в Солнечной системе?
Первый раз мифическую пятую планету Солнечной системы начали искать почти 300 лет назад, в связи с правилом Тициуса-Боде, но так ничего и не наши. Повторно к поискам пятой планеты (в наше время модно говорить не о пятой, а о девятой планете) приступили уже в наше время, когда после математического моделирования орбит планет Солнечной системы выяснилось, что при формировании системы, орбита Юпитера должна была находится гораздо ближе от Солнца, чем в наше время.
История о потерянной «пятой планете» и потерянной «девятой планете» – одно и то же. Просто «девятая планета» звучит загадочнее, чем пятая.
Переместиться ближе Юпитер мог бы только за счёт вытеснения малых тел за пределы системы, но это привело бы к столкновениям планет земной группы, или же “прыжком”, но… тогда бы он “вытолкнул” за пределы системы Уран или Нептун.
Оба эти варианта звучат неправдоподобно. Но если допустить, что в момент когда планеты Солнечной системы только сформировались, планет-газовых гигантов было не 4, а 5, то всё становится на свои места. Именно этот неизвестный газовый гигант и был вытеснен Юпитером так, что либо перешёл на очень удалённую орбиту, либо оказался за пределами Солнечной системы. Также сдвинулись и другие гиганты – Нептун, в частности, перекочевал от непосредственной близости к Юпитеру и Сатурну, за орбиту Урана, на самые задворки Солнечной системы.
Автором теории о пятой планете солнечной системы (2011 г) является астроном Дэвид Несворны, он же выполнил все расчеты. Сам автор утверждает, что шансов на то, что “потерянная” планета перешла на далекую орбиту вокруг Солнца практически нет и почти наверняка она навсегда покинула Солнечную систему, пополнив ряды космических странников – блуждающих планет или планет-изгнанников.