http://www.vladtime.ru/nauka/619510
Сигарообразный объект с красноватым оттенком: Ученые впервые обнаружили межзвездный астероид?
Януш Серпнень 24.11.2017

Впервые NASA удалось обнаружить межзвездный астероид передвигающийся меж звездами не одну сотню миллионов лет Млечного пути и в октябре оказавшийся в нашей Солнечной системе. В сообщении агентства идет речь об объекте, названном Оумуамуа и схожем на сигару, имеющим красноватый оттенок и достигшим четырех сотен метров в длину. До этого тела подобной формы в Солнечной системе не попадались, что дает исследователям возможность предположить отличие между объектами разных галактик.

Помощник управляющего Директоратом космических миссий NASA в Вашингтоне Томас Цубурхен отметил, что десятилетиями выдвигались различные версии о существующих межзвездных объектах. И вот впервые появилось этому доказательство. Поэтому данный факт вполне можно отнести к историческому открытию в новой вехе исследований образования звездных галактик, находящихся вне Солнечной системы.

Как только в октябре 2017 года это небесное тело заметили, сразу же начали за ним следить основные мировые обсерватории с целью немедленного сбора максимума сведений о форме, цвете и орбите обнаруженного тела. В результате наблюдений ученые сделали вывод, что объект очевидно состоит из камня и металлов. На нем отсутствует вода или лед, а поверхность тела по причине длительного действия радиации имеет красноватый оттенок. Подобное плотное «одеяло» довольно слабо пропускает тепло, в связи с этим солнечный жар, возможно, достигнет внутренних слоев льда лишь через длительный период времени. Поэтому исследователям нужно продолжать наблюдать за космическим телом, чтобы поймать период таяния льда, а также начало взлома этой корки.

По мнению руководителя группы ученых Института астрономии из Гавайев Карен Мич, такая нехарактерная пестрота говорит о том, что он схож с иными телами вне Солнечной системы. Она также уточнила, что астероид абсолютно не движется, так как вокруг отсутствуют следы пыли. В то же время, оценивая траекторию, можно предположить, что сигарообразный астероид попал в нашу систему от самой яркой звезды в созвездии Лиры - Веги. Вначале тело классифицировали как комету, но позже оказалось, что космический объект не имеет свойств кометы. NASA также обратил внимание на то, что такие космические тела теоретически пролетают сквозь Солнечную систему не более одного раза в год, но при этом их параметры довольно малы, поэтому ранее и не удавалось их зафиксировать.

В то же время группа астрономов под руководством Дэвида Джуитта из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе определили форму и физсвойства первого в истории наблюдаемого межзвездного объекта, оказавшегося в Солнечной системе. Исходя из их характеристики космическое тело с красноватым оттенком вытянутый сигароподобный объект с параметрами в половину обычного городского квартала. Между звездная комета С/2017 U1 (PANSTARRS), в итоге оказалась обыкновенным астероидом. Впервые ее обнаружили 18 октября из обсерватории PANSTARRS 1 в США. Наблюдая за обнаруженным космическим телом, ученые определили скорость его движения приблизительно двадцать шесть километров за секунду по разомкнутой гиперболической траектории. При этом ее эксцентриситет (числовая характеристика конического сечения - степень отклонения от окружности) приблизительно одна целая и две десятых. Это говорит о том, что тело, появившееся из вне скоро оставит Солнечную систему.

Несколько позднее, используя телескоп VLT Европейской южной обсерватории, удалось узнать, что C/2017 U1 - без всевозможных признаков комы, газовой оболочки поблизости ядра и, по всей вероятности, является обычным астероидом. Тогда индекс кометы «C» в названии тела сменили на астероидный индекс «А», а потом на «I» (от interstellar). Помимо этого, тело назвали ’Oumuamua, что с гавайского переводится как «разведчик» или «посланец издалека».

Ученые отметили, что в общей сложности они знают 337 длительно-периодических комет с орбитальным эксцентриситетом более единицы. Но ранее наблюдались кометы облака Оорта, разогнавшиеся до скорости бегства из нашей системы по причине гравитационного планетного влияния либо из-за газовых асимметричных струй, возникающих в момент приближения к Солнцу и таяния летучих веществ на поверхности этих космических тел. Тогда как U1 выделяют в качестве особенного космического тела из-за довольно высокой скорости - приблизительно 25 километров за секунду, которую сложно объяснить гравитационными пертурбациями.

28 октября 2017 года за телом наблюдали, используя телескоп WIYN с диаметром основного зеркала 3,5 метра и помещенного в обсерватории Китт Пик в Аризоне. Но даже наиболее мощнейшие телескопы не дают возможности исследователям выяснить детали поверхности астероидов. В связи с этим им приходится исходя из яркости и спектра, предположительно говорить о форме, параметрах и особенностях поверхности наблюдаемого космического объекта. С этой целью астрофизики замеряют абсолютную звездную величину (H), а точнее видимую величину звездного тела, именно ту, что объект мог бы иметь исходя из предположения свидетеля, который удален как раз на средний радиус земной орбиты (астрономическая единица). Заранее имея приблизительную отражательную способность, альбедо, космического аналогичного объекта есть возможность посчитать их размер. Так абсолютная звездная величина U1 находится в районе 21,5 или 23,5 с восьми часовым периодом. Учитывая данный факт исследователи рассчитали доступные соответствующие версии формы космического объекта. В итоге они решили, что форма тела сигароподобная с параметрами 230 метров длинны и 35 метров в диаметре. Приблизительная плотность этой «сигары» довольно высока приблизительно в 6 раз выше плотности воды - 6 тысяч килограммов на кубометр.

Тогда как ученые из Европейской южной обсерватории и Института астрономии на Гавайях дают иное соотношение сторон 10:1 при этом с длиной более 400 метров. Спектр объекта немного красноват, но не настолько красный, как большинство тел извне нашей галактики, в поясе Койпера. Подобный оттенок более характерен внутренним астероидам-троянцам.

R. Kotulla (University of Wisconsin) & WIYN/NOAO/AURA/NSF
https://nplus1.ru/news/2017/11/20/interstellar-cigar
Межзвездный астероид Оумуамуа оказался «сигарой» размером с полквартала
Сергей Кузнецов 20.11.2017

Астрономы определили форму и физические свойства первого в истории наблюдений межзвездного тела, попавшего в Солнечную систему — это вытянутое сигарообразное тело размером с половину городского квартала, имеющее красноватый оттенок, говорится в статье группы под руководством Дэвида Джуитта (David Jewitt) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, опубликованной на сервере arXiv.org.

Межзвездная комета С/2017 U1 (PANSTARRS), оказавшаяся впоследствии астероидом, была впервые обнаружена 18 октября американской обсерваторией PANSTARRS 1. Дальнейшие наблюдения за новым объектом показали, что он движется со скоростью около 26 километров в секунду по незамкнутой гиперболической траектории, причем ее эксцентриситет составляет около 1,2. Это означает, что объект прилетел из-за пределов нашей планетной системы и вскоре покинет ее. Позже дополнительные наблюдения с помощью телескопа VLT Европейской южной обсерватории показали, что C/2017 U1 не имеет никаких признаков комы — газовой оболочки вокруг ядра, — и является скорее астероидом. После этого «кометный» индекс «C» в названии поменяли на астероидный «А», а затем на «I» (от interstellar). Кроме того, объект получил собственное имя Оумуамуа (’Oumuamua), что по-гавайски может означать «разведчик» или «посланец издалека».

Наблюдения проводились 28 октября 2017 года с помощью телескопа WIYN с диаметром главного зеркала 3,5 метра, размещенного в обсерватории Китт Пик в Аризоне. Даже самые мощные телескопы не позволяют ученым увидеть детали поверхности астероидов, поэтому они могут судить об их форме, размерах и особенностях поверхности опираясь только на их яркость и спектр. Для этого астрономы измеряют абсолютную звездную величину (H), то есть видимую звездную величину объекта, которую он бы имел с точки зрения наблюдателя, удаленного ровно на одну астрономическую единицу (средний радиус земной орбиты). Зная примерную отражательную способность космических тел данного типа (альбедо) можно рассчитать их размер.

Абсолютная звездная величина U1 колебалась с 21,5 и 23,5 с периодом 8 часов, ученые просчитали возможные варианты формы тела, которые могли соответствовать таким и пришли к выводу, что они соответствуют сигарообразному телу длиной 230 метров и диаметром 35 метров. Примерная плотность «гостя» оказалась достаточно высокой — примерно в шесть раз больше плотности воды (6000 килограммов на кубометр).

Межзвездный астероид глазами художника ESO/M. Kornmesser

Вместе с тем, группа ученых из Европейской южной обсерватории и Института астрономии на Гавайях приводит немного другую оценку размеров объекта. По их мнению, он имеет отношение сторон 10 к 1, и длину около 400 метров. Спектр объекта оказался несколько красноватым, но совсем не таким красным, как у большинстве объектов во внешней части Солнечной системы, в поясе Койпера. Такой цвет более характерен для внутренних астероидов-троянцев. Ученые не обнаружили никаких признаков комы, газовой оболочки, свойственной кометам. Однако, отмечают они, это не исключает присутствия на поверхности летучих веществ и льда. Они могут быть погребены под толстым слоем космической пыли. Это толстое «одеяло» очень плохо проводит тепло, поэтому жар от Солнца может достичь внутренних слоев льда только спустя длительное время. Поэтому астрономам необходимо продолжить наблюдения, чтобы засечь момент, когда тающий лед начнет ломать эту корку.

http://ufonews.su/news72/171.htm
Межзвездный астероид Оумуамуа оказался сигарой

Астрономы определили форму и физические свойства первого в истории наблюдений межзвездного тела, попавшего в Солнечную систему — это вытянутое сигарообразное тело размером с половину городского квартала, имеющее красноватый оттенок, говорится в статье группы под руководством Дэвида Джуитта (David Jewitt) из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, опубликованной на сервере arXiv.org.

Межзвездная комета С/2017 U1 (PANSTARRS), оказавшаяся впоследствии астероидом, была впервые обнаружена 18 октября американской обсерваторией PANSTARRS 1. Дальнейшие наблюдения за новым объектом показали, что он движется со скоростью около 26 километров в секунду по незамкнутой гиперболической траектории, причем ее эксцентриситет составляет около 1,2. Это означает, что объект прилетел из-за пределов нашей планетной системы и вскоре покинет ее. Позже дополнительные наблюдения с помощью телескопа VLT Европейской южной обсерватории показали, что C/2017 U1 не имеет никаких признаков комы — газовой оболочки вокруг ядра, — и является скорее астероидом. После этого «кометный» индекс «C» в названии поменяли на астероидный «А», а затем на «I» (от interstellar). Кроме того, объект получил собственное имя Оумуамуа (’Oumuamua), что по-гавайски может означать «разведчик» или «посланец издалека».

THIS Just Spotted Leaving Our Solar System!
Опубликовано: 22 нояб. 2017 г.

Спектр объекта оказался несколько красноватым, но совсем не таким красным, как у большинстве объектов во внешней части Солнечной системы, в поясе Койпера. Такой цвет более характерен для внутренних астероидов-троянцев. Ученые не обнаружили никаких признаков комы, газовой оболочки, свойственной кометам. Однако, отмечают они, это не исключает присутствия на поверхности летучих веществ и льда. Они могут быть погребены под толстым слоем космической пыли. Это толстое «одеяло» очень плохо проводит тепло, поэтому жар от Солнца может достичь внутренних слоев льда только спустя длительное время. Поэтому астрономам необходимо продолжить наблюдения, чтобы засечь момент, когда тающий лед начнет ломать эту корку.

Главная задача французской космической станции COROT, стартующей с космодрома Байконур в середине октября этого года, — поиск возможной жизни на других планетах. С помощью космического телескопа диаметром 30 см планируется найти несколько десятков схожих с 3емлей планет у далеких звезд. 3атем детальное изучение обнаруженных объектов будет продолжено другими, более мощными космическими телескопами, запуск которых намечен на ближайшие годы.

Технология идентификации

Первым разглядеть в телескоп планеты возле других звезд пытался голландский математик и астроном Христиан Гюйгенс еще в XVII веке. Однако он ничего не смог найти, поскольку эти объекты не видны даже в мощные современные телескопы. Находятся они невероятно далеко от наблюдателя, размеры их по сравнению со звездами невелики, отраженный свет — слабый. И, наконец, расположены они близко от своей родной звезды. Вот почему при наблюдениях с Земли заметен лишь ее яркий свет, а тусклые точки экзопланет просто «тонут» в его сиянии. Из-за этого планеты за пределами Солнечной системы долгое время оставались нераспознанными.

В 1995 году астрономы Мишель Майор и Дидье Келос из Женевского университета, проводя наблюдения на обсерватории Верхнего Прованса во Франции, впервые достоверно зафиксировали экзопланету. С помощью сверхточного спектрометра они обнаружили, что звезда 51 в созвездии Пегаса «покачивается» с периодом чуть более четырех земных суток. (Планета, обращаясь вокруг звезды, раскачивает ее своим гравитационным воздействием, в результате чего из-за эффекта Доплера можно наблюдать смещение спектра звезды.) Вскоре это открытие подтвердили и американские астрономы Джеффри Марси и Пол Батлер. В дальнейшем этим же методом анализа периодических изменений спектров звезд было обнаружено еще 180 экзопланет. Несколько планет было найдено так называемым фотометрическим методом — по периодическому изменению яркости звезды, когда планета оказывается между звездой и наблюдателем. Именно такой метод планируется использовать для поиска экзопланет на французском спутнике COROT, который должен быть запущен в октябре этого года, а также на американской станции Kepler. Ее запуск намечен на 2008 год.

Горячие Нептуны и Юпитеры

Первая открытая экзопланета напоминает Юпитер , но расположена очень близко от звезды, из-за чего температура ее поверхности достигает почти +1 000°С. Такой тип экзопланет, масса которых в сотни раз больше, чем у Земли, астрономы назвали «горячими газовыми гигантами», или «горячими Юпитерами». В 2004 году, используя усовершенствованные спектрометры, удалось открыть совсем новый класс экзопланет, гораздо меньшего размера — так называемые «горячие Нептуны», масса которых лишь в 15—20 раз больше, чем у Земли. Сообщения об этом были опубликованы одновременно и европейскими, и американскими астрономами. А в начале нынешнего года была открыта совсем небольшая экзопланета с массой всего в 6 раз больше, чем у Земли. Она существенно удалена от своей звезды, расположена в холодной области планетной системы, поэтому должна представлять собой «ледяной гигант», аналогичный Урану или Нептуну . Интересно, что ранее около той же самой звезды уже были обнаружены два газовых гиганта.

Экзопланеты, открытые к сегодняшнему дню, расположены чрезвычайно далеко от нашей Солнечной системы. Ближайшая к нам звезда (помимо нашего Солнца) — Проксима Центавра — находится в 270 тысяч раз дальше, чем Солнце, — на расстоянии 40 000 миллиардов километров (4,22 световых года) . До ближайшей же планетной системы — 10 световых лет, а до самой далекой из обнаруженных — 20 000. Большинство экзопланет отстоит от нас на десятки и первые сотни (до 400) световых лет. Каждый год астрономы открывают около 20 экзопланет. Среди них выявляются все новые и новые разновидности. Самая «тяжелая» — в 11 раз массивнее Юпитера, а наибольшая по размеру имеет диаметр в 1,3 раза больше, чем у Юпитера.

Откуда берутся планеты

До сих пор нет надежной теории, объясняющей, каким образом формируются планетные системы звезд. На этот счет имеются лишь научные гипотезы. Наиболее распространенная из них предполагает, что Солнце и планеты возникли из единого газово-пылевого облака — вращающейся космической туманности. От латинского слова nebula («туманность») эта гипотеза получила название «небулярной». Как ни странно, она имеет довольно солидный возраст — два с половиной века. Начало современным представлениям о формировании планет было положено в 1755 году, когда в Кенигсберге вышла из печати книга «Всеобщая естественная история и теория неба». Она принадлежала перу безвестного 31-летнего выпускника Кенигсбергского университета Иммануила Канта, который был в то время домашним учителем у детей помещиков и преподавал в университете. Весьма вероятно, что идею происхождения планет из пылевого облака Кант почерпнул из книги, выпущенной в 1749 году шведским писателем-мистиком Эмануэлем Сведенборгом (1688—1772), который высказал гипотезу (по его словам, рассказанную ему ангелами) об образовании звезд в результате вихревого движения вещества космической туманности. Во всяком случае, известно, что довольно дорогую книгу Сведенборга, в которой излагалась эта гипотеза, купили лишь три частных лица, одним из которых был Кант. Впоследствии Кант прославится как родоначальник немецкой классической философии. А вот книга о небе осталась малоизвестной, поскольку ее издатель вскоре обанкротился и почти весь тираж остался нераспроданным. Тем не менее гипотеза Канта о возникновении планет из пылевого облака — первоначального Хаоса — оказалась очень живучей и в последующие времена послужила основой для многих теоретических рассуждений. В 1796 году французский математик и астроном Пьер-Симон Лаплас, судя по всему незнакомый с работой Канта, выдвинул похожую гипотезу формирования планет Солнечной системы из газового облака и дал ее математическое обоснование. С тех пор гипотеза Канта — Лапласа стала ведущей космогонической гипотезой, объясняющей, как произошли наше Солнце и планеты. Представления о газово-пылевом зарождении Солнца и планет в последующем уточнялись и дополнялись в соответствии с новыми сведениями о свойствах и строении материи.

Сегодня предполагают, что формирование Солнца и планет началось около 10 миллиардов лет назад. Исходное облако состояло на 3/4 из водорода и на 1/4 из гелия, а доля всех остальных химических элементов была ничтожно малой. Вращающееся облако постепенно сжималось под действием сил гравитации. В его центре сосредоточилась основная масса вещества, которая постепенно уплотнилась до такого состояния, что началась термоядерная реакция с выделением большого количества тепла и света, то есть вспыхнула звезда — наше Солнце. Остатки газово-пылевого облака, вращаясь вокруг него, постепенно приобрели форму плоского диска. В нем стали возникать сгустки более плотного вещества, которые за миллиарды лет «слепились» в планеты. Причем сначала возникли планеты рядом с Солнцем. Это были сравнительно небольшие образования с высокой плотностью — железокаменные и каменные сферы — планеты земного типа. После этого в более удаленной от Солнца области сформировались планеты-гиганты, состоящие в основном из газов. Таким образом, исходный пылевой диск перестал существовать, превратившись в планетную систему. Несколько лет назад появилась гипотеза геолога академика А.А. Маракушева, по которой предполагается, что планеты земного типа в прошлом также были окружены обширными газовыми оболочками и выглядели как планеты-гиганты. Постепенно эти газы были унесены в окраинные области Солнечной системы, а близ Солнца остались лишь твердые ядра бывших планет-гигантов, которые и являются теперь планетами земного типа. Эта гипотеза перекликается с новейшими данными об экзопланетах, представляющих собой газовые шары, расположенные очень близко от своих звезд. Возможно, в будущем под влиянием нагрева и потоков звездного ветра (высокоскоростных частиц плазмы, испускаемых светилом) они тоже потеряют мощные атмосферы и превратятся в двойников Земли, Венеры и Марса.

Космический паноптикум

Экзопланеты весьма необычны. Одни движутся по сильно вытянутым орбитам, что приводит к существенным изменениям температуры, другие из-за чрезвычайно близкого расположения к светилу постоянно раскалены до +1 200°С. Есть экзопланеты, делающие полный оборот вокруг своей звезды всего за двое земных суток, настолько быстро они движутся по своим орбитам. Над некоторыми сияют сразу два и даже три «солнца» — эти планеты вращаются вокруг звезд, входящих в систему из двух или трех светил, расположенных близко друг к другу. Столь разнообразные свойства экзопланет на первых порах просто ошеломили астрономов. Пришлось пересмотреть многие устоявшиеся теоретические модели образования планетных систем, ведь современные представления о формировании планет из протопланетного облака вещества основаны на особенностях строения Солнечной системы. Считается, что в наиболее жаркой области вблизи Солнца остались тугоплавкие материалы — металлы и каменные породы, из которых образовались планеты земного типа. Газы улетучились в более прохладную, удаленную область, где и сконденсировались в планеты-гиганты. Часть газов, которая оказалась на самом краю, в наиболее холодной области, превратилась в лед, сформировав множество крошечных планетоидов. Однако среди экзопланет наблюдается совсем иная картина: газовые гиганты расположены почти вплотную к своим звездам. Теоретическое объяснение этих данных и первые результаты нового понимания процесса формирования и эволюции звезд и планет астрономы намерены обсудить в начале 2007 года на международной научной конференции в Университете Флориды.

Большинство обнаруженных экзопланет являются гигантскими газовыми шарами, подобными Юпитеру, с типичной массой около 100 масс Земли. Их около 170, то есть 90% от общего количества. Среди них различают пять разновидностей. Наиболее распространены «водные гиганты», названные так из-за того, что, судя по расстоянию от звезды, их температура должна быть такой же, как на Земле. Поэтому естественно ожидать, что они окутаны облаками из водяного пара или ледяных кристаллов. А в целом эти 54 прохладных «водных гиганта» должны иметь вид голубовато-белых шаров. Следующими по распространенности идут 42 «горячих Юпитера». Они находятся совсем близко от своих звезд (в 10 раз ближе, чем Земля от Солнца), и поэтому их температура — от +700 до +1 200°С. Предполагается, что атмосфера у них коричневато-багрового цвета с темными полосами облаков из графитовой пыли. Немного прохладнее на 37 экзопланетах с атмосферой синевато-сиреневого оттенка, названных «теплыми Юпитерами», температура которых от +200 до +600°С. В еще более прохладных областях планетных систем расположены 19 «сернокислых гигантов». Предполагается, что они окутаны облачным покрывалом из капелек серной кислоты — таким, как на Венере. Соединения серы могут придавать этим планетам желтовато-белую окраску. Еще дальше от соответствующих звезд расположены уже упомянутые «водные гиганты», а в самых холодных областях находятся 13 «двойников Юпитера», которые по температуре аналогичны настоящему Юпитеру (от -100 до -200°С на внешней поверхности облачного слоя) и, наверное, выглядят примерно так же — с голубовато-белыми и бежевыми полосами облачности, в которые вкраплены белые и оранжевые пятна крупных вихрей.

Кроме гигантских газовых планет в последние два года найдено полтора десятка экзопланет поменьше. Они сравнимы по массе с «малыми гигантами» Солнечной системы — Ураном и Нептуном (от 6 до 20 масс Земли). Астрономы назвали этот тип «Нептунами». Среди них выделяются четыре разновидности. Наиболее часто встречаются «горячие Нептуны», их обнаружено девять. Они расположены очень близко к своим звездам и поэтому сильно нагреты. Найдено также два «холодных Нептуна», или «ледяных гиганта», — аналогичных Нептуну из Солнечной системы. Кроме того, к этому же типу отнесены и две «суперземли» — массивные планеты земного типа, не имеющие столь плотной и толстой атмосферы, как у планет-гигантов. Одна из «суперземель» считается «горячей», напоминающей по своим характеристикам планету Венера с весьма вероятной вулканической активностью. На другой же, «холодной», предполагают наличие водного океана, за что ее уже успели неофициально окрестить Океанидой. Вообще же экзопланеты пока не имеют собственных названий и обозначаются буквой латинского алфавита, добавляемой к номеру звезды, вокруг которой они вращаются. «Холодная суперземля» — наименьшая из экзопланет. Ее открыли в 2005 году в результате совместных исследований 73 астрономов из 12 стран. Наблюдения велись на шести обсерваториях — в Чили, ЮАР, Австралии, Новой Зеландии и на Гавайских островах. От нас до этой планеты чрезвычайно далеко— 20 000 световых лет.

Америка присоединяется

В 2008 году NASA планирует запустить в космос первый американский аппарат, предназначенный для изучения экзопланет. Это будет автоматическая станция Kepler. Она названа именем немецкого астронома, который в XVII веке установил законы движения планет вокруг Солнца. С помощью космического телескопа диаметром 95 см, способного одновременно следить за изменениями яркости 100 000 звезд, планируется найти около 50 планет размером с Землю и до 600 планет с массой в 2—3 раза больше земной. Поиск будет проводиться путем регистрации периодического ослабления света звезды, вызванного прохождением на ее фоне планеты. К сожалению, у этой простой и наглядной методики есть один недостаток — она позволяет увидеть только те планеты, которые оказываются на одной линии между Землей и звездой, а множество других, кружащихся в наклонных плоскостях, остаются незамеченными. За 4 года Kepler должен подробно изучить два сравнительно небольших участка неба, каждый размером с «ковш» созвездия Большой Медведицы. Результаты работы этого телескопа позволят построить своего рода «периодическую таблицу» планетных систем — классифицировать их по особенностям орбит и другим свойствам. Это даст представление о том, насколько типична или уникальна наша собственная Солнечная система и какие процессы привели к формированию планет, в том числе и Земли.

Галактическая экосфера

Наибольший интерес, конечно, вызывают те экзопланеты, на которых возможно существование жизни. Чтобы целенаправленно начать искать в космосе «братьев по разуму», надо сначала найти планету с твердой поверхностью, на которой гипотетически они могли бы жить. Вряд ли инопланетяне летают внутри атмосфер газовых гигантов или плавают в глубинах океанов. Кроме твердой поверхности нужны еще и комфортная температура, а также отсутствие вредных излучений, несовместимых с жизнью (по крайней мере, с известными нам формами жизни). Пригодными для обитания считаются такие планеты, где есть вода. Поэтому средняя температура на их поверхности должна быть около 0°С (она может существенно отклоняться от этой величины, но не превышать +100°С). Например, средняя температура на поверхности Земли +15°С, а размах колебаний от -90 до +60°С. Области космоса с условиями, благоприятными для развития жизни в том виде, который известен нам на Земле, астрономы называют «зонами обитания». Планеты земного типа и их спутники, находящиеся в таких зонах, — это наиболее вероятные места проявления внеземных форм жизни. Возникновение благоприятных условий возможно в тех случаях, когда планета располагается сразу в двух зонах обитания — в околозвездной и галактической.

Околозвездная зона обитания (иногда ее называют также «экосфера») — это воображаемая сферическая оболочка вокруг звезды, в пределах которой температура на поверхности планет допускает наличие воды. Чем жарче звезда, тем дальше от нее находится такая зона. В нашей Солнечной системе такие условия есть только на Земле. Ближайшие к ней планеты, Венера и Марс, расположены как раз на границах этого слоя — Венера — на жаркой, а Марс — на холодной. Так что местоположение Земли весьма удачно. Окажись она ближе к Солнцу, океаны испарятся, а поверхность станет раскаленной пустыней. Дальше от Солнца — произойдет глобальное оледенение и Земля превратится в морозную пустыню. Галактическая зона обитания представляет собой ту область пространства, которая безопасна для проявления жизни. Такая область должна находиться достаточно близко к центру галактики, чтобы содержать много тяжелых химических элементов, необходимых для формирования каменных планет. В то же время эта область должна быть на определенном удалении от центра галактики, чтобы избежать радиационных всплесков, возникающих при взрывах сверхновых звезд, а также — губительных столкновений с многочисленными кометами и астероидами, которые могут быть вызваны гравитационным воздействием блуждающих звезд. Наша Галактика, Млечный Путь, имеет зону обитания на расстоянии примерно 25 000 световых лет от своего центра. И вновь нам повезло с тем, что Солнечная система оказалась в подходящей области Млечного Пути, в которую входят, как считают астрономы, лишь около 5% от всех звезд нашей Галактики.

Будущие поиски планет земного типа возле других звезд, планируемые с помощью космических станций, нацелены именно на такие благоприятные для жизни области. Это позволит существенно ограничить зону поиска и даст надежду на обнаружение жизни вне Земли. Список из 5 000 наиболее перспективных звезд уже составлен. Первоочередному изучению будут подвергнуты окрестности 30 звезд из этого списка, расположение которых считается наиболее благоприятным для возникновения жизни.

Инфракрасный взгляд на жизнь

Важный этап в исследованиях экзопланет начнется после запуска флотилии космических телескопов в 2015 году. Для этого потребуются целые две ракеты «Союз—Фрегат», стартующие с расположенного близ экватора космодрома Куру во Французской Гвиане (Южная Америка). Европейское космическое агентство назвало этот проект Darwin в честь знаменитого английского натуралиста Чарлза Дарвина, работы которого буквально перевернули сложившиеся к середине XIX века представления об эволюции живых организмов на Земле. Полтора века спустя что-то подобное, возможно, сделает и его космический тезка, но уже в отношении планет за пределами нашей Солнечной системы. Для этого на орбиту вокруг Солнца, в точку, расположенную в 1,5 миллиона км от Земли (в 4 раза дальше, чем Луна), должны быть отправлены сразу три телескопа с зеркалами диаметром 3,5 метра. Они будут вести наблюдения за экзопланетами земного типа в инфракрасном (тепловом) диапазоне. Эти три автоматические станции представляют собой единую систему, эффективность которой будет соответствовать телескопу с зеркалом гораздо большего размера. Они разместятся вдоль окружности диаметром 100 м, и их взаимное положение будет корректироваться лазерной системой. Для этого вместе с телескопами будет запущен и навигационный спутник, координирующий их местонахождение и помогающий ориентировать оптические оси всех трех телескопов строго в заданном направлении. С помощью дискообразных радиаторов инфракрасные фотоприемники будут охлаждаться до -240°С, чтобы обеспечить высокую чувствительность — в десятки раз большую, чем у нового космического телескопа James Webb. В отличие от предыдущих станций COROT и Kepler поиск признаков жизни будет вестись по заранее подготовленному списку и только около звезд, расположенных сравнительно близко от нас — не более 8 световых лет. Анализ спектров атмосфер экзопланет позволит выявить такие следы возможной жизнедеятельности, как наличие кислорода, углекислого газа, метана. Должны быть получены и первые изображения экзопланет, подобных Земле.

Планетный дозор

Первым специализированным спутником для поиска планет земного типа за пределами Солнечной системы станет COROT, старт которого намечен на середину октября этого года. На его борту — космический телескоп диаметром 30 см, предназначенный для наблюдений за периодическими изменениями яркости звезды, вызванными прохождением планеты на ее фоне. Полученные данные позволят определить наличие планеты, установить ее размер и особенности движения по орбите вокруг звезды. Этот проект разработан Национальным центром космических исследований Франции (CNES) при участии Европейского (ESA) и Бразильского (AEB) космических агентств. В подготовку аппаратуры внесли вклад специалисты из Австрии, Испании, Германии и Бельгии. С помощью этого спутника предполагается найти несколько десятков планет земного типа размером лишь в несколько раз больше Земли, которая является крупнейшей из «каменных» планет в нашей Солнечной системе. Это почти невозможно сделать, проводя наблюдения с Земли, где дрожание атмосферы препятствует фиксированию столь малых объектов — вот почему все обнаруженные до сих пор экзопланеты представляют собой гигантские образования размером с Нептун, Юпитер и даже еще крупнее. Каменные планеты земного типа в несколько раз меньше по диаметру и в десятки и сотни раз меньше по массе, но именно они представляют интерес при поиске внеземной жизни.

Научная аппаратура, установленная на спутнике COROT, берет не размером или количеством, а качеством — высокой чувствительностью. На спутнике расположены телескоп, состоящий из двух параболических зеркал с фокусным расстоянием 1,1 м и полем зрения примерно 3х3°, высокостабильная цифровая фотокамера и бортовой компьютер. Спутник будет летать вокруг Земли по полярной круговой орбите высотой 900 км. Первый этап наблюдений займет пять месяцев, в течение которых будут изучены две области неба. Общая продолжительность работы спутника составит два с половиной года. Весной 2006 года COROT был доставлен на космодром Байконур в Казахстане для проведения предполетных испытаний и установки на ракету-носитель. Запуск планируется на 15 октября этого года с помощью российской ракеты «Союз—Фрегат». На таких ракетах уже неоднократно выходили в космос европейские автоматические станции, направлявшиеся к Марсу и Венере. Кроме основной задачи по поиску экзопланет спутник выполнит наблюдения за «звездотрясениями» — колебаниями поверхностей звезд, вызванными процессами в их недрах.

Четыре века назад итальянский монах, доктор богословия и писатель Джордано Бруно полагал, что жизнь присутствует на всех небесных телах. Он считал, что «разумные животные» других миров могут сильно отличаться от людей, но более определенно представить себе, какова внеземная жизнь, не имел возможности, поскольку о природе планет в то время ничего не было известно. В своей уверенности о наличии жизни за пределами Земли он был не одинок. В наши дни один из первооткрывателей двойной спирали молекулы ДНК английский ученый Фрэнсис Крик, отмечая, что генетический код идентичен во всех живых объектах, говорил, что жизнь на Земле могла зародиться благодаря микроорганизмам, занесенным извне. Он даже вполне серьезно полагал, что мы, возможно, «до сих пор находимся под наблюдением более разумных существ с планеты, расположенной возле какой-нибудь соседней звезды». На что же может быть похожа внеземная жизнь? На поверхности небольших, но массивных планет, где велика сила тяжести, скорее всего, должны жить плоские, ползающие существа. А обитателям планет-гигантов придется парить в их плотной влажной атмосфере. Жизнь в водных оболочках планет — хоть в поверхностных, хоть в подледных — представить легче по аналогии с земными морями и океанами. Нет принципиальных преград для жизни и на небольших планетах, далеких от своего светила, — просто их обитатели будут вынуждены прятаться от холода в расселинах и собирать слабый свет похожим на цветок тюльпана отражателем.

Охотники за экзообъектами

Вслед за спутником COROT на поиски экзопланет должны ринуться другие космические станции. Причем каждый последующий полет будет осуществляться после анализа данных, полученных с ранее запущенных аппаратов. Это позволит вести целенаправленный поиск и сократит время обнаружения интересных объектов. Ближайший из запусков намечен на 2008 год: на вахту заступит американская автоматическая станция Kepler, с помощью которой планируется найти около 50 планет размером с Землю. Еще через год должен начаться полет второй американской станции — SIM (Space Interferometry Mission — «Космическая интерферометрия»), исследования которой охватят еще большее количество звезд. Предполагается получить сведения о нескольких тысячах экзопланет, в том числе — о сотнях планет земного типа. В конце 2011 года должен быть выведен в космос европейский аппарат Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics — «Глобальный астрометрический интерферометр для астрофизики»), с помощью которого намечено отыскать до 10 000 экзопланет.

В 2013 году по совместному проекту США, Канады и Европы планируется запуск крупного космического телескопа JWST (James Webb Space Telescope). Этот гигант с зеркалом диаметром 6 метров, носящий имя бывшего директора NASA, призван заменить ветерана космической астрономии — телескоп «Хаббл». В числе его задач будет и поиск планет вне Солнечной системы. В том же году предстоит запуск комплекса из двух автоматических станций TPF (Terrestrial Planet Finder — «Поисковик планет земного типа»), предназначенного исключительно для наблюдений за атмосферами экзопланет, сходных с нашей Землей. С помощью этой космической обсерватории намечено искать обитаемые планеты, анализируя спектры их газовых оболочек для выявления водяного пара, углекислого газа и озона — газов, указывающих на возможность жизни. Наконец, в 2015 году Европейское космическое агентство отправит в космос целую флотилию телескопов Darwin, предназначенных для поиска признаков жизни вне Солнечной системы путем анализа состава атмосфер экзопланет.

Если космические исследования экзопланет пойдут по намеченным планам, то уже лет через десять можно ожидать первых надежных известий о планетах, благоприятных для жизни — данных о составе атмосфер вокруг них и даже сведений о строении их поверхностей.

Солнечная система — наша планетная система, включающая в себя центральную звезду — Солнце — и все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца. Предполагается, что она сформировалась путём гравитационного сжатия газопылевого облака примерно 4,57 млрд лет назад.

Солнечная система разделяется на внутреннюю и внешнюю.

Четыре меньшие внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс называются планетами земной группы, состоят в основном из скальных пород и металлов. Четыре внешние планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, также называемые газовыми гигантами, состоят, главным образом из водорода и гелия, а Уран и Нептун, содержат в своём составе еще и метан и угарный газ.

Внутреннюю и внешнюю системы разделяет пояс астероидов (между Марсом и Юпитером). Крупнейшими объектами пояса астероидов являются , Паллада, Веста и Гигея.

Большинство крупных объектов, обращающихся вокруг Солнца, движутся практически в одной плоскости, называемой плоскостью эклиптики. Кроме комет и - они часто обладают большими углами наклона к этой плоскости.

Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки, если смотреть со стороны северного полюса Солнца). Комета Галлея является исключением.

Большая часть планет вращается вокруг своей оси в ту же сторону, что и обращается вокруг Солнца. Исключения составляют Венера и Уран.

Большинство планет Солнечной системы окружены спутниками. Большинство крупных спутников находятся в синхронном вращении, с одной стороной, постоянно обращённой к планете (гравитационно закреплены).

В настоящее время принято следующее определение термина "планета" - любое тело на орбите вокруг Солнца, оказавшееся достаточно массивным, чтобы приобрести сферическую форму, но недостаточно массивным для начала термоядерного синтеза, и сумевшее очистить окрестности своей орбиты от планетезималей. Согласно этому определению в Солнечной системе имеется восемь известных планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Плутон не соответствует этому определению, поскольку не очистил свою орбиту от окружающих объектов пояса Койпера.

Несколько месяцев назад учёные подвели итоги работы "главного охотника за экзопланетами" - космического телескопа "Кеплер". Из 4700 кандидатов в "сёстры Земли" исследователи отобрали всего 20 планет, больше всего похожих на наш родной мир. По просьбе редакции Лайфа астроном, лектор Санкт-Петербургского планетария Мария Боруха рассказала, что такое экзопланеты, как их ищут и как они могут выглядеть.

Немного о Солнечной системе

Современное определение слова "планета", данное международным астрономическим союзом (МАС) содержит три пункта. Планета - это небесное тело, которое:

1. Обращается по орбите вокруг Солнца.
2. Имеет достаточную массу, чтобы под действием собственной гравитации прийти в состояние гидростатического равновесия.
3. Расчищает окрестности своей орбиты от иных объектов.

В Солнечной системе под это определение подошли восемь объектов: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Самые большие тела Солнечной системы в масштабе

Первые четыре планеты - маленькие и каменистые, затем идут два огромных газовых гиганта, затем - два ледяных гиганта. При этом орбиты всех планет являются практически круговыми и лежат близко к одной плоскости (наиболее сильно выделяется Меркурий: наклонение орбиты составляет 7 градусов, а эксцентриситет (так учёные называют отличие любого конического сечения, например эллипса ,от правильной окружности) равен 0,2.

Орбиты тел Солнечной системы в масштабе

Такое устройство планетной системы привычно для нас. Но это вовсе не значит, что именно таким образом должны быть устроены все планетные системы во Вселенной или хотя бы в нашей Галактике. Более того, чем дальше продвигаются исследования других планетных систем, тем яснее становится, что природное разнообразие планет гораздо богаче, чем можно вообразить.

Первые открытия

Таким образом, экзопланеты (от др.-греч. ἔξω - "вне, снаружи") - это любые планеты, обращающиеся вокруг других звёзд. Сейчас их открывают практически каждый день. На 11 августа 2016 года общее число открытых экзопланет составило 3496 (и ещё несколько тысяч кандидатов ждут подтверждения). И это - только начало большого пути исследования внесолнечных систем.

Рост числа открытых экзопланет

Когда и кем была открыта первая экзопланета, утверждать сложно: дело в том, что многие заявления об открытии экзопланет не подтверждались. При этом в 1988 году появилась работа, в которой исследователи указывали на возможность существования у двойной звезды Гамма Цефея третьего звёздного компонента. Но, как выяснилось через 15 лет, Кэмпбелл и его соавторы открыли вовсе не звезду, а экзопланету. По современным оценкам, масса этой планеты лежит в интервале от 4 до 18 масс Юпитера и обращается она вокруг звезды Гамма Цефея А (звезды Альраи) за 903 дня (период обращения Юпитера в Солнечной системе почти в пять раз больше). Новая планета получила в 2003 году имя Гамма Цефея А b - в соответствии с правилами названия экзопланет (к имени звезды приписывается буква латинского алфавита, начиная с b). Звезда Гамма Цефея имеет звёздную величину 3,2 m и видна на небе землянам даже невооружённым глазом.

Созвездие Цефея (Cepheus). Синей стрелкой выделена звезда Гамма Цефея

Что же увидели исследователи в этой области неба? Как они могли перепутать звезду и планету? Дело в том, что большинство экзопланет открыто с помощью косвенных методов: из почти трёх с половиной тысяч открытых экзопланет астрономы видели свет лишь нескольких десятков. Найти такие объекты и оценить их параметры, не видя напрямую, возможно, лишь измеряя влияние экзопланеты на звезду, вокруг которой она обращается. Кемпбелл и его соавторы открыли экзопланету Гамма Цефея А b одним из косвенных методов - методом лучевых скоростей.

Что такое метод лучевых скоростей?

Представьте, что вы смотрите на машину, которая уезжает от вас. Расстояние между вами всё время увеличивается, значит, её лучевая скорость относительно вас - положительна. Если машина едет к вам и расстояние между вами уменьшается, лучевая скорость - отрицательна. В том случае, если машина кружит вокруг вас, не приближаясь и не удаляясь, её лучевая скорость равна нулю. Более формальное определение лучевой (радиальной) скорости можно .

А теперь послушайте, что происходит с гудком машины, когда она приближается к вам и удаляется от вас:

Эффект Доплера при движении автомобиля

Сначала, когда скорость машины мала, мы слышим "настоящий" звук гудка. По мере нарастания скорости автомобиля звук издаваемого сигнала постепенно повышается. При этом, как только машина начинает удаляться от нас, мы слышим понижение частоты гудка. Этот эффект изменения частоты сигнала в зависимости от лучевой скорости называется эффектом Доплера .

Да-да, это тот самый "полосатый" эффект, ведь он применим к любым волнам, не только к звуку, но и к видимому свету. Например, если жёлтый фонарик быстро летит на вас, он будет казаться зелёным, если от вас - то красным.

Каким же образом эффект Доплера применим к экзопланетным системам? Рассмотрим два тела - звезду и планету. На первый взгляд может показаться, что планета обращается вокруг звезды, а звезда стоит на месте. Но на самом деле звезда тоже обращается, с тем же периодом, что и планета, описывая при этом маленький кружок вокруг центра масс системы. И если при этом система располагается по отношению к вам так, что лучевая скорость звезды для вас в некоторые моменты времени отлична от нуля, вы можете заметить эффект Доплера в такой системе и заподозрить, что вокруг звезды обращается массивное тело. Например, лучевая скорость звезды Гамма Цефея А колеблется от –27,5 м/c до +27,5 м/c из-за обращающейся вокруг неё экзопланеты.

Таким образом, когда исследователи заявляют об открытии звезды методом лучевых скоростей, они не "видят" экзопланету, что называется, своими глазами, но измеряют её влияние на звезду. Причём модуль лучевой скорости звезды будет тем больше, чем:

• массивнее планета;
• легче звезда;
• меньше расстояние между звездой и планетой;
• меньше наклон плоскости орбиты системы к нашему лучу зрения.

Аналогичная ситуация возникает и тогда, когда планеты открывают самым эффективным методом на сегодняшний день - транзитным.

Открыть планету транзитом

Метод транзитов (прохождений по диску) заключается в измерении изменения потока излучения (проще говоря - светимости), приходящего от звезды. Даже невооружённым глазом можно наблюдать транзит, правда, в пределах Солнечной системы. Прохождение по диску Солнца таких тел, как Луна, Венера или Меркурий, - классический пример такого явления.

Транзит Венеры по диску Солнца, наблюдаемое падение блеска

Для обнаружения планеты методом транзитов необходимо, чтобы:

• орбита системы лежала в плоскости луча зрения наблюдателя;
• система имела период меньше, чем время наблюдения.

При этом чем меньше различие в размерах планеты и звезды, тем проще зафиксировать транзит в такой системе.

Большую часть планет, открытых транзитным методом, составляют объекты, снятые космическим телескопом "Кеплер". В данный момент около четырёх тысяч кандидатов в экзопланеты, обнаруженные этим телескопом, ожидают своего окончательного подтверждения. И все эти планеты находятся лишь в маленькой области неба, в которую направлен этот телескоп.

Поле зрения телескопа "Кеплер"

Первая планета, транзит которой удалось наблюдать в 2005 году, была открыта ещё в 1999 году методом лучевых скоростей. Она получила имя HD 209458 b, но из-за особенной популярности у учёных ей дали также собственное имя - Осирис. Эта планета делает один оборот вокруг своей звезды солнечного типа всего за 3,5 дня и имеет радиус в 1,4 раза больше, чем Юпитер в Солнечной системе. Масса планеты (0,7 массы Юпитера) была определена методом лучевых скоростей - Осирис вызывает колебания лучевой скорости своей звезды от -84 м/c до +84 м/c.

Такие планеты, как Осирис, относятся к типу "горячих юпитеров". Они близки по массе к Юпитеру, но обращаются на очень близких орбитах к своим звёздам и, следовательно, сильно разогреты. И хотя в Солнечной системе нет планет такого типа, в нашей Галактике "горячих юпитеров" найдено уже несколько сотен. Именно такие планеты открывались первыми - методом транзитов и методом лучевых скоростей наличие больших и близких к звезде планет установить проще. У некоторых "горячих юпитеров" (включая Осирис) частично изучен химических состав и проводится моделирование атмосфер, но, к сожалению, увидеть свет таких объектов - очень сложная задача.

Количество экзопланет, открытых различными методами

Изображения экзопланет

В данный момент существует лишь несколько десятков изображений экзопланет. Чтобы выделить свет от планеты, необходимо "перекрыть" свет от звезды, вокруг которой обращается планета (либо до попадания света на приёмник излучения, либо после - программными методами). Соответственно, легче сфотографировать большую планету, находящуюся в значительном удалении от своей звезды. Причём в инфракрасной области спектра выделить свет экзопланеты рядом со звездой оказывается проще.

Первой планетой, открытой в 2004 году с помощью получения её изображения, является объект с именем 2M1207 b.

Фотография системы 2M1207 в инфракрасном диапазоне. Слева - планета, справа - коричневый карлик

Изображение 2M1207 b - газового гиганта, обращающегося вокруг коричневого карлика 2M1207 (на расстоянии, в 55 раз превышающем расстояние между Солнцем и Землёй), было получено с помощью одного из телескопов системы VLT. Эту же область неба в созвездии Центавра наблюдал телескоп "Хаббл" с целью подтверждения совместного движения компонент. Поток излучения от планеты, которая, возможно, продолжает сжиматься, в этой системе всего в сотню раз меньше, чем поток от карлика 2M1207 (для сравнения, при наблюдении Солнечной системы со стороны ярчайшие планеты будут иметь блеск примерно в миллиард раз слабее, чем Солнце). В конце 2015 года появилась работа, в которой с помощью точных фотометрических наблюдений был установлен период вращения планеты 2M1207 b, который составляет примерно 10 часов.

Первой "сфотографированной" планетной системой стала HR 8799 в созвездии Пегаса.

Планетная система звезды HR 8799. Планеты обозначены буквами b, c, e, d. В центре - артефакты вычитания из изображения света звезды

Планетная система состоит из гигантов, в пять (HR 8799 b) и в семь раз массивнее Юпитера (HR 8799 с, HR 8799 e, HR 8799 d), при этом размер планетной системы близок к размеру Солнечной системы. О получении снимков этой планетной системы с помощью телескопов обсерваторий Кека и Гемини исследователи объявили в 2008 году.

И что же дальше?

На сегодняшний день среди открытых экзопланет есть те, поверхность которых представляет океан. Найдены газовые гиганты, теряющие свои атмосферы, и хтонические планеты, которые газовую оболочку уже утратили. Обнаружены планеты, на небе которых можно увидеть сразу несколько солнц, и кратные планетные системы возле пульсаров. Есть планеты, обращающиеся вокруг своих звёзд на очень высоких орбитах, и те планеты, которые практически касаются поверхности своего светила. Среди орбит экзопланет встречаются как круговые, так и сильно вытянутые, и всё это - так непохоже на нашу Солнечную систему.

С ростом возможностей наблюдательной техники число планет будет неуклонно расти - в этом нет никаких сомнений. Как и нет сомнений в том, что новые планеты продолжат удивлять исследователей. 20 экзопланет уже признаны максимально похожими на Землю, впрочем, подтвердить такой их статус - дело ещё очень далёкого будущего. Однако всё человечество лелеет одну общую мечту - найти иной мир, который был бы столь же уютен, как наша родная планета. И, конечно же, посетить его когда-нибудь.