Примерное расстояние от земли до ближайшей экзопланеты. Астрономы обнаружили самую близкую к земле экзопланету

Карликовые планеты вроде Цереры и Плутона, а также другие крупные астероиды похожи на планеты земной группы тем, что у них есть твердая поверхность. Однако состоят они больше из ледяных материалов, нежели камня.

земной группы

Большинство планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы, были газовыми гигантами, поскольку их обнаружить легче всего. Но с 2005 года были обнаружены сотни потенциальных экзопланет земной группы - во многом благодаря космической миссии «Кеплера». Большинство планет стали известны как «суперземли» (то есть планеты с массой между Землей и Нептуном).

Примеры экзопланет земной группы , планету с массой в 7-9 земных. Эта планета вращается вокруг красного карлика Gliese 876, расположенного в 15 световых годах от Земли. Существование трех (или четырех) экзопланет земной группы также было подтверждено между 2007 и 2010 годом в системе Gliese 581, другого красного карлика приблизительно в 20 световых годах от Земли.

Самая маленькая из них, Gliese 581 e, по массе всего в 1,9 земных, но вращается слишком близко к звезде. Две других, Gliese 581 c и Gliese 581 d, а также предполагаемая четвертая планета Gliese 581 g, более массивны и вращаются в пределах « » звезды. Если эта информация подтвердится, система станет интересна наличием потенциально обитаемых планет земного типа.

Первая подтвержденная экзопланета земной группы Kepler-10b - планета массой в 3-4 земных, расположенная в 460 световых годах от Земли, - была обнаружена в 2011 году в ходе миссии «Кеплер». В том же году космическая обсерватория «Кеплера» выпустила список 1235 экзопланетарных кандидатов, включая шесть «суперземель», расположенных в пределах потенциально обитаемой зоны своей звезды.

С тех пор «Кеплер» обнаружил сотни планет размером от Луны до большой Земли, и еще больше кандидатов за пределами этих размеров.

Ученые предложили несколько категорий для классификации планет земного типа. Силикатные планеты - это стандартный тип планет земной группы в Солнечной системе, состоящий преимущественно из силикатной твердой мантии и металлического (железного) ядра.

Железные планеты - это теоретический тип планет земного типа, который состоит почти полностью из железа, а значит более плотный и с меньшим радиусом, чем другие планеты сопоставимой массы. Планеты такого типа, как полагают, образуются в высокотемпературных областях близко к звезде, где протопланетарный диск богат железом. Меркурий может быть примером такой группы: он образовался близко к Солнцу и обладает металлическим ядром, которое эквивалентно 60-70% планетарной массы.

Планеты без ядра - еще один теоретический тип планет земного типа: они состоят из силикатных пород, но не имеют металлического ядра. Другими словами, планеты без ядра - это противоположность железной планете. Планеты без ядер, как полагают, образуются дальше от звезды, где более распространен летучий окислитель. И хотя таких планет у нас нет, есть масса хондритов - астероидов.

Наконец, есть углеродные планеты (так называемые «алмазные планеты»), теоретический класс планет, которые состоят из металлического ядра, окруженного преимущественно углеродными минералами. Опять же, в Солнечной системе нет таких планет, но есть обилие углеродонасыщенных астероидов.

До недавнего времени все, что ученые знали о планетах - включая их образование и наличие разных типов, - выходило из изучения нашей собственной Солнечной системы. Но с развитием изучения экзопланет, которое увидело мощный всплеск за последние десять лет, наши знания о планетах существенно выросли.

С одной стороны, мы пришли к пониманию, что размер и масштаб планет куда выше, чем думали раньше. Более того, мы впервые увидели множество похожих на Землю планет (которые также могут быть обитаемы), существующих в других солнечных системах.

Кто знает, что мы найдем, когда получим возможность отправить зонды и пилотируемые миссии на другие планеты земной группы?

Размером с Землю. Примечательно, что находится она в самой ближайшей от нас звёздной системе альфа Центавра на расстоянии 4,4 световых лет.

Первые предположения о существовании планет в этой области появились ещё в XIX веке. В наше время учёные создали компьютерные модели, которые показали, что там могут быть миры, похожие на Землю. Недавно спектрограф HARPS , установленный на 3,6-метровом телескопе в Европейской южной обсерватории (ESO) в Чили, позволил найти первую планету системы α Центавра.

"Наши четырёхлетние наблюдения позволили, наконец, выявить слабый, но достоверный сигнал от планеты, период обращения которой вокруг звезды α Центавра B составляет 3,2 дня, — говорит ведущий автор исследования Ксавье Дюмюск (Xavier Dumusque) из университета Порту (Universidade do Porto) — Это чрезвычайное важное открытие, которое было сделано на пределе точности существующей техники!"

Чтобы обнаружить планету, международная команда на протяжении нескольких лет измеряла небольшие колебания в движении α Центавра B, вызванные гравитацией вращающегося по её орбите тела. Из-за небольших размеров планеты эти изменения крайне незначительны. Звезда периодически смещается то в одну, то в другую сторону со скоростью 51 сантиметр в секунду или 1,8 километра в час. Столь слабые колебания впервые удалось зафиксировать с Земли, что является абсолютным рекордом точности при подобных измерениях.

К сожалению, уже сейчас можно точно сказать, что никаких форм жизни на открытой экзопланете нет - слишком уж высока температура на поверхности, около 1200 градусов по Цельсию.

Всё из-за того, что орбита планеты проходит всего в 6 миллионах километров от звезды α Центавра В, пишут учёные в статье в журнале Nature. Эта дистанция в семь раз меньше, чем расстояние от Солнца до Меркурия.

Несмотря на непригодность для жизни, находка очень важна для астрономов. Так как наличие планеты в этом регионе свидетельствует о том, что поблизости могут располагаться и другие менее разогретые миры.

"Это первая планета с массой, близкой к массе Земли, обнаруженная у звезды, похожей на Солнце. Она обращается очень близко к своей звезде и слишком горяча, чтобы на ней возникла жизнь, но возможно, это лишь одна планета из нескольких, которые могут существовать в этой системе", — говорит соавтор исследования Стефан Адри (Stephane Udry) из университета Женевы (Université de Genève).

За два последних десятилетия новейшие инструменты, в том числе упомянутый "охотник за планетами" HARPS и орбитальный телескоп Kepler , помогли астрономам открыть огромное количество экзопланет.

Около 800 из них вращаются вокруг звёзд, относящихся к тому же классу, что и Солнце. При этом подавляющее большинство открытых миров принадлежит к классу газовых гигантов , которые сходны по строению с Юпитером.

Как правило, небольшие планеты, похожие на Землю, образуют системы, в которых собираются от двух до семи таких планет. Теперь у исследователей космоса есть все основания рассчитывать на обнаружение ещё как минимум одной подобной планеты в обитаемой зоне звёзд системы α Центавра, то есть на таком удалении от светила, где возможно существование жидкой формы воды.

К сожалению, существующая технология поиска позволяет обнаружить небольшие планеты, когда они расположены очень близко к своим звёздам. Но учёные не сомневаются, что новые методы появятся в самое ближайшее время.

Можно сбиться со счета, сколько раз мы слышали фразу о том, что «ученые нашли первую по-настоящему землеподобную экзопланету». К настоящему моменту астрономы смогли определить наличие более 2000 различных экзопланет, поэтому неудивительно, что среди них есть и те, которые в той или иной степени действительно похожи на Землю. Однако сколько среди этих похожих на Землю экзопланет на самом деле могут быть обитаемыми?

Аналогичные заявления в свое время выражались в отношении Tau Ceti e и Kepler 186f, которых тоже крестили близнецами Земли. Тем не менее эти экзопланеты ничем примечательным не выделяются и совсем не похожи на Землю, как нам бы того хотелось.

Одним из способов определения того, насколько обитаемой может быть планета, является так называемый индекс подобия Земле (ESI). Этот показатель высчитывается на основе данных радиуса экзопланеты, ее плотности, температуры поверхности и данных о параболической скорости - минимальной скорости, которую необходимо придать объекту для того, чтобы он смог преодолеть гравитационное притяжение конкретного небесного тела. Индекс подобия Земле варьируется от 0 до 1, и любая планета, обладающая индексом выше 0,8, может рассматриваться как «землеподобная». В нашей Солнечной системе, например, Марс обладает индексом ESI равным 0,64 (аналогичный индекс у экзопланеты Kepler 186f), в то время как индекс Венеры составляет 0,78 (тот же показатель у Tau Ceti e).

Ниже рассмотрим пять планет, которые наиболее подходят под описание «близнеца Земли» на основе их показателей индекса ESI.

Экзопланета Kepler 438b обладает наиболее высоким показателем индекса ESI среди всех известных на данный момент экзопланет. Он составляет 0,88. Обнаруженная в 2015 году, эта планета обращается вокруг звезды класса красный карлик (значительно меньше и холоднее нашего Солнца) и обладает радиусом всего на 12 процентов больше земного. Сама звезда расположена примерно в 470 световых годах от Земли. Полный оборот планета совершает за 35 дней. Она находится в обитаемой зоне - пространстве внутри своей системы, где не слишком жарко и в то же время не слишком холодно, чтобы поддерживать наличие воды в жидкой форме на поверхности планеты.

Как и в случае других обнаруженных экзопланет, обращающихся вокруг малых звезд, масса данной экзопланеты не была изучена. Однако если эта планета обладает скалистой поверхностью, то ее масса, возможно, будет больше земной всего 1,4 раза, а температура на поверхности варьироваться от 0 до 60 градусов Цельсия. Как бы там ни было, индекс ESI не является ультимативным методом определения обитаемости планет. Ученые недавно провели наблюдение и выяснили, что на родной звезде планеты Kepler 438b довольно регулярно происходят очень мощные выбросы радиационного излучения, которые в конечном итоге могут делать эту планету совершенно необитаемой.

Индекс ESI планеты Gliese 667Cc составляет 0,85. Планета была обнаружена в 2011 году. Она обращается вокруг красного карлика Gliese 667 в тройной системе звезд, находящейся «всего» в 24 световых годах от Земли. Экзопланета была обнаружена благодаря измерению лучевой скорости, в результате которого ученые выяснили, что в движении звезды происходят некоторые колебания, вызываемые гравитационным воздействием находящейся возле нее планеты.

Приблизительная масса экзопланеты в 3,8 раза больше массы Земли, однако ученые не представляют, каких размеров Gliese 667Cc. Выяснить это не удается потому, что планета не проходит перед звездой, что позволило бы высчитать ее радиус. Орбитальный период Gliese 667Cc составляет 28 дней. Она расположена в обитаемой зоне своей холодной звезды, что, в свою очередь, позволяет ученым предположить, что температура на ее поверхности составляет около 5 градусов Цельсия.

Kepler 442b

Планета Kepler 442b с радиусом в 1,3 раза больше радиуса Земли и индексом ESI 0,84 была обнаружена в 2015 году. Она обращается вокруг звезды, которая холоднее Солнца и находится примерно в 1100 световых годах от нас. Ее орбитальный период составляет 112 дней, что говорит о том, что она находится в обитаемой зоне своей звезды. Однако температура на поверхности планеты может опускаться до -40 градусов Цельсия. Для сравнения: температура на полюсах Марса в зимний период может снижаться до -125 градусов. Опять же, масса этой экзопланеты неизвестна. Но если она обладает скалистой поверхностью, то ее масса может быть в 2,3 раза больше массы Земли.

Две планеты с индексами ESI 0,83 и 0,67 соответственно были обнаружены космическим телескопом «Кеплер» в 2013 году, когда те проходили напротив своей родной звезды. Сама же звезда находится примерно в 1200 световых годах от нас и несколько холоднее Солнца. С планетарными радиусами в 1,6 раза и 1,4 раза больше земного, их орбитальный период составляет 122 и 267 дней соответственно, что говорит о том, что обе находятся в обитаемой зоне.

Как и большинство других планет, обнаруженных телескопом «Кеплер», масса этих экзопланет остается неизвестной, однако ученые предполагают, что в обоих случаях она примерно в 30 раз больше земной. Температура каждой из планет может поддерживать наличие воды в жидкой форме. Правда, все будет зависеть от состава атмосферы, которой они обладают.

Kepler 452b с индексом ESI 0,84 была обнаружена в 2015 году и стала первой обнаруженной потенциально земплеподобной планетой, находящейся в обитаемой зоне и оборачивающейся вокруг звезды аналогичной нашему Солнцу. Радиус планеты примерно в 1,6 раза больше радиуса Земли. Полный оборот вокруг своей родной звезды, которая находится примерно в 1400 световых годах от нас, планета совершает за 385 дней. Так как звезда находится слишком далеко, а ее свет не слишком ярок, ученые не могут измерить гравитационное воздействие Kepler 452b и, как следствие, выяснить массу планеты. Имеется лишь предположение, согласно которому масса экзопланеты примерно в 5 раз больше массы Земли. При этом температура на ее поверхности по приблизительным оценкам может варьироваться от -20 до +10 градусов Цельсия.

Из всего этого следует, что даже наиболее похожие на Землю планеты, в зависимости от активности их родных звезд, которая может очень отличаться от солнечной, могут быть неспособны поддерживать жизнь. Другие планеты, в свою очередь, имеют крайне отличающиеся от земных размеры и температуру поверхности. Однако учитывая повышенную за последние годы активность в поиске новых экзопланет, нельзя исключать возможности того, что среди найденных мы все же встретим планету с аналогичной Земле массой, размером, орбитой и солнцеподобной звездой, вокруг которой она обращается.

Ещё Джордано Бруно считал, что вокруг звёзд должны существовать планеты. Но первая экзопланета была обнаружена только в октябре 1995 года. Именно тогда астрономы Мишель Майор и Дидье Келос заметили «покачивания» звезды . Планета, вызывающая покачивания, по массе близка к Юпитеру, но находится значительно ближе к своей звезде. В честь 20-летия со дня открытия 51 Пегаса b сотрудники составили список из 20 самых удивительных экзопланет.

Kepler-186 f

NASA Ames/SETI Institute/JPL-Caltech

Kepler-186 f – это первая экзопланета земного типа, обнаруженная в обитаемой зоне солнцеподобной звезды. Вполне вероятно, что на Kepler-186 f есть вода в жидком состоянии. По размеру инозвездная планета напоминает Землю.

«Пока нам известна только одна планета, на которой существует жизнь – это Земля. Если мы хотим найти жизнь вне Солнечной системы, нам надо сосредоточить свои наблюдения на планетах земного типа. То, что мы нашли экзопланету, по размеру напоминающую Землю и расположенную в обитаемой зоне – это большой шаг вперёд», - прокомментировала открытие Kepler-186 f Элиза Кинтана из проекта по поиску внеземных цивилизаций и возможному вступлению с ними в контакт, работающая в исследовательском центре НАСА имени Эймса.

HD 209458 b

NASA, European Space Agency, Alfred Vidal-Madjar (Institut d’Astrophysique de Paris, CNRS)

HD 209458 b, известная также как Осирис, – первая экзопланета, которая была обнаружена за счёт небольшого снижения яркости звезды, вызванного прохождением планеты по её диску (транзитом). Благодаря этим наблюдениям ученые смогли определить характеристики HD 209458 b и начали применять этот метод для измерения параметров других планет.

Ученые заметили, что из-за чрезвычайно маленького расстояния до звезды HD 209458 b постепенно испаряется под воздействием тепла и звездного ветра. По этой причине эта экзопланета и получила второе имя Осирис (аллюзия на древнеегипетский миф, в котором Сет разрубил тело своего брата Осириса на части, чтобы тот не мог вернуться к жизни).

Планеты звезды Kepler-11

NASA/JPL-Caltech

Шесть экзопланет, обращающиеся вокруг звезды Kepler-11, – это первая планетная система, обнаруженная космической обсерваторией НАСА транзитным методом. Ученые установили, что орбиты всех шести планет располагаются очень близко друг к другу – так, орбиты первых пяти планет могли бы уместиться внутри орбиты Меркурия.

Благодаря открытию экзопланет звезды Kepler-11 астрономы поняли, что небольшие планетные системы, схожие с нашей, могут быть распространённым явлением.

NASA/JPL-Caltech

Kepler-16 b – это первая экзопланета, обнаруженная у двойной звезды. Планета необычна ещё и тем, что её орбита меньше радиуса, который считался внутренней границей для формирования планет в системе двойной звезды.

Kepler-16 b часто сравнивают с Татуином – планетой-пустыней из «Звёздных войн», также вращающейся вокруг двойной звезды. В киноэпопее Татуин была местом, где собирались контрабандисты и гангстеры всех мастей.

NASA/JPL-Caltech

51 Пегаса b – как раз та самая первая обнаруженная экзопланета. У 51 Пегаса b есть прозвище - «Беллерофонт», полученное в честь древнегреческого героя, укротившего коня Пегаса (аллюзия на созвездие Пегаса, в котором находится материнская звезда экзопланеты).

CoRoT 7 b

ESO/L. Calçada

CoRoT 7 b – первая открытая экзопланета, относящаяся к классу скалистых . К суперземлям относятся планеты, чья масса превышает массу Земли, но значительно меньше массы газовых гигантов – крупных планет с небольшой плотностью и кратким периодом суточного вращения (в Солнечной системе к таким планетам причисляют Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун).

Обнаружение CoRoT 7 b показало, что вне нашей системы существуют планеты, по характеристикам напоминающие Землю. Возможно, некоторые суперземли окажутся обитаемыми.

NASA/Ames/JPL-Caltech

По мнению учёных из НАСА, Kepler-22 b – экзопланета, аналогов которой нет в нашей Солнечной системе. Газовый гигант находится в обитаемой зоне, и, возможно, на его поверхности есть вода. Радиус Kepler-22 b составляет 2,4 радиуса Земли. Астрономы не исключают, что на экзопланете может существовать жизнь.

NASA/Kepler Mission/Dana Berry

Kepler-10 b – одна из самых маленьких экзопланет, а также первая известная «железная экзопланета», состоящая, прежде всего, из насыщенного железом ядра с последующим тонким слоем мантии, либо без мантии.

Учёные полагают, что на поверхности Kepler-10 b может находиться океан из лавы.

Планеты звезды Kepler-444

Tiago Campante/Peter Devine

Звезда Kepler-444 и планеты, вращающиеся вокруг неё, – старейшая из известных система планет, похожих на Землю. Эта система примерно вдвое старше Солнечной. По мнению учёных, формироваться почти сразу после Большого Взрыва.

Когда Солнце только родилось, система Kepler-444 уже была старше, чем наша Солнечная система сейчас.

55 Рака e

NASA/JPL-Caltech

55 Рака e – суперземля, которая обращается вокруг своей звезды за 17 часов 41 минуту. Планета в 8 раз тяжелее Земли и расположена к звезде ближе, чем Меркурий расположен к Солнцу. При вращении 55 Рака е всегда повернута к своему «солнцу» только одной стороной.

Астрономы говорят, что 55 Рака е – первая скалистая экзопланета, на которой замечены резкие перепады температуры. Поверхность планеты является скорее всего безводной.

HD 189733 b

NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

HD 189733 b – одна из самых изученных экзопланет. По размеру она близка к Юпитеру и принадлежит к классу . Именно для HD 189733 b впервые удалось составить карту температуры на поверхности.

HD 189733 b является одной из самых «горячих» экзопланет, обнаруженных на сегодняшний день.

Система PSR B1257+12

NASA/JPL-Caltech

PSR B1257+12 удивительна тем, что планеты в этой системе вращаются вокруг нейтронной звезды – звёздных остатков, являющихся результатом гравитационного коллапса массивной звезды во время взрыва сверхновой. Система PSR B1257+12 доказывает, что планеты можно обнаружить где угодно – даже у «обломков» звезды.

Планеты звезды K2-3

ESO/M. Kornmesser/Nick Risinger/ L. Calcada

K2-3 – звезда типа красный карлик, вокруг которой вращаются три планеты типа суперземель. Ученые из НАСА полагают, что условия на этих экзопланетах могут быть пригодны для существования жизни.

Планеты звезды HR 8799

NRC-HIA, Christian Marois, Keck Observatory

HR 8799 – первая звезда, у которой было обнаружено сразу несколько экзопланет методом прямого наблюдения. Вокруг звезды вращаются как минимум три планеты. Орбиты дальних планет HR 8799 находятся в пределах протопланетного диска – околозвёздного диска, из которого впоследствии образуются планеты. Это один из самых массивных дисков, открытых вокруг звезды, находящейся в пределах 300 св. лет от нас.

Планеты звезды Kepler-36

Две планеты, вращающиеся вокруг звезды Kepler-36, обладают самыми огромными орбитами из зафиксированных на сегодняшний день. При этом их орбиты расположены аномально близко друг к другу.

Вполне вероятно, что Kepler-36 является субгигантом – звездой, в ядре которой иссякло водородное топливо.

NASA/JPL-Caltech

HD 114762 b была открыта в далёком 1989 году – за 6 лет до обнаружения первой «официальной» экзопланеты. Но объект посчитали коричневым карликом - инфракрасной звездой с массой меньше 8% массы Солнца, в недрах которой невозможно термоядерное горение обычного водорода.

NASA/Ames/JPL-Caltech

Kepler-452 b – экзопланета, которую из-за сходства с Землёй иногда называют «Земля 2.0». Kepler-452 b – первая планета околоземного размера, обнаруженная в обитаемой зоне похожей на Солнце звезды спектрального класса G2.

По мнению учёных, «двойник Земли» входит в список потенциально жизнепригодных экзопланет.

NASA/JPL-Caltech/UCSC

Астрофизики считают, что HD 80606 b «не стесняется своих эмоций» - на ней постоянно возникают штормы и дуют сильнейшие ветра.

Экзопланета находится в созвездии Большой Медведицы и обращается вокруг своей звезды за 111 дней по сильно вытянутой орбите.

Планеты звезды WASP-47

NASA/JPL-Caltech

Планетная система WASP-47 уникальна тем, что только в ней находится «горячий юпитер» с близко расположенными к нему планетными компаньонами.

Планета звезды OGLE-2005-BLG-390

NASA, ESA and G. Bacon (STScI)

Планета звезды OGLE-2005-BLG-390 рассматривается учеными как первая суперземля, состоящая в основном изо льда.

Экзопланета совершает оборот вокруг своей материнской звезды за 3500 дней.

Источники:

• 20 Intriguing Exoplanets
• 20 Intriguing Exoplanets – Part 2 // NASA Jet Propulsion Laboratory