10 экзопланет, пригодных для жизни: названия, свойства, классы

Ни для кого не секрет, что в Солнечной системе всего 8 планет. Однако, что мы знаем про другие звездные системы? В них тоже есть свои планеты, которые носят название “экзопланеты”. Причем некоторые из них пригодны для жизни! Открыты они были гораздо позже, чем планеты нашей системе и ученые продолжают фиксировать все новые и новые экземпляры. Узнаем все про необычные экзопланеты!

Что такое экзопланеты

Экзопланеты – это планеты, не относящиеся к Солнечной системе. Они вращаются вокруг собственных звезд, которые оставляют на них собственный след.

О гипотезах происхождения Земли читайте в отдельном материале.

Общие свойства экзопланет

По мере развития программы по обнаружению экзопланет, ученые находят их у все большего количества звезд. Однако, из-за сложности обнаружения, зачастую установить, сколько экзопланет у каждой звезды затруднительно. 

В первую очередь программа нацелена на обнаружение планет-гигантов, однако, подавляющее меньшинство изученных на данный момент звездных систем имеют такую планету. Ученые предположили, что большинство планет все же имеют гораздо меньший размер и более схожи с Землей или Марсом, чем с таким гигантом, как Юпитер. 

Также большинство планет в исследуемых системах, вероятно, имеют довольно большую орбиту. Эта теория основана на статистике, согласно которой, лишь в 20% систем обнаружена хотя бы одна планета-гигант, а еще 40% доказано или теоретически имеют на орбите меньшие планеты.

Непрекращающийся поиск и исследование экзопланет питают надежду на обнаружение следов внеземных цивилизаций. И хотя возможность того, что какая-либо из планет окажется обитаемой, зависит от множества факторов, по оценкам ученых, в одном только Млечном пути может находиться до 11 миллиардов пригодных для жизни планет.

Температура и состав экзопланет

Температура на любой планете зависит от того, сколько световой энергии она получает от звезды. На это влияют такие факторы, как размер самой планеты, ее отражающая способность и удаленность от звезды.

Планеты с низкой плотностью состоят в основном из газов и летучих веществ. Если плотность средняя, то есть вероятность, что на планете есть вода. А такие планеты, как Земля, имеют высокую плотность. Их поверхность преимущественно скалистая, но также не исключено и присутствие льда.

Наличие у планеты атмосферы и ее состав также могут быть зафиксированы при помощи приборов. Так возле многих планет были обнаружены различные газы, такие, как углекислый газ, водяной пар и метан.

Физические характеристики экзопланет

Большинство первых открытых планетарных систем имели лишь несколько планет с небольшими орбитами и быстрым циклом вращения. Большинство из них были планетами-гигантами, но при этом вращались на орбитах даже меньших, чем орбита Меркурия.

По мере развития технологий, ученые совершенствовали свои методы по обнаружению экзопланет и сейчас им удалось обнаружить планетарные системы, схожие с Солнечной. Но в большинстве из них гигантские планеты занимают приближенные к звезде орбиты, что существенно отличает их от нашей системы.

В последние 15 лет ученым все чаще удается фиксировать планеты, по массе и размеру приближенные к Земле.

Изучение экзопланет перевернуло представление ученых о формировании планетных систем. Считается, что гиганты, находящиеся на близких к звезде орбитах были сформированы гораздо дальше, однако, по мере образования и роста массы, сместились ближе. На это указывает и взаимосвязь между составом планеты и массой ее родительской звезды. Согласно этой гипотезе, чем тяжелее звезда, тем больше в составе ее планет тяжелых металлов.

Классы экзопланет

В настоящее время число открытых экзопланет превысило 5000. Ученые находят их в совершенно разных звездных системах.

Все они делятся на 4 класса:

1. Газовые гиганты – планеты, по размеру и массе схожие с Юпитером и Ураном, но могут не иметь колец.
2. Так называемые “Нептуновы миры”. По плотности они также больше схожи с газовыми гигантами, но при этом гораздо меньшего размера.
3. Планеты класса “Суперземля” по плотности схожи с нашей планетой. По размерам и массе они больше Земли, но меньше, чем Нептун.
4. Земной тип – наиболее привлекательный для изучения. Свойства этих экзопланет (масса, размер, плотность) во многом схожи со свойствами Земли.

Как ищут и находят новые экзопланеты

Еще совсем недавно открытие экзопланет в других звездных системах было практически невыполнимой задачей для ученых. Из-за ничтожного размера и отсутствия собственного свечения, большинство планет просто теряются возле звезд.

Даже сейчас чтобы зафиксировать предполагаемую планету, астрофизикам приходится использовать доступное оборудование на пределе возможностей.

Инструменты поиска

Обнаружить планеты в других системах только при помощи телескопа практически невозможно из-за того, что свет собственных звезд затмевает их. На сегодняшний день непосредственно наблюдались лишь около десятка экзопланет, размеры которых гораздо превосходили размер Юпитера и находившиеся на далеких от звезд орбитах.

Поэтому, для проведения исследований помимо наземных обсерваторий ученые используют несколько орбитальных спутников. Самые известные из них – “TESS” и “Кеплер”.

“TESS” был запущен на орбиту именно с целью открытия и наблюдения за экзопланетами в 2018 году. Для этого он использует транзитный метод сканирования.

“Кеплер” – самый старый спутник, задействованный в работе с экзопланетами. Он был запущен на орбиту Земли в 2009 году и имеет собственный телескоп с радиусом зеркала около 1 метра. С его помощью ученые наблюдают за более, чем 600 планетами, по размеру схожими с Землей.

Кроме спутников в проекте задействован и самый успешный земной телескоп “SuperWASP”. Две его обсерватории расположены в США и Южной Африке. Только с его помощью было найдено не менее 70 экзопланет.

Применяемые методы поиска

Помимо метода прямого наблюдения, который малоэффективен для наблюдения за экзопланетами, ученые используют еще 5 методов обнаружения экзопланет:

1. Метод Доплера представляет собой измерение скорости вращения звезды. Он не подходит для поиска мелких планет (массой всего несколько масс Земли), так как они недостаточно влияют на движение звезды. Также с его помощью не получится определить планету, которая вращается слишком медленно (более 10 лет на оборот). Метод основан на том, что планета, двигаясь вокруг звезды, воздействует на ее магнитное поле и приводит ее в движение. Это “раскачивание” также называется доплеровским смещением. Далее путем расчетов астрофизики определяют амплитуду, с которой движется пара (звезда и планета), а также скорость самой планеты, ее массу и скорость движения. Также по наблюдениям можно определить форму орбиты и ее направление по отношению к земле. Этот метод самый распространенный, так как дает наибольший спектр данных об экзопланете.
2. Транзитный метод основан на измерении яркости звезды. Когда планета проходит на фоне звезды, то частично загораживает ее. Изменения в световом потоке фиксируются приборами, после чего проводится анализ. В результате измерений можно узнать не только размер планеты, но и есть ли у нее атмосфера. В сочетании с предыдущим методом позволяет определить плотность вещества. Обнаружить таким способом можно только те планеты, орбиты которых направлены к земле. Также является вторым по эффективности способом, с его помощью было обнаружено почти 200 экзопланет.
3. Метод гравитационного микролинзирования. Хоть эта методика и не самая результативная, она позволяет определять наиболее удаленные и небольшие (вплоть до размера Земли) планеты. Ее смысл заключается в том, что между наблюдаемой звездной системой и наблюдателем должна находиться еще одна звезда, играющая роль линзы, ее магнитное поле фокусирует свет, исходящий от звезды. Однако, если у самой звезды-линзы есть планеты, это может нарушить ахроматичность. Таким способом было обнаружено уже 13 экзопланет.
4. Астрономический метод. Несмотря на то, что его вполне можно использовать для нахождения планет, к нему прибегают в основном для уточнения массы уже найденных тел. Сам метод заключается в измерении вращения звезды под действием гравитации самой планеты. Он неэффективен для планет с большой орбитой или незначительной массой. 
5. Радионаблюдение пульсаров. Планеты, вращающиеся вокруг пульсаров хоть и редкость, но уже доказанный факт. На данный момент обнаружено уже по крайней мере 5 таких экзопланет. Из-за того что пульсар сам по себе является мощным источником радиоизлучения, если на его орбите находится планета, то сигнал будет искажен. Однако, для того, чтобы этот способ сработал, необходимо, чтобы планета находилась между самим пульсаром и Землей, что значительно ограничивает возможности поиска.

10 пригодных для жизни экзопланет

На данный момент ученые нашли уже несколько тысяч экзопланет. И хотя это лишь малая часть от всех планет во вселенной, по мнению специалистов, жизнь на некоторых экзопланетах вполне может существовать.

Тау Кита Е

Эта экзопланета получила свое название от родительской звезды Тау Кита. Она находится в 12 световых годах от земли. Тау Кита Е – пятая по удаленности от звезды в своей системе. Ее масса превосходит земную более, чем в 6 раза, а размер – примерно в 2,5 раза, что позволяет классифицировать ее как Суперземлю. Система экзопланет звезды состоит из 6 планет, но только одна из них потенциально пригодна для жизни.

Из-за недостаточного количества информации, ученые пока не могут с уверенностью предположить, какая атмосфера у этой планеты. Но если допустить, что она схожа с земной, то средняя температура на планете – около -40 градусов. Это делает ее пригодной для существования холодолюбивых организмов. Если же атмосфера планеты более плотная, то температура на ней может повыситься до 0–50 градусов, а этого достаточно для формирования сложных органических видов.

Кеплер 438b

Удалена от Солнечной системы на 470 световых лет. Звезда этой экзопланеты по своей массе и яркости в 2 раза меньше Солнца.

Однако, главная ее проблема заключается в том, что ее звезда – это красный карлик, который периодически выбрасывает в космос колоссальные потоки ультрафиолетового излучения, из-за чего страдает как атмосфера планеты, так и ее поверхность.

GJ 667C E

Эту планету относят к классу Суперземель из-за ее массы, которая в более, чем 3 раза превышает земную. Она удалена от Солнечной системы на 23 световых года. И хотя планета не получает того количества энергии от звезды, какое получает Земля от Солнца, ученые предполагают, что при достаточном содержании в атмосфере углекислого газа, есть вероятность, что на планете существует вода в жидком состоянии.

Кеплер 186f

Система звезды Kepler-186 находится на удалении в 492 световых года от Солнечной системы. Из всех пригодных для жизни планет эта имеет самый близкий к земному радиус. Чтобы обнаружить ее потребовалось 3 года непрерывных наблюдений.

Звезда Kepler-186 гораздо меньше солнца и ее свет в 25 раз тусклее. Из-за этого ее планеты расположены гораздо ближе, чем в нашей системе. Орбита планеты Кеплер 186f лишь немного больше орбиты Меркурия, однако, она входит в так называемую обитаемую зону. Ее положение относительно звезды близко к расположению Марса в Солнечной системе.

Пока что ученым не удалось определить массу и плотность этой планеты, поэтому она может варьироваться от 0,32 до  3,77 масс Земли.

В последние годы ученые все увереннее предполагают, что на планете могут быть сезоны, подобные земным. Это не только делает ее пригодной для жизни, но и значительно повышает шансы на то, что у планеты есть собственные обитатели.

Кеплер 62f

В созвездии Лира в 1200 световых лет от Солнца есть звезда, называемая Kepler-62. Эта планета вращается именно вокруг нее. Кеплер 62f всего в 1,5 раза больше Земли. Примечательно то, что в этой звездной системе есть сразу две планеты, условия на которых похожи на земные. Предположительно на планете есть атмосфера, которая способствует поддержанию комфортной для жизнедеятельности температуры. 

Каптейн b

Одна из наиболее изученных экзопланет на настоящий момент. Она вращается вокруг звезды Каптейна, удаленной от нас на 13 световых лет. Ей присвоен класс Суперземли. Известно, что на ее поверхности температура сохраняется в пределах от -50 до 10 градусов, что вполне пригодно для неприхотливых форм жизни.

Однако, у ученых есть основания предполагать, что у планеты достаточно плотная атмосфера, которая равномерно распределяет тепло по поверхности планеты, не давая неосвещенной стороне охлаждаться ниже точки росы.

Вольф 1061c

Как и большинство потенциально пригодных для жизни экзопланет, Вольф 1061с – это Суперземля. Она расположилась в созвездии Змееносца в 14 световых годах от Солнечной системы. 

Орбита планеты располагается почти на самом краю обитаемой зоны и приближена к звезде. Это может означать, что Вольф 1061с не вращается вокруг собственной оси и постоянно повернута к звезде только одной своей стороной. Несмотря на это, существуют предположения, что линия перехода со светлой стороны планеты в тень вполне может быть пригодна для жизни, или даже обитаема.

Глизе 667C f

Звезда Глизе 667 расположена в 23 световых годах от Земли. Планета Глизе 667С f на ее орбите находится в самом центре обитаемой зоны звезды и вращается вокруг нее со скоростью 39 дней/оборот. 

Kepler-442 b

Эта планета находится в 1120 световых годах от Земли. Его звезда почти в 2 раза меньше солнца, но сама планета в 1,3 раза превосходит размеры земли. Хотя Kepler-442 b, как и ее звезда, еще совсем мало изучена, степень ее освещенности и удаленность от звезды очень похожи на Земные, поэтому ученые полагают, что она вполне может быть пригодна для жизни.

Глизе 667С с

Одна из самых близких к Земле пригодных для жизни экзопланет. Она находится всего в 23 световых годах от нашей системы.

Ученые предполагают, что температура на этой планете может быть приближена к земной, но в отличии от нашей планеты, Глизе 667С с не вращается вокруг собственной оси и постоянно повернута к звезде только одной своей стороной. 

Другие известные экзопланеты

Помимо пригодных для жизни, среди экзопланет есть настоящие рекордсмены, на которых тоже стоит обратить внимание:

• SWEEPS-11 – самая удаленная от Солнечной системы экзопланета. Она находится на расстоянии 27 700 световых лет. И хотя на данный момент ученые пытаются подтвердить предположительное существование планеты в 3 700 000 000 световых лет от Солнца, SWEEPS-11 остается самой далекой из подтвержденных.
• Проксима Центавра b – ближайшая к Земле экзопланета. Расстояние до нее – всего 4,25 световых лет.
• OGLE-2016-BLG-1195Lb – представляет собой цельный кусок льда. Не только ее поверхность, но и внутренняя часть планеты состоят целиком из водяного льда. Этому способствует и тот факт, что температура на планете не поднимается выше –190 градусов.
• На KELT-9b же все наоборот. Средняя температура поверхности планеты около 4,5 тыс градусов (всего на 1000 меньше, чем на поверхности Солнца). Ученые уверены, что со временем под действием такой температуры планета уничтожит саму себя.
• GJ 1214b – планета, поверхность которой целиком покрыта водой. По предварительным анализам ученых, глубина дна планеты может достигать более 1,5 тыс км (для сравнения: Марианская впадина – 11 км).
• Кеплер-16b – планета, вращающаяся одновременно вокруг двух звезд. Ученым пока не удалось объяснить этот феномен.
• PSR J1719-1438 b – планета, целиком состоящая из алмаза.