Планеты, которые нам не следует пытаться колонизировать. Методы регистрации экзопланет

– планеты за пределами Солнечной системы: обнаружение и характеристика, первые открытия, классификация, методы поиска, список, Кеплер и Джеймс Уэбб.

Экзопланетами называют миры, расположенные вне нашей Солнечной системы. За последние 20 лет были найдены тысячи чужих планет при помощи мощного космического телескопа Кеплер НАСА. Все они отличаются по размерам и орбитам. Некоторые – гиганты, вращающиеся очень близко, а другие – ледяные или же скалистые. Но космические агентства сосредоточены на конкретном виде. Они ищут экзопланеты размера Земли и с расположением в зоне обитаемости.

Зона обитаемости – идеальная дистанция между планетой и звездой, позволяющая поддерживать нужную температуру для образования жидкой воды. Первые наблюдения основывались только на балансе тепла, но сейчас учитываются и прочие факторы, вроде парникового эффекта. Конечно, это «размывает» границы зоны.

В августе 2016 года ученые заявили, что нашли подходящий кандидат в экзопланеты земного типа возле звезды Проксима Центавра. Новый мир назвали Проксима b. Он превосходит Землю по массивности в 1.3 раза (скалистый). Отдален от звезды на 7.5 миллионов км, а на орбиту тратит 11.2 дней. Это значит, что планета заблокирована – всегда повернута к звезде одной стороной (как в случае с земным спутником).

Ранние открытия экзопланет

Хотя официально наличие экзопланет не подтверждали до 1990-х годов, астрономы знали, что они там есть. И это не строилось на фантазиях и сильном желании. Достаточно было посмотреть на медлительность вращения нашей звезды и планет.

Ученые владели главным механизмом – история появления Солнечной системы. Они знали, что существовало газовое и пылевое облако, не выдержавшее давления собственной гравитации и рухнувшее в себя. В момент крушения появилось и . Сохранение углового момента обеспечило ускорение для будущей звезды. Солнце вмещает 99.8% массы всей системы, а у планет – 96% момента движения. Поэтому исследователи не уставали удивляться медлительности нашей звезды.

Они начали искать исключительно звезды, напоминающие нашу. Но ранние находки в 1992 году неожиданно привели к пульсару (мертвая звезда с быстрой скоростью вращения после взрыва сверхновой) – PSR 1257+12. В 1995 году обнаружился первый мир – 51 Пегаса b. По размеру напоминал , но располагался ближе к своей звезде. Это было удивительное и шокирующее открытие. Но прошло 7 лет, и мы нашли новую планету, намекающую на то, что Вселенная богата на миры.

В 1998 году команда из Канады заметила мир образца Юпитер возле Гамма Цефея. Но ее орбитальный путь был намного меньше, чем у Юпитера, и ученые не претендовали на исследование находки.

Методы регистрации экзопланет

Астрофизик Сергей Попов о транзитных планетах, явлении гравитационного линзирования и телескопе Gaia:

Бум на данные экзопланет

Первые открытые экзопланеты представляли собою газовых гигантов (как Юпитер). Тогда ученые использовали методику лучевых скоростей. Она вычисляла уровень «раскачивания» звезды. Этот эффект создавался, если рядом с ней были планеты. Крупные экземпляры имеют большую массивность, а потому их присутствие обнаружить проще.

Перед тем как вступить в активное исследование экзопланет, земные инструменты умели измерять движение звезд до км/с. Это слишком слабо, чтобы уловить колебание, вызванное планетой. Сейчас существует более тысячи найденных миров, обнаруженных космическим телескопом Кеплер. Оказался на орбите в 2009 году и охотился 4 года. Он вышел на новую методику – «транзит». То есть, измеряет уровень уменьшения яркости звезды в момент, когда перед ней появляется планета и затеняет. Ниже показана схема, где сопоставляются методы поиска и количество открытых экзопланет.

В 2014 году появилась еще одна техника – «тест на множественность», способный ускорять процесс подтверждения кандидатуры в экзопланету. Базируется на орбитальной устойчивости. Большинство звездных транзитов связаны с наличием на орбите малых планет. Но многократно затмевающие звезды могли имитировать этот эффект и выгонять друг друга гравитацией из системы.

Горячие Юпитеры

Это газовые гиганты, напоминающие массу Юпитера, но совершающие обороты слишком близко к звезде-хозяину. Из-за этого происходит резкий скачок температуры (7000°C). Для ученых было настоящим сюрпризом обнаружить, что этот вид довольно распространен, так как ранее полагали, что такие планеты должны вращаться во внешней линии.

Пульсарная планета

Такие объекты совершают орбитальные проходы вокруг нейтронных звезд – остаточные ядра крупных звезд, то есть, все, что сохранилось после взрыва сверхновой. Нет сомнений, что ни одна планета не переживет такое событие, поэтому они формируются уже после.

Эти объекты по параметрам и химическому составу напоминают нашу и вращаются в зоне обитания (идеальная дистанция к звезде, позволяющая сохранять воду в жидком состоянии). Они ценны для обнаружения, так как могут располагать жизнью.

Суперземля

Это скалистые планеты, превосходящие земную массу в 10 раз. Сама приставка «супер» намекает лишь на характеристики размера, а не какие-то планетарные особенности. Поэтому среди них встречаются и газовые карлики. Первыми найденными суперземлями были два объекта, совершающих обороты вокруг пульсара PSR B1257 + 12.

Сверхземли

Астрофизик Сергей Попов о многообразии планет Солнечной системы, свойствах сверхземель и составе экзопланет:

Эксцентрические планеты

В нашей , планеты по большей части имеют довольно равномерные круговые орбиты. Однако, экзопланеты, найденные до сих пор, могут иметь гораздо более эксцентричные орбиты, двигаясь то близко, то в отдаление от звезды. Если идеальный круг имеет значение эксцентриситета равное ноль, то примерно половина экзопланет имеет эксцентриситет 0,25 или более.

Эти эксцентричные орбиты могут привести к довольно экстремальным тепловым волнам. Например, HD 80606b, которая примерно в четыре раза больше Юпитера и находится на расстоянии примерно в 200 световых лет от Земли, имеет эксцентриситет примерно 0,93. Таким образом, орбитальное расстояние HD 80606b меняется в промежутках от орбитального расстояния Земли до орбитального расстояния Меркурия.

Газовые и ледяные гиганты

К газовым относят те, что напоминают Юпитер и Сатурн. Из элементов присутствуют водород и гелий, окружающие скалистое или металлическое ядро. У ледяных, вроде Нептуна и Урана, намного меньше этих элементов, зато заметны более тяжелые. К этим типам относятся примерно 2/3 найденных экзопланет.

Планета-океан

Эти объекты полностью укрыты водным слоем. Скорее всего, с самого начала это были ледяные миры, появившиеся на большой удаленности от звезды. Но что-то заставило их приблизиться. Температура поднялась и лед трансформировался воду.

Хтоническая планета

Изначально были газовыми гигантами, которым не повезло подойти слишком близко к звезде. Из-за этого атмосферы выгорела, оставив лишь металлическое или скалистое ядро. На поверхности может течь лава. Суперземли и хтонические планеты похожи, поэтому их иногда путают.

Планета-сирота

Их еще называют «сиротами», так как не располагают главной звездой. Находятся в изоляции, потому что по какой-то причине их выбросило из системы. Ученым удалось найти всего несколько примеров, но полагают, что этот тип распространен.

Земные приборы активно работают над поиском. У нас есть MOST и TESS НАСА, CHEOPS (Швейцария) и спектрограф HARPS. Не стоит забывать о телескопе Спитцер. Он идеален тем, что настроен на инфракрасный диапазон и способен вычислять экзопланеты по температуре и даже характеризовать атмосферные показатели. Ниже представлен список экзопланет, пригодных для жизни.

Известные экзопланеты

Мы располагаем двумя тысячами планет за пределами Солнечной системы, поэтому сложно выбрать несколько примеров. Конечно, выделяются небольшие и расположенные в зоне обитания. Но стоит вспомнить еще 5 объектов, способствующих нашему пониманию эволюционного планетарного пути.

- 51 Пегаса b – первая найденная планета, обладающая половиной массы Юпитера. Ее орбитальный путь приравнивается к маршруту Меркурия. Удаленность от звезды мала, поэтому находится в заблокированном состоянии (одна сторона всегда повернута к звезде).

- 55 Рака e – суперземля возле звезды, чья яркость позволяет наблюдать ее невооруженным глазом. Это очень хорошо, так как дает ученым возможность исследовать детали чужой системы. На один орбитальный проход уходит 17 часов и 41 минута. Объект может обладать алмазным ядром и большим количеством углерода.

- WASP-33b – интересная планета с заметной защитной оболочкой. Речь идет о стратосфере, впитывающей видимое и ультрафиолетовое свечение звезды. Ее нашли в 2011 году. Орбитальное движение противоположно звездному, что создает ощутимые вибрации.

- HD 209458 b – первая, которую удалось найти при помощи звездного транзита в 1999 году. Она также стала первой, у которой выявили атмосферную характеристику вместе с температурными показателями и отсутствием облачных формирований.

- HD 80606 b – считалась самой необычной планетой из-за странностей в орбите (будто проход кометы Галлея вокруг нашей звезды). Скорее всего, на это влияет еще одна звезда. Нашли в 2001 году. Изучите список экзопланет земного типа с указанием звезды-хозяина и расстояния от Солнца.

Список ближайших экзопланет земного типа

Имя	Изображение	Жизнепригодность	Звезда	Расстояние от Солнца
Альфа Центавра B b	1	Предполагаемая температура поверхности: 1200 °C	Альфа Центавра B	4,37
Gliese 876 d	2	Предполагаемая температура поверхности: 157-377°C	Gliese 876	15
Gliese 581 e	3	Из-за слишком высокой температуры скорее всего не имеет атмосферы	Gliese 581	20
Gliese 581 c	4	Сомнительна. Скорей всего находится вне обитаемой зоны	Gliese 581	20
Gliese 581 d	5	Возможная психропланета. Находится внутри обитаемой зоны	Gliese 581	20
Глизе 667 Cc	6	Возможная мезопланета	Gliese 667C	22
61 Девы b	7		61 Девы	28
HD 85512 b	8	Возможная Термопланета. Считалась наиболее жизнепригодной экзопланетой до открытия Глизе 667 Cc.	HD 85512	36
55 Cancri e	9	Слишком высокая температура из-за близости к звезде	55 Cancri	40
HD 40307 b	10	Слишком высокая температура из-за близости к звезде	HD 40307	42
HD 40307 c	11	Слишком высокая температура из-за близости к звезде	HD 40307	42
HD 40307 d	12	Слишком высокая температура из-за близости к звезде	HD 40307	42

Посмотрите увлекательные видео про экзопланеты, чтобы исследовать их строение, внутренний состав, классификацию, особенности атмосферы и расположение в зоне обитаемости.

Внутреннее строение экзопланет

Астрофизик Сергей Попов о веществах планетарных недр, типах экзопланет и зависимости плотности от размера:

Атмосферы экзопланет

Астрофизик Сергей Попов о способах изучения атмосферы, структуре внешних слоев газовой оболочки планет и горячих юпитерах:

Зона обитаемости

Астрофизик Сергей Попов о параметрах зоны обитаемости, парниковом эффекте и перспективах поиска жизни на экзопланетах:

Как искать экзопланеты?

Как удается найти мир, по размеру напоминающий нашу планету, если он скрывается за десятками световых лет? И насколько сложно отыскать экзопланету земного типа с потенциалом для жизни? Вся грандиозность поставленной проблемы становится понятнее, если вспомнить, что крупные звезды кажутся всего лишь небольшими яркими точками. Некоторые даже в мощные телескопы не удается разглядеть.

Планеты достигают лишь небольшой части от звездной массы. Из-за этого ядерный синтез не активируется. В таком случае миры очень крошечные и темные, что еще больше усложняет работу исследователей. Приплюсуйте к этому и тот момент, что планеты обнаруживаются рядом с яркими звездами, часто закрывающие их своим свечением.

Но для ученых нет ничего невозможного и они всегда находят обходные пути. Если планету нельзя увидеть в прямое наблюдение, то остаются приметные звезды, которые влияют на орбитальный путь планеты. В начале 20-го века астрономы выявили конкретные критерии поиска, но только в последнее время телескопы достигли нужной чувствительности, чтобы применить их на практике и не ошибаться. Какие же есть методы? Перечислим их:

С развитием техники ученым удается открывать все больше экзопланет, чье количество начинает исчисляться уже тысячами. Именно поэтому важно уметь группировать объекты, чтобы разбираться в характеристиках. Но у нас до сих пор мало информации о далеких планетах, поэтому само определение остается неточным.

Астрофизик Сергей Попов об открытии экзопланет, астрономическом спутнике «Кеплер» и спектральных измерениях

Спутники экзопланет

Астрофизик Сергей Попов об образовании Луны, методах регистрации спутников и потенциальной обитаемости экзолун:

Что собою представляет планета?

Давайте разберемся в том, что такое планета. В 2006 году вышел документ Международного астрономического союза (МАС), в котором говорилось, что объект для планетарного статуса должен соответствовать нескольким критериям:

совершает обороты вокруг Солнца;
обладает необходимой массой, чтобы закрепить круглую форму;
устранил мусор и чужеродные объекты с орбиты;

Эти условия появились только после того, как Майк Браун обратил внимание на несколько миров на окраине Солнечной системы. По размеру они напоминали . Пришлось пересмотреть определение и Плутон автоматически перенесли в категорию карликовых планет.

Важно отметить, что это решение не восприняли с энтузиазмом и одобрением. За Плутон заступались не только ученые, но и простые люди. Особенно сильно протестовал Алан Стерн. Он был главным исследователем миссии «Новые горизонты», посетившей Плутон в 2015 году. Он много раз заявлял, что «устранить чужеродные объекты» – слишком расплывчатое требование. Ведь на Земной орбите есть астероиды. Да и фото продемонстрировали сложный и интересный мир, на котором видны горы, замороженные озера и прочие планетарные атрибуты.

Но в МАС отказались что-то менять и сказали, что карликовые планеты представляют такой же научный интерес. Они также упомянули такие крупные тела, как и , на которых заметно много интересных особенностей.

В 2017 году Стерн и несколько других ученых предложили более усовершенствованное определение: «Планета – субзвездный массивный объект, лишенный ядерного синтеза и обладающий достаточной собственной гравитацией, чтобы сформировать сфероид».

Первую экзопланету заметили в 1992 году недалеко от PSR B1257+12 (пульсар). А вот планету у звезды главной последовательности (51 Пегаса b) обнаружили в 1995 году. С того момента телескопу Кеплер удалось отыскать тысячи «земных» планет и проживающих в зоне обитаемости (есть необходимые условия для того, чтобы вода сохранялась в виде жидкости).

Но он также выявил широкое разнообразие планет. Например, были распространены горячие юпитеры. Некоторые были невероятно древние. Достаточно вспомнить PSR 1620-26 b, которая уступает по возрасту Вселенной всего на миллиард лет. Есть те, кому не повезло проживать чересчур близко к звезде, и их атмосфера напоминает ад на Венере. Были найдены экземпляры, которым удается совершать обороты вокруг двух или даже трех звезд сразу.

Конечно, становится понятно, что при таком планетарном разнообразии очень сложно следовать единой системе классификации. Прежде всего исследователи учитывают предрасположенность к наличию жизни. Такие числятся в списке обитаемых экзопланет.

Вот только для этого нужно знать два параметра: массу и орбиту. К сожалению, современная техника все еще не обладает необходимой мощностью, чтобы изучать чужие атмосферы, если только объект не расположен близко и недостаточно крупный. Но все может измениться с появлением в 2018 году телескопа Джеймс Уэбб.

Многообразие планет

Астрофизик Сергей Попов о газовых и ледяных гигантах, системах двойных звезд и одиночных планетах:

Классификация экзопланет

Какие существуют типы экзопланет и что собою представляет классификация? Наверное, самая популярная та, которой пользовались в «Звездном Пути»: населенная планета – класс М. Следуя этой схеме, имеем:

D – планетоид или спутник, лишенный атмосферы.
H – непригодная для жизни.
J – газовый гигант.
К – есть жизнь или используются купольные камеры.
L – есть растительность, но нет животных.
M – наземная.
N – серная.
R – изгой.
T – газовый гигант.
Y – токсичная атмосфера и высокий температурный показатель.

Если взять научные схемы, то для распределения используют массу или разнообразие элементов. Массу получают на основе наблюдений в телескоп. Ее вычисляют по лучевой скорости, улавливаемой спектрографами. В таком случае, классификация выглядит так:

Малые планеты, спутники и кометы:

астероид: меньше 0.00001 земной массы.
меркурианский тип: от 0.00001 до 0.1 земной массы.

Земная группа (скалистые):

субтерран: 0.1-0.5 земной массы.
терран (земли): 0.5-2 земных масс.
супертерран: 2-10 земных масс.

Газовые гиганты:

Нептун: 10-50 земных масс.
Юпитер: 50-5000 земных масс.

Эволюция экзопланет

Астрофизик Сергей Попов об изменениях орбит планет, сверхземле в Солнечной системе и превращении звезды в красного гиганта:

Современные методы изучения экзопланет

Астрофизик Сергей Попов об открытии экзопланет, астрономическом спутнике «Кеплер» и спектральных измерениях:

Общее количество экзопланет в галактике Млечный Путь составляет более 100 миллиардов. Экзопланета - это планета, которая находится за пределами нашей солнечной системы. В настоящее время учеными открыта лишь малая их доля. О 10 самых невероятных планетах в этом посте.

Самая темная экзопланета - далекий, размером с Юпитер, газовый гигант TrES-2b.

Измерения показали, что планета TrES-2b отражает менее одного процента света, что делает ее чернее угля и естественно темнее любой из планет солнечной системы. Работа, посвященная этой планете, была опубликована в журнале Королевского Астрономического Общества Monthly Notices. Планета TrES-2b отражает меньше света даже чем черная акриловая краска, так что это поистине темный мир.

TrES-4

Самая большая планета из найденных во Вселенной - это TrES-4. Ее обнаружили в 2006 году, и располагается она в созвездии Геркулес. Планета под названием TrES-4 вращается вокруг звезды, которая находится на расстоянии около 1400 световых лет от планеты Земля.

Исследователи утверждают, что диаметр обнаруженной планеты практически в 2 раза (точнее в 1,7) больше диаметра Юпитера (это самая большая планета Солнечной системы). Температура TrES-4 около 1260 градусов по Цельсию.

COROT-7b

Год на COROT-7b длится чуть больше 20 часов. Неудивительно, что погода в этом мире, мягко говоря, экзотическая.

Астрономы предположили, что планета состоит из литой и твердой горной породы, а не из замороженных газов, которые непременно выкипит при таких условиях.Температура по словам ученых падает с +2000 С на освещенной поверхности до -200 С на ночной.

WASP-12b

Астрономы увидели космический катаклизм: звезда поглощает собственную планету, которая оказалась в непосредственной близости от нее. Речь идет об экзопланете WASP-12b. Она была обнаружена в 2008 году.

WASP-12b, как и большинство известных экзопланет, обнаруженных астрономами, является большим газообразным миром. Однако, в отличие от большинства других экзопланет, WASP-12b вращается вокруг своей звезды на очень близком расстоянии - немногим более 1,5 миллиона километров (в 75 раз ближе чем Земля от Солнца).

Огромный мир WASP-12b уже заглянул в лицо своей смерти, утверждают исследователи. Самая главная проблема планеты - ее размеры. Она выросла до такой степени, что не может удержать свою материю против сил гравитации родной звезды. WASP-12b отдает свою материю звезде с огромной скоростью: шесть миллиардов тонн каждую секунду. В этом случае планета будет полностью уничтожена звездой примерно через десять миллионов лет. По космическим меркам, это совсем немного.

Kepler-10b

С помощью космического телескопа астрономы смогли обнаружить самую маленькую каменистую экзопланету, диаметр которой составляет около 1,4 диаметра Земли.

Новая планета получила обозначение Kepler-10b. Звезда, вокруг которой она вращается, находится на расстоянии около 560 световых лет от Земли в созвездии Дракона и похожа на наше Солнце. Относясь к классу «суперземель», Kepler-10b находится на довольно близкой к своему светилу орбите, совершая оборот вокруг него всего за 0,84 земных суток, при этом температура на ней достигает нескольких тысяч градусов Цельсия. По оценке учёных, при диаметре в 1,4 диаметра Земли Kepler-10b имеет массу 4,5 земных.

HD 189733b

Объект HD 189733b представляет собой планету, размерами похожую на Юпитер, которая обращается вокруг своей звезды на расстоянии 63 световых лет от нас. И хотя эта планета размерами походит на Юпитер, из-за близости к своей звезде она значительно горячее, чем господствующий газовый гигант нашей Солнечной системы. Как и для других найденных горячих юпитеров, вращение этой планеты синхронизовано с ее орбитальным движением - планета всегда повернута к звезде одной стороной. Период обращения равен 2.2 земных дня.

Kepler-16b

Анализ данных о системе Kepler-16 показал, что открытая в ней в июне 2011 года экзопланета Kepler-16b вращается сразу вокруг двух звезд. Если бы наблюдатель мог оказаться на поверхности планеты, то он увидел бы, как восходят и заходят два солнца, совсем как на планете Татуин из фантастической саги «Звездные войны».

В июне 2011 года ученые объявили, что в системе находится планета, которая получила обозначение Kepler-16b. Проведя в дальнейшем детальное исследование, они установили, что Kepler-16b вращается вокруг двойной звездной системы по орбите, примерно равной орбите Венеры, и совершает один оборот за 229 дней.

Благодаря совместным усилиям астрономов-любителей, участвовавшим в проекте Planet Hunters, и профессиональных астрономов удалось обнаружить планету в системе из четырех звезд. Планета обращается вокруг двух звезд, вокруг которых в свою очередь обращаются еще две звезды.

PSR 1257 b и PSR 1257 c

2 планеты вращаются вокруг умирающей звезды.

Кеплер-36b и Kepler-36c

Экзопланеты Кеплер-36b и Kepler-36c - эти новые планеты обнаружены телескопом Кеплер. Эти необычные экзопланеты находятся поразительно близко друг к другу.

Астрономы обнаружили пару соседних экпланет с разными плотностями на орбитах очень близко друг к другу. Экзопланеты слишком близко к своей звезде и не находятся в так называемой "обитаемой зоне" звездной системы, то есть зоне, где жидкая вода может существовать на поверхности, но они интересны не этим. Астрономов удивило очень близкое соседство этих двух совершенно разных планет: орбиты планет находятся так близко, как никакие другие орбиты ранее открытых планет.

Экзопланеты или внесолнечные планеты - планеты, обращающиеся вокруг звезд за пределами Солнечной системы.

На конец июня 2015 года астрономы подтвердили существование 1931 экзопланеты, каждая из которых обращается вокруг звезд за пределами Солнечной системы. Еще 4500 экзопланеты имеют статус надежных кандидатов и более 10 тысяч - статус возможных кандидатов. Однако это только начало поисков. По самым скромным оценкам количество планет только в нашей галактике не должно быть менее 100 млрд. 10 млрд из них должны быть похожими на нашу Землю, из них в свою очередь около 500 миллионов находятся в обитаемой зоне своих звезд и теоретически способны поддерживать жизнь.

Только вдумайтесь в эти цифры: 500 млн потенциально обитаемых миров в одном только Млечном Пути! А сколько их в бесконечной Вселенной среди бесконечного множества галактик? Какое невообразимо большое разнообразие конфигураций звездных систем и типов экзопланет, а вполне возможно, и форм жизни ждут чтобы их открыли.

Как ищут экзопланеты?

Однако открыть новую внесолнечную планету не так то и просто. В сравнении со звездами они чрезвычайно малы и в лучшем случае способны лишь отражать незначительную часть света звезды, в худшем - темны как уголь. Поэтому все перспективные методы обнаружения экзопланет являются косвенными или непрямыми. Наиболее эффективный из них - транзитный, суть которого состоит в фиксировании изменения светимости звезды при проходе транзитом по ее диску экзопланеты. Этим метод пользуются орбитальный телескоп НАСА Кеплер и наземная роботизированная обсерватория SuperWASP, которые на данный момент являются безоговорочными лидерами по числу открытых внесолнечных планет.

1. Транзит экзопланеты по диску звезды. 2. Падение кривой блеска звезды, свидетельствующее о наличии планеты.

Методы поиска внесолнечных планет:

Транзитный метод

Метод Доплера (метод радиальных скоростей). Суть: регистрация минимальных красных (доплеровских) смещений спектра звезды, которые возникают в результате того, что по мере обращения планета как бы раскачивает звезду. Метод также позволяет определить многие орбитальные характеристики экзопланеты, а в сочетании с транзитным способом - ее плотность и массу.

Сочетание двух первых методов дает наилучшие результаты.

Гравитационное микролинзирование. Суть: между наблюдателем и объектом наблюдения должна находится массивная звезда, которая своим гравитационным полем фокусирует свет наблюдаемого объекта, т.е. выступать в роли гравитационной линзы. Если у звезды-линзы имеются планеты, то кривая ее блеска будет ассиметричной.

Астрометрия. Суть: фиксация изменений собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. В будущем с запуском новых инструментов на этот способ возлагаются большие надежды.

Радионаблюдение пульсаров. Если вокруг пульсара есть планеты, то излучаемый сигнал имеет колебательный характер.

Непосредственное (прямое) наблюдение. Пока напрямую возможно обнаружить исключительно большие, горячие и удаленные от своих солнц планеты. Ожидается, что передовой телескоп им. Джеймса Вебба изменит ситуацию в лучшую сторону.

Что касается статистики, то экзопланеты были найдены приблизительно у 10% звезд включенных в программы поиска.

Типы экзопланет

Если совсем утрировать, то можно сказать, что нет двух одинаковых звездных систем. Практически все обнаруженные конфигурации довольно сильно отличаются друг от друга и от Солнечной системы в частности. Соответственно и экзопланеты не всегда бывают похожими на знакомые нам 8 планет.

Классификация по элементному составу:

Железные

Силикатные

Углеродные

Водные или планеты-океаны

Монооксид углеродные

Водородные

Классификация по температуре поверхности / удалению от звезды:

Холодные - средняя температура поверхности ниже -50 °C.
Теплые. Как потенциально пригодный для жизни класс в свою очередь делятся на 3 подгруппы:

психропланеты - температура от −50 до 0 °C;
мезопланеты - температура от 0 до 50 °C;
термопланеты - температура от 50 до 100 °C;

Горячие - температура выше +100 °C

Классификация по размерам:

Миниземли - железные, силикатные, реже углеродные планеты, размером с Землю и меньше.
Суперземли - как правило, силикатные планеты, с массой от 2 до 10 масс Земли. На данный момент относятся к одним из наиболее распространенных.
Планеты-гиганты - крупные газовые и ледяные планеты, размером с Уран и больше.

Стоит также отметить, что существует зависимость размеров планеты от ее элементного состава: чем легче основные элементы, тем больше диаметр.

Кроме того, так сказать без классификации, выделяют такие типы экзопланет:

Горячий юпитер/нептун - крупная газовая планета размером с Юпитер/Нептун и больше, орбита которой расположена очень близко к звезде (менее 150 млн км).

Холодный юпитер/нептун - экзопланеты, похожие по своим физическим и орбитальным характеристикам на газовых гигантов Солнечной системы.

Рыхлая планета (сверхгорячий сатурн) - такие тела имеют очень низкую плотность (менее 0,5 грамм/см³) и очень близко расположены к светилу, вследствии чего их собственная гравитация не в силах противостоять тепловому расширению и размеры планеты увеличиваются. Самая известная рыхлая планета WASP-17b имеет плотность 0,1 грамм/см³, что ниже плотности пенопласта.

Хтоническая планета - горячий твердый остаток (ядро), возникший в результате улетучивания внешних слоев горячего юпитера/рыхлой планеты. Яркий пример - COROT-7 b - остаток газового гиганта, ныне представляющий собой постоянно бушующий лавовый океан с температурой около +2600°C.

Хтоническая планета COROT-7 b в представлении художника.

На данный момент самыми распространенными типами внесолнечных планет являются горячие нептуны, суперземли и горячие юпитеры. Однако причину подобного порядка можно списать на не совершенство методов обнаружения, поскольку землеподобные тела на современном оборудовании открыть пока достаточно сложно.

Жизнепригодные и потенциально обитаемые экзопланеты

Миллиарды долларов на поиски далеких миров выделяются не ради удовлетворения любопытства или каких-то эфимерных целей. Человечество хочет узнать одни ли мы во Вселенной. И хотя точный ответ на этот вопрос может открыться только будущим поколениям, определенные подвижки в этом направлении уже есть.

Еще каких-то 20 лет назад Земля была единственным известным нам миром во Вселенной, способным поддерживать жизнь. Сегодня науке известно немногим менее 2000 экзопланет самых разных типов. Да, Земля по-прежнему является уникальной и неповторимой планетой, но уже далеко не единственной, которая в состоянии предложить оптимальные для жизни условия.

Название	Индекс подобия Земле (англ. ESI)	Общий уровень жизнепригодности (англ. SPH)	Масса (земных масс)
Земля	1,00	0,88	1,00	0
Kepler-438b	0,90	0,88	1,2-1,4	470
Kepler-296e	0,85	0,88	~ 3-4	1089.6
KOI-3010.01	0,84	0,93	~ 2	1213.4
Gliese 667 Cc	0,84	0,64	3.8	23.6
Kepler-442b	0,83	0,98	~ 2	1291.6
Kepler-62e	0,83	0,96	~ 3	1200
Kepler-452b	0,83	0,96	4.7	1402
Gliese 832 c	0,81	0,96	5,4	16,1

По состоянию на конец 2015 года только 8 экзопланет имеют Индекс подобия Земле (англ. Earth Similarity Index - ESI) выше 0,8, что соответствует силикатным планетам земной группы, которые в состоянии удерживать плотную атмосферу с умеренными температурами и поддерживать биологическую жизнь.

Отдельно стоит отметить, что при помощи ESI оценивают только землеподобные планеты, не беря во внимание остальные типы, которых как не сложно догадаться большинство. Вообще следует понимать, подобная Земле и жизнепригодная экзопланета - это далеко не одно и тоже. Вполне вероятен сценарий, что многие землеподобные экзопланеты окажутся стерильными, а какой-нибудь газовый гигант с водяной атмосферой, расположенный в центре обитаемой зоны своего солнца, стал домом для невиданных форм жизни.

HD 69830 d больше похоже на Нептун, чем на Землю. Но в тоже время на этом гиганте сформировались вполне оптимальные для жизни условия.

Ярким примером последних может оказаться HD 69830 d. Это относительно крупная ледяная планета с каменным ядром, масса которой равна почти 19 земным. Она находится в обитаемой зоне своей звезды, средняя температура ее поверхности равна 11 С, в атмосфере содержится большое количество пара, и возможно жидкая вода присутствует в верхних слоях. Чем не кандидат на звание потенциально обитаемого мира.

Ближайшие экзопланеты

Название	Расстояние от Солнца (св.лет)	Масса	Класс экзопланеты	Краткое описание
Альфа Центавра B b	4,37	1,11 земных масс	горячая миниземля	Землеподобная каменистая планета. Слишком близко расположена к звезде. Температура поверхности 1200°C.
Эпсилон Эридана b, Эпсилон Эридана c	10,5	1,55 ± 0,24 массы Юпитера / 0,1 массы Юпитера	холодный юпитер / вероятно, холодная суперземля	Далекие, холодные и не пригодные для жизни экзопланеты. Вероятность существования других планет в этой системы оценивается высоко.
Groombridge 34 А b	11,6	5,35 земных масс	горячая суперземля	-
Эпсилон Индейца А b	11,73	> 1 массы Юпитера	холодный юпитер	Статус экзопланеты на данный момент не подтвержден. Вероятность существования других планет в этой системы оценивается высоко.
Тау Кита b, c, d, e и f	11,73	2 / 3,1 / 3,6 / 4,3 / 6,6 земных масс	первые три - горячие суперземли, последние - теплые суперземли	Пять экзопланет системы Тау Кита вращаются вокруг солнцеподобной звезды. Две последние находятся в обитаемой зоне, теоретически являются жизнепригодными.
Каптейн b и Каптейн c	12,76	4,8 / 7 земных масс	теплая суперземля или газовый карлик / неизвестно	Каптейн b - старейшая из потенциально жизнепригодных экзопланет, ее возраст 11,5 млрд лет. Она расположена в обитаемой зоне; полный оборот делает за 48 суток.
...
Глизе 832 c	16,16	5,4 земных масс	теплая суперземля	Температура на поверхности колеблется от -20 до +50 °C. Имеет индекс подобия Земле 0,81.
...
Глизе 667 C c	22,7	3,8 земных масс	теплая суперземля	Глизе 667 C c - наиболее вероятное пристанище внеземной жизни в относительной близости от Солнца. Средняя температура на поверхности +27 °C. Имеет индекс подобия Земле 0,84.

Отдельно отметим, что наблюдения за ближайшей к нам звездной системой Альфа Центавра ABC, расчеты и компьютерное моделирование указывают на возможность существования землеподобной экзопланеты в зоне обитаемости компоненты В, но проверить эти данные инструментально пока не получается.

Рекордные экзопланеты

Самая тяжелая экзопланета земного типа: Kepler-10c. Эта планета в 17 раз тяжелее Земли, что в 99% случаев свойственно для газовых и/или ледяных гигантов, но Kepler-10c - каменная.

Самая старая экзопланета земного типа: Каптейн b. Возраст системы Каптейна, состоящей из красного субкарлика и двух планет, составляет 11,5 млрд лет.

Самая старая экзопланета: HIP 1195 b и c. Возраст 12,8 млрд лет.

Самая большая экзопланета: HAT-P-32 b. Ее диаметр в 2,037 раза больше, чем у Юпитера. Прежний рекордсмен, рыхлый газовый гигант WASP-17b больше Юпитера в 1,99 раза, но он довольно быстро продолжает увеличиваться за счет теплового расширения.

Самая маленькая экзопланета: KOI-961 d. Ее радиус 0,57 земных, иначе говоря она меньше практически вдвое.

Наивысшая плотность: PSR J1719−1438 b. Около 23 грамм/см³. Для сравнения удельный вес железного Меркурия равен всего 5,427 г/см³. Состоит из кристаллического углерода, вероятно из алмаза.

Наименьшая плотность: WASP-17b. Около 0,08-0,15 грамм/см³. Кубический метр вещества этой планеты весит меньше кубометра пенопласта.

Самая темная (наименьшее альбедо): TrES-2 b. Этот газовый гигант отражает по разным оценкам от 0,04 до 1% падающего на него света. Даже абсолютно черное, матовое тело отражает в разы больше света.

Самая большая система колец: J1407b. Собственно, это пока единственная открытая экзопланета с кольцами, но зато с какими. Система состоит из 30 отдельных колец, которые от края до края простираются на 120 млн км. Для сравнения у Сатурна 7 колец, а их диаметр 250 тыс км.

Наибольшее количество звезд в системе: KIC 4862625. Эта планета была обнаружена в системе 30 Ari, состоящей из 4-х звезд. Должно быть, там не бывает ночи.

Наибольшее количество планет в системе: система HD 10180. На данный момент обнаружено 9 планет.

Самый долгий год: Фомальгаут b. 876 земных лет.

Самый короткий год: 55 Рака e. 17,5 часов.

Самая удаленная от нас: OGLE-2005-BLG-390L b. Находится в 21 500 световых годах. Кроме того, получены свидетельства наличия экзопланеты в галактике Андромеды на расстоянии 2,52 млн световых лет и у в системе двойного квазара Q0957+561 на удалении 3,7 млрд световых лет.

Наиболее близкие друг к другу планеты: Kepler-36 b и Kepler-36 c. Каждые 97 суток эта парочка сближается до расстояния 1,9 млн км, что всего в 5 раз больше расстояния от Земли до Луны.

Глядя на изображения Космоса, хочется окунуться в этот неизведанный мир, но так ли легко там выжить человеку?

Углеродная планета (Carbon Planet)

Для сравнения, на нашей планете углерод составляет всего 0,1%. Тем временем, недалеко от нашей галактики расположилась планета с совершенно другим составом, где углерода значительно больше. Утреннее небо на углеродной планете не будет чистым и голубым, вы увидите только желтую мглу с черной копотью.

Моря же на этой планете полны смолы и нефти, а на твердой поверхности бурлят метановые испарения и черная грязь. Если пойдет дождь, то это будут не капельки воды, а бензин и битум.

Нептун

На это планете человек может ужаснуться от ветров. Это не просто сильные ветра, это потоки воздуха, сравнимые разве что с реактивным двигателем. Ветер на Нептуне несет облака замершего природного газа со скоростью 2400 км/ч, что больше в 2 раза скорости, которая нужна для преодоления звукового барьера.

Человек, попавший в такой ураган, будет моментально разорван на куски.

51 Пегаса b (51 Pegasi b) или Беллерофонт (Bellerophon)

Эта планета больше Земли в 150 раз и состоит она из гелия и водорода. А на ее поверхности температура достигает 1000 градусов. Звезда Беллерофонта расположена в 100 раз ближе, чем Солнце по отношению к Земле. Такое небольшое расстояние между звездой и планетой создает на поверхности 51 Пегаса b сильные ветра, достигающие 1000 км/ч.

Высокие температуры испаряют железо, которое поднимается вверх, формируясь в облака. А когда идет дождь, то это будет жидкое раскаленное железо.

COROT-3b

Эта планета известна как самая тяжелая и самая плотная. Размеры COROT-3b равны размерам Юпитера, при этом масса больше в 20 раз. Человек бы на такой планете весил бы больше в 50 раз от того, сколько бы он весил на Земле. Но давление, которое царит на COROT-3b, настолько большое, что скелет человека сломался бы мгновенно.

Марс

Недавно мы говорили о том, что , но эта планета не так уж и безобидна. На ней часто бывают пылевые бури, которые представляют собой большие воронки, достигающие размеров горы Эверест. А разгон этого ветра может достигать 300 км/ч.

WASP-12 b

На данный момент WASP-12 b является самой горячей планетой из всех открытых человечеством. Температура на поверхности составляет около 2200 градусов, что в 2 раза холоднее поверхности Солнца.

Юпитер

Штормы здесь развивают скорость от 650 км/ч, а молнии в 100 раз ярче земных. Поверхность планеты – это океан, глубина которого 40 ум, состоящая из металлического водорода.

Плутон

Плутон – это холодный мир, которому Солнце дат столько тепла, сколько получает Земля от Луны в полнолуние. Один год (как 248 земных лет) на поверхности планеты находятся оксид углерода, метан и азот, которые укрывают планету словно снегом. Температура на поверхности достигает до -238 градусов. Тело человека моментально бы замерзло.

COROT-7b

Температура этой планеты настолько высока, что может расплавить даже камни. Кроме того, здесь постоянно активны множество вулканов.

Венера

Если бы человек попал на эту планету, то в первые же секунды он бы задохнулся от токсинов в воздухе. Кроме того, человека бы тут же раздавило огромным весом планетарной атмосферы, учитывая, что ее вес в 100 раз больше того, к которому мы приспособлены. Прогулка по поверхности Венеры ничем бы не отличалась от прогулки на глубине 1 км под водой.