Внесолнечные планеты: поток открытий в 1995-2009

1. Внесолнечные планеты: поток открытий в 1995-2009 По материалам с Интернетаи журнала «Популярная механика»

2. Планеты, Солнечная система: наши масштабы

3. Солнечная система, кратко, это: • Планеты земной группы, Планеты-гиганты, Пояса Астероидов и комет • Главный пояс астероидов (пояс Фаэтона) имеет массу ~ 1024г~10-3M. Егоастероиды находятся на • расстояниях 23.5 а.е. от Солнца. • Пояс Койпера имеет массу ~ 1027г~ M. Его астероиды находятся на расстояниях 4060а.е. • Облако Оорта находится на границе Солнечной системы (>100 а.е.)и его масса точно не известна

4. А есть ли планеты у других звезд, и как их искать? • Астрометрический метод. Основан на изменении собственного движения звезды под гравитационным воздействием планеты. С помощью астрометрии были уточнены массы некоторых экзопланет и открыт Эпсилон Эридана b. Будущее этого метода связано с орбитальными миссиями, такими, как SIM. • Метод транзитнойфотометрии, связан с прохождением планеты на фоне звезды. Позволяет определить размеры, а в сочетании с методом Доплера — плотности планет. Дает информацию о наличии и составе атмосферы.На февраль 2008 года обнаружено 35 планет. • Гравитационное линзирование. У этого метода крайне ограниченное применение, так как между наблюдаемой звёздной системой и Солнцем должна быть другая звезда, фокусирующая своим гравитационным полем свет наблюдаемой звёздной системы. Повторное наблюдение невозможно. Метод чувствителен к планетам с малой массой, вплоть до земной.На февраль 2008 года открыты 8 планет. • Спектрометрическое измерение радиальной скорости звёзд (метод Доплера). Это самый распространённый метод. С его помощью можно обнаружить планеты с массой не меньше нескольких масс Земли, расположенные в непосредственной близости от звезды и планеты-гиганта с периодами до примерно 10 лет. Планета, обращаясь вокруг звезды, как бы раскачивает её, и мы можем наблюдать доплеровское смещение спектра звезды.Этот метод позволяет определить амплитуду колебаний радиальной скорости для пары «звезда — одиночная планета», массу звезды, период обращения, эксцентриситет и нижнюю границу значения массы экзопланеты . Угол между нормалью к орбитальной плоскости планеты и направлением на Землю современные методы измерить не позволяют.На февраль 2008 года открыто 257 планет. • Радиопоиск. Если вокруг пульсара вращаются планеты, то излучаемый сигнал имеет осциллирующий характер. Мощные направленные пучки излучения образуют в пространстве конические поверхности. Если на такой поверхности окажется Земля, тогда возможно зарегистрировать данное излучение. Данная схема показывает, как более мелкий объект, вращающийся вокруг более крупного, вызывает изменения в положении и скорости последнего И.С. Шкловский: «Третий способ — фотометрический, т. е. сводится к систематическому, по возможности точному, измерению блеска звезды. Так как по условию земной наблюдатель находится в плоскости орбиты планеты, то периодически каждые 11,9 года планета будет проектироваться на диск звезды. Подобное явление наблюдается и в Солнечной системе. Мы имеем в виду прохождение планет Венеры и Меркурия по диску Солнца. Так как планета — темное, не самосветящееся тело, то в случае, когда она проектируется на звезду, некоторая (малая) часть диска последней будет закрыта. Поэтому блеск звезды будет несколько уменьшен. Это аналогично явлению затменных переменных звезд .Расчеты показывают, что при прохождении планеты размером с Юпитер через диск звезды, подобной Солнцу, ее блеск уменьшится на 0,01 звездной величины.»

5. Пять методов обнаружения Первая экзопланета, зарегистрированная с помощью прямого наблюдения в видимом диапазоне, — Фомальгаут b. На фотографиях, сделанных «Хабблом» с разницей в два года, видно перемещение планеты, совершающей полный оборот за 872 года. Изображение: «Популярная механика»

6. Открытия планет у других звезд, или экзопланет – из разряда сенсаций перешли в научную обыденность Первое открытие было сделано группой из Женевской обсерватории - у звезды 51 Пегаса, похожей на Солнце, расстояние 15 парсек, найдены колебания радиальной скорости с полной амплтиудой 120 м/с и периодом 4.2 дня. Соответствующие параметры планеты: масса 0.47/sin(i) массы Юпитера, Mj, размер орбиты - 0.04 АЕ. То есть, очень большая планета вращается очень близко к звезде. Глядя на нашу систему и вспоминая теории ее образования, нелегко было предположить, что такое может существовать. И подобная планета была подарком для исследователей - обнаружить ее ее относительно легко благодаря большой амплитуде и малому периоду колебаний скорости. Будь все системы такой как наша, планеты искали бы гораздо дольше

7. Планеты у других звезд, или экзопланеты

8. Горячие Юпитеры – основные открываемые пока планеты HD 189733 b — экзопланета, по размерам похожая на Юпитер и обращающаяся вокруг звезды HD 189733 на расстоянии 63 световых лет от нас. Для HD 189733 b впервые в истории исследования экзопланет удалось составить карту температур на поверхности. По инфракрасным наблюдениям космического телескопа «Спитцер» температура атмосферы планеты варьируется от 425 до 930 °C. При этом самое горячее место на поверхности HD 189733 b находится не в точке, указывающей точно на звезду, а смещено на 30 градусов восточнее. Это смещение говорит о постоянно дующем с запада на восток урагане в атмосфере этой планеты. Он и переносит тепловую энергию. Исследователи оценили его скорость приблизительно в 9600 км/час. У HD 189733 b есть туманная атмосфера, обеспечивающая такие оптические эффекты, как рассвет и закат. Когда планета находится между нами и звездой, её атмосфера приобретает красноватый оттенок. Причина этого — в дымке, находящейся в атмосфере. Что именно составляет этот туман — пока точно не известно, но, по предварительным оценкам, это должны быть крошечные пылинки (диаметром менее тысячной доли миллиметра) — частички железа, силикатов, оксида алюминия. Изначально существовала гипотеза, что в атмосфере планеты должно быть много воды. После некоторых сомнений эти данные подтвердились: при помощи телескопа «Спитцер», который и обнаружил данную планету, удалось обнаружить пары́ воды в лучах света в тот момент, когда HD 189733 b проходила перед своей звездой. При этом планета не может считаться обитаемой из-за слишком высокой температуры (средняя 727 °С). Однако существование воды на HD 189733 b показывает возможность обнаружения воды и на других планетах, многие из которых могут быть гораздо более благоприятны для жизни. HD 189733 b в представлениях художников.

9. Экзопланеты: возможности методов обнаружения

10. Миссия Кеплер, март 2009 год, сброс данных на Землю начался в июне 2009 КА Kepler разработан и построен компанией BallAerospaceandTechnologiesCorp., базирующейся в Боулдере, шт. Колорадо.Размеры КА 2.7 метра в диаметре и 4.7 метра длины. Стартовая масса 1052.4 кг (из них 562.7 кг приходится на служебный модуль, 478 кг - на собственно телескоп-фотометр и 11.7 кг - топливо (гидразин))Основная полезная нагрузка - метровый телескоп-фотометр.Бортовое запоминающее устройство емкостью 128 гигабит. Сброс информации на наземные пункты приема производится передатчиком Ka-диапазона, толщина канала 4.33 мегабит в секунду. Kepler будет обращаться вокруг Земли по орбите в одну астрономическую единицу (а.е.). Kepler будет повторять путь нашей планеты, обращающейся вокруг Солнца. Такое положение позволяет телескопу постоянно следить за одними и теми же звездами.

11. Первые данные с Кеплера, апрель 2009 Область в правом нижнем углу изображения - более яркая, поскольку она ближе к плоскости нашей Галактики и заполнена фоном из многочисленных далеких звезд. Область в верхнем левом углу - дальше от галактической плоскости и содержит меньше звезд.Всего звезд на этих 100 квадратных градусах - около 4.5 миллионов, но только немногим более 100 000 выбрано для исследования на наличие транзитных планет.Кружками выделено: рассеянное скопление NGC 6791 возрастом в 8 миллиардов лет, расположенное на расстоянии примерно 13 000 световых лет; TrES-2 - открытая ранее (в 2006 году) затменная система, содержащая звезду G0 V и планету горячий юпитер (его масса 1.2, радиус 1.27 юпитерианских) с периодом 2.5 дня, и удаленная на 718 световых лет. Размер пикселя матрицы Кеплера около 10 угловых секунд. На поле Кеплера есть около 2 миллиона звезд ярче 14,5 звездной величины. Похожих на Солнце отобрано около 145 тыс.Т.е. фактически в каталоге Кеплера осталось только 7 процентов звезд от всех находящихся в этой области. Многолетним наблюдениям подвергнутся только 100 тыс, значит в итоге это только 5 процентов звезд подобной яркости в этой области.

12. Миссия Кеплер, область наблюдений Яркие звезды - Дельта Лебедя, Эта и Тета Лиры, а также 13 Лиры (или по-другому, переменная R Лиры) не попали в область наблюдения Кеплера - они находятся в промежутках между обозримыми участками, т.е. свет этих звезд попадает в промежутки между ПЗС-матрицами. Это - чтобы не мешать чувствительным приборам космического телескопа. Главный метод работы – затмения звезды планетами. Первый результат – июнь 2009: Точность данных Кеплера около 11 частей на миллион, это вполне достаточно для обнаружения землеподобной планеты Надеются открыть около 500 планет земного типа

13. Некоторые планетные системы у других звезд • 51 Пегаса — первая солнцеподобная звезда главной последовательности, у которой была обнаружена экзопланета. • υ Андромеды — первая звезда главной последовательности, у которой была обнаружена многопланетная система. • ε Эридана — не считая Солнца, это третья из ближайших звёзд, видимых без телескопа. • 55 Рака — на текущий момент (декабрь 2009) является одним из рекордсменов по числу открытых планет (5). • μ Жертвенника — имеет одну из самых маломассивных известных экзопланет возможно принадлежащую к планетам земной группы. • 47 Большой Медведицы — среди обнаруженных планетарных систем, эта — одна из наиболее похожих на солнечную систему. • γ Цефея — первая относительно тесная двойная звезда, у одной из компонентов которой (γ Цефея A) была открыта планета. • Gliese 876 — первый красный карлик, у которого была обнаружена планетная система. • HD 209458 — содержит одну из самых примечательных экзопланет — HD 209458 b «Осирис» — «испаряющаяся планета». • OGLE-TR-56 — первая звезда, планета которой была открыта транзитным методом. • OGLE-235/MOA-53 — первая экзопланета, обнаруженная благодаря эффекту гравитационного микролинзирования. • 2M1207 — вероятно, первое полученное изображение экстрасолнечной планетной системы. • PSR 1257+12 — пульсар, планетная система которого была первой из обнаруженных за пределами солнечной системы. • HD 188753 — первая тройная звёздная система в которой была открыта экзопланета (HD 188753 Ab). • HD 189733 — впервые в истории изучения экзопланет была составлена карта температур поверхности для планеты HD 189733 b. • Глизе 581 c — из известных в настоящее время экзопланет наиболее похожа на Землю. • Глизе 581 e — наименьшая по массе из известных на данный момент (декабрь 2009) экзопланет. • WASP-17 b — первая обнаруженная планета, которая вращается вокруг звезды в направлении противоположном вращению самой звезды.

14. Художники о экзопланетах Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390Lb (температура поверхности −220 °C), которая вращается вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного микролинзирования Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 Ab Взгляд художника на планету PSR B1620-26c (открыта в 2003); планете около 12,5 миллиардов лет, это старейшая из известных экзопланет Один год на планете HD209458b равен лишь 3,5 Земных-дней. Орбита этой планеты так близка к своей звезде, что ее атмосфера срывается с поверхности планеты в открытый космос и образует звездные ветра. Ученые подсчитали что планета теряет по меньшей мере 10000 тонн материала, каждую секунду. В конце концов, эта планета превратится в безжизненный камень, вращающийся по своей сумасшедшей орбите.

15. Наиболее похожие на Землю • Глизе 581 c (Gliese 581 c) — вторая экзопланета в планетной системе звезды Глизе 581. Из всех известных в настоящее время экзопланет Глизе 581 c, очевидно, наиболее похожа по своим параметрам и вероятным условиям на Землю, из-за чего её неофициально прозвали «Суперземлёй». • было установлено, что Глизе 581 c обладает массой приближенно в 5 масс Земли. • Период обращения («год») Глизе 581 c составляет 13 земных дней. Планета удалена от звезды на расстояние около 11 млн км (тогда как Земля, для сравнения, находится на расстоянии 150 млн км от Солнца). В результате, несмотря на то что звезда Глизе 581 почти в три раза меньше нашего Солнца, на небе планеты её родное солнце выглядит в 20 раз больше нашего светила. • При земном альбедо (0,36) средняя температура экзопланеты будет около 40 °C. Считается, что у Глизе 581 c есть атмосфера, но из чего она состоит и каковы её свойства, пока сказать нельзя. Глизе 581 c находится в пределах так называемой «зоны жизни», то есть на ней вполне могла бы существовать жидкая вода. Тем не менее на данный момент нет прямых доказательств существования на ней воды. Глизе 581 е - — четвёртая экзопланета в планетной системе звезды Глизе 581, находящейся на расстоянии около 20 световых лет от Земли в созвездииВесов. Вес не меньше 1,9 масс Земли, это наименьшая известная экзопланета обращающая вокруг нормальной звезды на 23 апреля 2009 года. Также среди известных экзопланет, её масса ближе всего к земной. Планета обращается на расстоянии 0,03 астрономических единицы вокруг звезды. 

16. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!