Exemplos de exoplanetas. O que é um exoplaneta? Primeiro planeta descoberto fora do sistema solar

Introdução

Durante muito tempo foi difícil descobrir tais planetas, porque... eles são muito pequenos e invisíveis a uma distância interestelar tão grande. Por exemplo, são necessários quatro anos e meio para voar até a estrela mais próxima à velocidade da luz. Todos esses planetas foram descobertos apenas na Via Láctea, a várias distâncias. O mais próximo é Alpha Centauri B b, a aproximadamente 4,36 anos-luz de distância. A maioria dos exoplanetas descobertos são semelhantes aos gigantes gasosos Júpiter e Netuno.

De acordo com muitos cientistas, o número total de tais planetas na nossa galáxia, a Via Láctea, pode atingir aproximadamente 100 mil milhões, e até 20 mil milhões desses planetas podem ser classificados como “semelhantes à Terra”. Acredita-se que cerca de 34% de todas as estrelas semelhantes ao Sol podem ter planetas semelhantes à Terra na sua zona habitável. A melhor chance de encontrar um planeta habitável é procurar perto de anãs marrons. Essas estrelas extintas são as mais antigas da nossa galáxia, sua idade pode chegar a 14 bilhões de anos e os planetas nesses sistemas solares são muito mais antigos que a nossa Terra.

História da descoberta de exoplanetas

A primeira mensagem na história sobre a existência de um determinado corpo celeste em torno de outra estrela foi do astrônomo do Observatório de Madras, Capitão V.S. Suas anotações em 1855 relataram que havia uma alta probabilidade da existência de um corpo cósmico do tamanho de um planeta no sistema 70 Ophiuchi (um sistema binário). Mais tarde, em 1890, Thomas J. See, astrônomo da Universidade de Chicago, confirmou a suposição de Jacob. Ele relatou que o sistema binário 70 Ophiuchi tem uma estrela companheira invisível com um período orbital de 36 anos. No entanto, os cálculos realizados pelo astrofísico F.R. Multon refutam a presença de um exoplaneta neste sistema e, a partir de 2014, não foram refutados.
Em 1916, o astrônomo Edward Barnard descobriu uma estrela que aparecia como um ponto vermelho que se movia rapidamente no céu estrelado. Esta pequena estrela tem uma massa inferior a 7 vezes a do Sol. Com base nisso, na década de 1960, o astrônomo Peter Van de Kamp tentou determinar o satélite da Estrela Voadora de Barnard. Ele relatou que a estrela tem sua própria companheira com massa semelhante a . Novos cálculos de J. Gatewood em 1973 refutaram a presença de planetas massivos nesta estrela.
Os avanços na ciência na década de 1980 levaram os astrônomos a usar novas técnicas para detectar potenciais exoplanetas. Em particular, a busca começou com espectrômetros de alta precisão e novos métodos científicos.

Em 1989, um planeta supermassivo (ou anã marrom) foi encontrado por D. Latham perto da estrela HD 114762 A. No entanto, seu status planetário foi confirmado apenas em 1999.

Os primeiros planetas potencialmente capazes de vida - Draugr e Poltergeist - foram descobertos perto da estrela de nêutrons Lich (PSR 1257+12), e foram descobertos pelo astrônomo Alexander Volshchan em 1991. Esses planetas foram reconhecidos como secundários, tendo surgido após a explosão da supernova.

Em 1995, os astrônomos Michel Mayor e Didier Queloz, usando um espectrômetro ultrapreciso, descobriram a oscilação da estrela Helvetius (51 Pegasi) com um período de 4,23 dias. O planeta oscilante Dimidius se assemelha a Júpiter, mas está localizado próximo à estrela. Entre os astrônomos, planetas desse tipo são chamados de “Júpiteres quentes”.

Posteriormente, medindo a velocidade radial das estrelas e procurando a sua variação Doppler periódica (método Doppler), foram descobertas várias centenas de exoplanetas.

Em agosto de 2004, foi descoberto o primeiro planeta no sistema da estrela Cervantes (μ Altar) - o quente Netuno Quixote. Ele orbita a estrela em 9,55 dias, a uma distância de 0,09 UA. Ou seja, temperatura da superfície ~ 900 K (+626 °C), massa ~ 14 massas terrestres.

A primeira super-Terra orbitando uma estrela normal (não um pulsar) foi descoberta em 2005 perto da estrela Gliese 876. Sua massa é de 7,5 massas terrestres.

Em 2004, foi obtida a primeira imagem infravermelha da candidata a exoplaneta anã marrom 2M1207.

Em 13 de novembro de 2008, pela primeira vez, foi possível obter uma imagem de um sistema planetário inteiro de uma só vez – um instantâneo de três planetas orbitando a estrela HR 8799 na constelação de Pégaso. Este é o primeiro sistema planetário descoberto em torno de uma estrela branca quente do tipo espectral inicial (A5). Todos os sistemas planetários descobertos anteriormente (com exceção dos planetas ao redor dos pulsares) foram descobertos em torno de estrelas de classes posteriores (F-M).

Em 13 de novembro de 2008, o planeta Dagon também foi descoberto pela primeira vez em torno da estrela Fomalhaut através de observações diretas.

Em 2011, David Bennett, da Universidade de Notre Dame (Indiana, EUA), anunciou a descoberta de 10 planetas semelhantes a Júpiter usando microlentes usando o telescópio de 1,8 metros do Observatório da Universidade Mount John, na Nova Zelândia, com base em observações de 2006-2007. . É verdade que dois deles podem ser satélites orbitais elevados das estrelas mais próximas deles.

Em setembro de 2011, a descoberta de dois planetas semelhantes, KIC 10905746 b e KIC 6185331 b, foi anunciada por astrônomos amadores como parte do projeto Planet Hunters, projetado para analisar dados coletados pelo telescópio Kepler. Ao mesmo tempo, foram mencionados 10 candidatos a planetas, mas naquela altura apenas dois deles foram identificados pelos cientistas como exoplanetas com um grau de confiança suficiente. Os planetas foram encontrados por participantes voluntários do projeto entre dados que os astrónomos profissionais tinham, por uma razão ou outra, peneirado, e se não fosse pela ajuda dos voluntários, estes planetas provavelmente teriam permanecido desconhecidos.

Em 5 de dezembro de 2011, o telescópio Kepler descobriu a primeira super-Terra na zona habitável, Kepler-22 b.

Em 20 de dezembro de 2011, o telescópio Kepler descobriu os primeiros exoplanetas do tamanho da Terra e menores perto da estrela Kepler-20 - Kepler-20 e (com um raio de 0,87 massas terrestres e uma massa de 0,39 a 1,67 massas terrestres) e Kepler -20 f (0,045 massa de Júpiter e 1,03 raio da Terra).

Em 22 de fevereiro de 2012, cientistas do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, a uma distância de 40 anos-luz da Terra, descobriram a primeira super-Terra, presumivelmente um planeta oceânico - GJ 1214 b. Dados recentes de passagens de trânsito sugerem que GJ 1214 b possui uma extensa atmosfera de hidrogênio-hélio, baixos níveis de metano e uma camada de nuvens a um nível de pressão de 0,5 bar, o que não corresponde às propriedades de uma atmosfera com dominância estável de vapor de água. O período orbital do planeta em torno de uma estrela - uma anã vermelha - é de 38 horas, a distância é de cerca de 2 milhões de quilômetros. A temperatura na superfície do planeta é de aproximadamente 230°C. Em 2015, foi descoberto um novo planeta semelhante a um jovem Júpiter.

Métodos modernos para detectar exoplanetas em outros sistemas estelares

Foto “Mecânica Popular”, clique para ampliar.

1. Método Doppler- espectrométrico, tornou-se o método mais comum para detectar exoplanetas potenciais com massa de várias massas terrestres localizados próximos a uma estrela e planeta gigante gasoso, com período orbital de até 10 anos. O método envolve o cálculo da velocidade radial da estrela. Quando um planeta gira em torno de sua estrela, parece balançá-la, mudando seu espectro (deslocamento Doppler do espectro da estrela). Este método foi capaz de detectar 647 planetas em 2011.

- este método consiste em observar a mudança no brilho de uma estrela no momento em que um planeta passa contra seu fundo. Este método requer observação da estrela a longo prazo e, se um trânsito for detectado, requer confirmação repetida. A vantagem deste método é a determinação do tamanho do planeta, composição e presença de atmosfera (por meio de espectrógrafo). A desvantagem deste método é a capacidade de ver o planeta apenas se ele estiver no mesmo plano durante a observação. Em 2011, 185 planetas potenciais foram descobertos.

Ao calcular tais objetos, é necessário que haja outra estrela (desempenhando o papel de lente) entre o planeta proposto e o observador na Terra. Se a estrela da lente tiver satélites do planeta, então uma curva de luz assimétrica é observada. Este método raramente é usado, mas com sua ajuda é possível calcular planetas com a massa da Terra.
Em 2011, 13 planetas foram calculados usando este método.

envolve uma mudança no movimento espacial da estrela sob a influência do potencial gravitacional do planeta. Basicamente, este método esclarece a massa e o tamanho de um exoplaneta previamente descoberto, em particular, as dimensões do Epsilon Eridani b foram esclarecidas;

Um método extremamente sofisticado para detectar planetas terrestres, envolve a medição de feixes direcionados de energia emitidos por um pulsar. Se um determinado planeta gira em torno do pulsar, o sinal emitido tem um caráter oscilante especial. Em 2010, 5 planetas foram descobertos em torno de dois pulsares.

6. Observação direta. Usando este método, você pode calcular planetas distantes de sua estrela a uma distância de 10 a 100 unidades astronômicas. Os planetas distantes são quentes o suficiente para que a imagem gravita em direção a uma seleção de estrelas. Um exemplo notável de detecção foi o sistema planetário HR 8799. Cientistas da NASA sugerem que o Telescópio Espacial James Webb com um espelho de 6,5 metros será capaz de reconhecer diretamente exolpnets e a presença de sua atmosfera.

Tipos de exoplanetas descobertos por astrônomos

Devido ao seu enorme tamanho, esses gigantes gasosos são mais fáceis de detectar estrelas próximas e distantes usando métodos modernos.

O primeiro planeta do gigante gasoso "Hot Júpiter" tornou-se 51 Pegasi. Ele está localizado em um sistema planetário com uma estrela silenciosa a 50 anos-luz da Terra.

O primeiro planeta orbitando o pulsar PRS B1257+12 foi descoberto em 1994 usando um radiotelescópio a uma distância de 800 anos-luz da Terra. Um pulsar não é uma simples estrela, mas um estroboscópio de rotação rápida formado após a explosão de uma supernova. Supõe-se que a origem da vida nesses planetas seja extremamente pequena porque os exoplanetas estão localizados na zona de energias extremamente altas emitidas pelo pulsar.

Esses tipos de planetas têm massa de até 10 massas terrestres. O primeiro desses planetas descoberto foi um par de planetas perto da estrela PSR B1257+12.

Acredita-se que o planeta Super-Terra seja extremamente tectônico. Astrônomos da Universidade Harvard-Smithsonian estão desenvolvendo uma teoria de que tais planetas possuem placas tectônicas finas.

Planetas excêntricos

O sistema solar está claramente equilibrado. Os planetas giram em órbitas suaves. Os planetas estranhos excêntricos descobertos não giram em um círculo suave ao redor da estrela. Sua órbita se aproxima da estrela ou se afasta.

Esses planetas têm massa de 10 a 20 vezes a massa da Terra, ou seja, como Netuno ou Urano. Ao contrário de “Netuno Frio”, o Netuno quente está mais próximo da estrela.

Esses planetas podem ser de dois tipos. Um planeta com água líquida totalmente ou quase totalmente coberto.

A segunda opção poderia ser um planeta oceânico como “Hot Netuno”, mas localizado mais próximo da estrela. Este arranjo evita que a água congele. A espessura da camada de água pode chegar a alguns milhares de quilômetros.

Esses planetas estão localizados muito próximos de suas estrelas e são cobertos por pedras quentes e lava. O verdadeiro inferno está acontecendo em suas superfícies. Por exemplo, o planeta descoberto Corot-7b está 23 vezes mais próximo da estrela do que o nosso Mercúrio.

Basicamente, os planetas estão ligados pela gravidade às estrelas, mas existe uma teoria de que, sob a influência de certos processos ou colisões, um planeta pode se separar de sua estrela e começar a flutuar livremente.

A busca por planetas habitáveis ​​tornou-se um verdadeiro tesouro para os astrônomos. Graças a equipamentos modernos, os cientistas descobriram vários sistemas estelares com planetas semelhantes. Por exemplo, a estrela 55 Câncer tem 5 confirmados exoplanetas, e está a apenas 41 anos-luz de distância de nós.

Que instrumentos são usados ​​para detectar tais planetas?

No espaço.

Kepler– telescópio espacial, diâmetro do espelho 0,95 m A tarefa é rastrear simultaneamente 100 estrelas;

COROT– um telescópio espacial especializado com espelho de 0,3 m. A tarefa é monitorar os reflexos das estrelas usando o método Doppler;

Gaia- observatório espacial. Encomendado em 2013 para construir um mapa tridimensional da Via Láctea, espera-se que o trabalho procure planetas habitáveis;

Alguns sistemas planetários com exoplanetas

• 51 Pegasi é a primeira estrela da sequência principal semelhante ao Sol a ter um exoplaneta descoberto.
• υ Andrômeda é a primeira estrela da sequência principal na qual um sistema multiplanetário foi descoberto.
• Tau Ceti é o sistema multiplanetário mais próximo descoberto (cinco planetas, a descoberta ainda não foi confirmada).
• ε Eridani - sem contar o Sol, este é o terceiro luminar das estrelas mais próximas do planeta, visível sem telescópio.
• 55 Câncer - atualmente possui 5 planetas conhecidos, sendo um deles o 55 Câncer e, uma super-Terra quente em trânsito do tamanho de 2 terrestres.
• μ Altar - possui um dos planetas de menor massa conhecidos, Mu Altar c, possivelmente pertencente aos planetas terrestres.
• γ Cephei é a primeira estrela dupla relativamente próxima, um de cujos componentes foi descoberto o planeta Gamma Cephei A b.
• Gliese 876 é a primeira anã vermelha a ter um sistema planetário descoberto.
• HD 209458 - contém um dos planetas mais notáveis ​​- HD 209458 b ("Osiris") - o "planeta em evaporação".
• OGLE-TR-56 é a primeira estrela cujo planeta foi descoberto pelo método de trânsito.
• OGLE-235/MOA-53 é o primeiro exoplaneta descoberto devido ao efeito de microlentes gravitacionais.
• 2M1207 é provavelmente a primeira imagem de um sistema planetário extrassolar.
• PSR 1257+12 é um pulsar cujo sistema planetário foi o primeiro descoberto fora do Sistema Solar. Acredita-se que um dos planetas tenha uma massa de apenas 0,025 da Terra.
• HD 188753 é o primeiro sistema estelar triplo em que um planeta foi descoberto (HD 188753 A b).
• HD 189733 - pela primeira vez na história dos estudos de exoplanetas, um mapa das temperaturas da superfície do planeta HD 189733 A b foi compilado.
• Gliese 581 c, Gliese 581 d, HD 85512 b e Kepler-22 b estão entre os planetas descobertos atualmente conhecidos, são bastante semelhantes à Terra.
• KOI-961 d é a menor massa (confiável) atualmente conhecida (outubro de 2012), (<0,9 массы Земли).
• WASP-17 b é o primeiro planeta descoberto que orbita uma estrela na direção oposta à rotação da própria estrela.
• COROT-7 b é a primeira super-Terra (fevereiro de 2009) descoberta pelo método de trânsito e tem um tamanho de 1,58 tamanhos terrestres.
• GJ 1214 b é o primeiro planeta oceânico (teoricamente).
• HD 10180 é a estrela com o número máximo de planetas descobertos. Em abril de 2012, nove planetas foram descobertos.
• Gliese 581 g é um planeta com alta probabilidade de existência de água líquida.
• Kepler-10 b é o primeiro planeta de ferro (densidade planetária 8,8 g/cm³).
• Kepler-11 é uma estrela localizada na constelação de Cygnus, a uma distância de cerca de 613 parsecs de nós. Existem pelo menos 6 planetas orbitando a estrela.
• WASP-19 b é um planeta com um período orbital em torno da estrela igual a 0,7888399 dias terrestres (18,932 horas).
• WASP-33 b é o exoplaneta mais quente conhecido desde 2011. Temperatura - 3200°C.
• WASP-43 b e GJ 1214 b têm as órbitas mais estreitas. WASP-43 b está entre os Júpiteres quentes, GJ 1214 b está entre as super-Terras. WASP-43 b tem um semieixo maior de 0,014 a. e. (2 milhões de km ou 5 raios estelares). A estrela-mãe de WASP-43 é a estrela de menor massa em torno da qual foram descobertos gigantes quentes. GJ 1214 b tem um semieixo maior de 0,014 ± 0,0019 a. e. (excentricidade orbital inferior a 0,27 - órbita fracamente elíptica)
• KIC 10905746 b e KIC 6185331 b - pela primeira vez exoplanetas foram descobertos por “amadores” entre o conjunto de dados coletados por “profissionais” (projeto Planet Hunters)
• Kepler-20 e e Kepler-20 f são os primeiros exoplanetas descobertos do tamanho da Terra ou menores, Kepler-20 e mede apenas 0,87 e Kepler-20 f 1,03 raios terrestres. Descoberto pelo telescópio Kepler
• KOI-961 b, KOI-961 c e KOI-961 d são um exoplaneta próximo à anã vermelha KOI-961, com um raio de 0,78, 0,73 e 0,57 raios terrestres. O raio de KOI-961 d é ligeiramente maior que o de Marte (0,53 raio terrestre).
• HD 37605 c é o primeiro Júpiter legal descoberto em 2012.
• 47 Ursa Maior é um sistema que consiste em 3 Júpiteres frios - 47 Ursa Maior b, 47 Ursa Maior c e 47 Ursa Maior d.
• GD 66 b é provavelmente o primeiro planeta de hélio.

Por muito tempo, o problema de detectar planetas próximos a outras estrelas foi insolúvel, uma vez que os planetas são extremamente pequenos e escuros em comparação com as estrelas, e as próprias estrelas estão longe do Sol (a mais próxima está a uma distância de 4,36 anos-luz) . Os primeiros exoplanetas foram descobertos no final da década de 1980.

Um tipo de exoplaneta hipoteticamente existente - um planeta oceânico com dois satélites imaginado por um artista

Agora, esses planetas começaram a ser descobertos graças a métodos científicos aprimorados, muitas vezes no limite de suas capacidades. Em 20 de janeiro de 2016, a existência de 2.049 exoplanetas em 1.297 sistemas planetários foi confirmada de forma confiável, dos quais 507 têm mais de um planeta. Deve-se notar que o número de candidatos confiáveis ​​a exoplanetas é muito maior. Assim, de acordo com o projeto Kepler, em janeiro de 2015, havia outros 4.175 candidatos confiáveis, mas para que recebam o status de planetas confirmados, devem ser registrados novamente por meio de telescópios terrestres.

O número total de exoplanetas na Via Láctea é atualmente estimado em pelo menos 100 mil milhões, dos quais cerca de 5 a 20 mil milhões são possivelmente “semelhantes à Terra”. Além disso, de acordo com as estimativas atuais, cerca de 34% das estrelas semelhantes ao Sol têm planetas nas suas zonas habitáveis ​​comparáveis ​​a .

Exoplaneta Gliese 581d imaginado por um artista

A grande maioria dos exoplanetas descobertos são descobertos usando várias técnicas de detecção indireta em vez de observação visual. A maioria dos exoplanetas conhecidos são gigantes gasosos e são mais semelhantes à Terra do que à Terra. Obviamente, isto é explicado pelas limitações dos métodos de detecção (planetas massivos de curto período são mais fáceis de detectar).

História das descobertas

Número de exoplanetas descobertos por diferentes métodos: Observação de rádio de pulsares Método de velocidade radial Método de trânsito Método de sincronização Observação visual Lente gravitacional Método astrométrico

Historicamente, a primeira afirmação sobre a possibilidade da existência de um sistema planetário em torno de outra estrela foi uma mensagem do Capitão W. S. Jacob, astrônomo do Observatório de Madras da Companhia das Índias Orientais, feita em 1855. Relatou uma “alta probabilidade” da existência de um “corpo planetário” no sistema binário 70 Ophiuchi. Mais tarde, na década de 1890, o astrônomo Thomas J. J. See, da Universidade de Chicago e do Observatório Naval dos EUA, confirmou a presença no sistema 70 Ophiuchi de um corpo não luminoso (satélite invisível) com um período orbital de 36 anos, mas os cálculos de FR Moulton refutar as confirmações feitas por Xi, comprovando a instabilidade de tal sistema. Portanto, no momento (2014), a existência de um sistema planetário em torno da estrela 70 Ophiuchi não é reconhecida pela ciência.

Animação da cronologia da descoberta de exoplanetas. A cor do ponto indica o método de abertura. O eixo horizontal é o tamanho do semieixo maior. O eixo vertical é a massa. Para efeito de comparação, os planetas do sistema solar são indicados em branco.

As primeiras tentativas de encontrar planetas extraterrestres foram associadas a observações das posições de estrelas próximas. Em 1916, Edward Barnard descobriu uma estrela vermelha que se movia “rapidamente” no céu em relação a outras estrelas. Os astrônomos a chamaram de Estrela Voadora de Barnard. Esta é uma das estrelas mais próximas de nós, com massa sete vezes menor que a do Sol. Com base nisso, a influência de planetas potenciais sobre ele deveria ter sido perceptível. No início da década de 1960, Peter Van de Kamp anunciou que havia descoberto um satélite com a massa de Júpiter. No entanto, J. Gatewood determinou em 1973 que a estrela de Barnard se move sem oscilações e, portanto, não possui planetas massivos.

No final da década de 1980, muitos grupos de astrónomos começaram a medir sistematicamente as velocidades das estrelas mais próximas do Sol, conduzindo uma procura especial de exoplanetas utilizando espectrómetros de alta precisão.

Pela primeira vez, um planeta extrassolar (Tadmor) foi encontrado pelos canadenses B. Campbell, G. Walker e S. Young em 1988 perto da subgigante laranja Gama Cephei A(Alrai), mas a sua existência foi confirmada apenas em 2002.

Em 1989, um planeta supermassivo (ou) foi encontrado por D. Latham próximo à estrela HD 114762 A. No entanto, seu status planetário foi confirmado apenas em 1999.

Os primeiros exoplanetas - Draugr e Poltergeist - foram descobertos perto de Lich (PSR 1257+12), foram descobertos pelo astrônomo Alexander Volshchan em 1991. Esses planetas foram reconhecidos como secundários, tendo surgido após a explosão.

Em 1995, os astrônomos Michel Mayor e Didier Queloz, usando um espectrômetro ultrapreciso, descobriram a oscilação da estrela Helvetius (51 Pegasi) com um período de 4,23 dias. O planeta oscilante Dimidius se assemelha a Júpiter, mas está localizado próximo à estrela. Entre os astrônomos, planetas desse tipo são chamados de “Júpiteres quentes”.

Posteriormente, medindo a velocidade radial das estrelas e procurando a sua variação Doppler periódica (método Doppler), foram descobertas várias centenas de exoplanetas.

Em agosto de 2004, o primeiro planeta, o quente Quixote, foi descoberto no sistema estelar de Cervantes (μ Altar). Ele orbita a estrela em 9,55 dias, a uma distância de 0,09 UA. Ou seja, temperatura da superfície ~ 900 K (+626 °C), massa ~ 14 massas terrestres.

A primeira super-Terra orbitando uma estrela normal (não um pulsar) foi descoberta em 2005 perto da estrela Gliese 876. Sua massa é de 7,5 massas terrestres.

Em 2004, foi obtida a primeira imagem infravermelha da candidata a exoplaneta anã marrom 2M1207.

Em 13 de novembro de 2008, pela primeira vez, foi possível obter uma imagem de um sistema planetário inteiro de uma só vez – um instantâneo de três planetas orbitando a estrela HR 8799 na constelação de Pégaso. Este é o primeiro sistema planetário descoberto em torno de uma estrela branca quente do tipo espectral inicial (A5). Todos os sistemas planetários descobertos anteriormente (com exceção dos planetas ao redor dos pulsares) foram descobertos em torno de estrelas de classes posteriores (F-M).

Em 13 de novembro de 2008, o planeta Dagon também foi descoberto pela primeira vez em torno da estrela Fomalhaut através de observações diretas.

Em 2011, David Bennett, da Universidade de Notre Dame (Indiana, EUA), anunciou a descoberta de 10 exoplanetas semelhantes a Júpiter usando microlentes usando o telescópio de 1,8 metros do Observatório da Universidade Mount John, na Nova Zelândia, com base em observações de 2006-2007. . É verdade que dois deles podem ser satélites orbitais elevados das estrelas mais próximas deles.

Em setembro de 2011, a descoberta de dois exoplanetas, KIC 10905746 b e KIC 6185331 b, foi anunciada por astrônomos amadores como parte do projeto Planet Hunters, projetado para analisar dados coletados pelo telescópio Kepler. Ao mesmo tempo, foram mencionados 10 candidatos a planetas, mas naquela altura apenas dois deles foram identificados pelos cientistas como exoplanetas com um grau de confiança suficiente. Os planetas foram encontrados por participantes voluntários do projeto entre dados que os astrónomos profissionais tinham, por uma razão ou outra, peneirado, e se não fosse pela ajuda dos voluntários, estes planetas provavelmente teriam permanecido desconhecidos.

Em 5 de dezembro de 2011, o telescópio Kepler descobriu a primeira super-Terra na zona habitável, Kepler-22 b.

Em 20 de dezembro de 2011, o telescópio Kepler descobriu os primeiros exoplanetas do tamanho da Terra e menores perto da estrela Kepler-20 - Kepler-20 e (com um raio de 0,87 massas terrestres e uma massa de 0,39 a 1,67 massas terrestres) e Kepler -20 f (0,045 massa de Júpiter e 1,03 raio da Terra).

Em 22 de fevereiro de 2012, cientistas do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, a uma distância de 40 anos-luz da Terra, descobriram a primeira super-Terra, presumivelmente um planeta oceânico - GJ 1214 b. Dados recentes de passagens de trânsito sugerem que GJ 1214 b possui uma extensa atmosfera de hidrogênio-hélio, baixos níveis de metano e uma camada de nuvens a um nível de pressão de 0,5 bar, o que não corresponde às propriedades de uma atmosfera com dominância estável de vapor de água. O período orbital do planeta ao redor da estrela é de 38 horas, a distância é de cerca de 2 milhões de quilômetros. A temperatura na superfície do planeta é de aproximadamente 230°C. Em 2015, foi descoberto um exoplaneta semelhante a um jovem Júpiter.

Instrumentos e projetos de pesquisa de exoplanetas

Satélites astronômicos

A curva de luz da estrela Kepler-6, a mudança causada pela passagem do exoplaneta Kepler-6 b através do disco da estrela. De acordo com o telescópio Kepler.

• O COROT (ESA) é um telescópio espacial orbital especializado de 30 centímetros que regista as curvas de luz de muitas estrelas à medida que os planetas passam à sua frente. Lançado em 27 de dezembro de 2006. Era para ser usado para detectar dezenas de planetas terrestres. Em março de 2010, o COROT descobriu sete exoplanetas e uma anã marrom.
• Kepler (NASA) é um telescópio espacial do sistema Schmidt com diâmetro de espelho de 0,95 m, capaz de rastrear simultaneamente 100 mil estrelas. Lançado em 7 de março de 2009. Foi planejado descobrir cerca de 50 planetas idênticos em tamanho ao da Terra e cerca de 600 planetas 2,2 vezes maiores que o tamanho da Terra. Kepler orbita o Sol em uma órbita com raio de uma unidade astronômica. A vida útil estimada foi determinada em 3,5 anos. Mais tarde foi anunciado que a missão seria estendida até 2016, mas o telescópio falhou em maio de 2013. A essa altura, o Kepler havia descoberto de forma confiável 132 exoplanetas. A lista de candidatos confiáveis ​​a planetas extrasolares continha 2.740 objetos.
• Gaia é um observatório espacial. Além do objetivo principal (construir um mapa tridimensional da nossa Galáxia), será provavelmente necessária a descoberta de cerca de 10 mil exoplanetas. Foi lançado em órbita em 19 de dezembro de 2013.

Observatórios terrestres

Realização de vigilância usando o método de trânsito

• SuperWASP é o levantamento terrestre de maior sucesso. Mais de 70 exoplanetas encontrados pelo método de trânsito em 2012. Consiste em 2 observatórios: SuperWASP-Norte no Observatório Roque de los Muchachos na ilha de Palma (Ilhas Canárias) e SuperWASP-South, localizado no Observatório Astronômico Sul-Africano. Cada um consiste em 8 telescópios automáticos de grande angular com abertura de 111 mm.
• O projeto HATNet é uma rede de 6 telescópios automáticos com amplo campo de visão, 4 dos quais estão localizados no Observatório. Fred Lawrence no Arizona, 2 - no território do Observatório Astrofísico Smithsonian no Havaí. 33 exoplanetas foram descobertos (no início de 2012).

Realização de observações usando o método de velocidade radial (Doppler)

• HARPS é um espectrógrafo de alta precisão instalado em 2002 no telescópio de 3,6 metros do Observatório de La Silla, no Chile. A observação é realizada pelo método da velocidade radial. Parte do ESO
• O Observatório Keck é um observatório dos 2 maiores telescópios refletores do mundo. O diâmetro dos espelhos primários (são três no total, em cada um dos telescópios) é de 10 metros.

Projetos em desenvolvimento:

• PEGASE - originalmente planejado para 2010-2012.
• TESS - aprovado. Lançamento em 2017.
• EChO - estudo teórico do projeto está em andamento. Se aprovado pela ESA, o lançamento será aproximadamente em 2022.
• Telescópio Espacial de Grande Abertura de Tecnologia Avançada (ATLAST) - lançamento após 2025.

Além das missões espaciais, há planos para desenvolver instrumentos terrestres no futuro. Por exemplo, o European Extremely Large Telescope, atualmente em construção, terá equipamentos capazes de estudar as atmosferas dos exoplanetas.

Métodos para procurar exoplanetas

Nomenclatura

Uma visão artística do planeta HD 189733 A b

Os exoplanetas descobertos recebem atualmente nomes que consistem no nome da estrela em torno da qual o planeta orbita e uma letra minúscula adicional do alfabeto latino, começando com a letra “b” (por exemplo: 51 Pegasi b). O próximo planeta recebe a letra “c”, depois “d” e assim por diante em ordem alfabética. Neste caso, a letra “a” não é utilizada no nome, pois tal nome implicaria a própria estrela. Além disso, você deve prestar atenção ao fato de que os planetas recebem nomes na ordem em que são descobertos, e não de acordo com a distância da estrela da revolução. Ou seja, o planeta “c” pode estar mais próximo da estrela do que o planeta “b” foi simplesmente descoberto mais tarde (como, por exemplo, no sistema Gliese 876).

Nos nomes dos exoplanetas havia exceção. O fato é que antes da descoberta do sistema 51 Pegasi em 1995, os exoplanetas tinham nomes diferentes. Os primeiros exoplanetas descobertos em torno do pulsar PSR 1257+12 foram nomeados em letras maiúsculas PSR 1257+12 B e PSR 1257+12 C. Além disso, após a descoberta de um novo planeta mais próximo da estrela, ele foi batizado de PSR 1257+12 A, mas não D. Esses planetas foram posteriormente renomeados para evitar confusão, de acordo com o moderno sistema de nomenclatura de exoplanetas.

Alguns exoplanetas têm "não oficiais" adicionais apelidos"(como, por exemplo, 51 Pegasus b é informalmente denominado" Belerofonte "). Contudo, na comunidade científica, atribuir nomes pessoais oficiais aos planetas é atualmente considerado impraticável e, portanto, não é amplamente praticado.

Propriedades dos exoplanetas

Tamanhos estimados de planetas Super-Terras, dependendo de sua massa e composição química. Exemplos de tais planetas: Um planeta oceânico, composto em grande parte por água; Planeta de ferro, planeta de carbono.

Os planetas são encontrados em aproximadamente 10% das estrelas incluídas nos programas de busca. A sua quota está a crescer à medida que os dados se acumulam e as técnicas de observação melhoram.

Comparação do Sistema Solar com o sistema 55 Cancri

No início, a maioria dos exoplanetas descobertos eram planetas gigantes (já que outros tipos de planetas são mais difíceis de detectar). No entanto, até à data (2012) muitos planetas foram descobertos com massas da ordem da massa de Neptuno e inferiores. Dos 2.326 candidatos descobertos pelo telescópio Kepler, 207 são aproximadamente do tamanho da Terra, 680 são super-terras, 1181 - Netuno, 203 - tamanho comparável a Júpiter e 55 - maior que Júpiter.

Existe uma dependência do número de planetas gigantes no conteúdo de elementos pesados ​​(metais) nas estrelas. Sistemas com planetas gigantes também são encontrados predominantemente em estrelas do tipo solar (classes K5-F5), enquanto nas anãs vermelhas a sua participação é muito menor (apenas três desses sistemas foram descobertos até agora em 200 anãs vermelhas observadas). Descobertas recentes feitas por microlentes gravitacionais indicam a ocorrência generalizada de sistemas com planetas de massa intermediária como Netuno e Netuno, em vez de gigantes gasosos. Isto se aplica principalmente a estrelas de baixa massa e estrelas com baixo teor de metal.

Para vários planetas foi obtida uma estimativa do seu diâmetro, o que permite determinar a sua densidade, bem como fazer suposições quanto à presença de núcleos massivos constituídos por elementos pesados. Astrónomos europeus liderados por Tristan Guillot do Observatório Côte d'Azur (França) descobriram que ao comparar a densidade dos planetas com o conteúdo metálico das suas estrelas, existe uma certa correlação. Os planetas formados em torno de estrelas tão ricas em metais como o nosso Sol têm núcleos pequenos, enquanto os planetas cujas estrelas contêm duas a três vezes mais metal têm núcleos muito maiores.

Para exoplanetas que se movem em órbitas com alta excentricidade, cujo conteúdo interno inclui várias camadas de matéria, como camadas da crosta, manto e material do núcleo, as forças das marés podem liberar energia térmica, o que pode ajudar a criar e manter condições favoráveis ​​​​para a vida em o corpo cósmico, e sua órbita, com o tempo, pode evoluir para uma órbita quase circular.

O exoplaneta mais próximo da Terra em termos de condições, conhecido em 2009, é Gliese 581 c, cuja temperatura, segundo estimativas preliminares, está na faixa de 0-40 °C. Também é teoricamente possível que existam reservas de água líquida neste planeta (o que implica a possibilidade de vida).

Alguns sistemas planetários

Upsilon Andromedae d é um gigante gasoso de Classe II que contém nuvens de água. Uma das questões em aberto na exoplanetologia é a presença de gigantes gasosos com luas massivas, capazes de manter uma atmosfera bastante densa. Até agora, nenhuma observação da presença de luas foi feita. Na representação do artista, uma lua contendo um oceano líquido gira em torno de Upsilon Andromeda d.

• 51 Pegasi é a primeira estrela da sequência principal semelhante ao Sol a ter um exoplaneta descoberto.
• υ Andrômeda é a primeira estrela da sequência principal na qual um sistema multiplanetário foi descoberto.
• Tau Ceti é o sistema multiplanetário mais próximo descoberto (cinco planetas, a descoberta ainda não foi confirmada).
• ε Eridani - sem contar o Sol, este é o terceiro luminar das estrelas mais próximas do planeta, visível sem telescópio.

Vista artística do planeta HD 69830 d, com o cinturão de asteróides da estrela HD 69830 ao fundo

• 55 Câncer - atualmente possui 5 planetas conhecidos, sendo um deles o 55 Câncer e, uma super-Terra quente em trânsito do tamanho de 2 terrestres.
• μ Altar - possui um dos exoplanetas de menor massa conhecidos, Mu Altar c, possivelmente pertencente aos planetas terrestres.
• γ Cephei é a primeira estrela dupla relativamente próxima, em um de cujos componentes foi descoberto o planeta Gamma Cephei A b.
• Gliese 876 é a primeira anã vermelha a ter um sistema planetário descoberto.
• HD 209458 - contém um dos exoplanetas mais notáveis ​​- HD 209458 b ("Osiris") - o "planeta em evaporação".

Uma visão artística do pôr do sol de três luminárias no suposto satélite do planeta HD 188753 A b

• OGLE-TR-56 é a primeira estrela cujo planeta foi descoberto pelo método de trânsito.
• OGLE-235/MOA-53 é o primeiro exoplaneta descoberto devido ao efeito de microlentes gravitacionais.
• 2M1207 é provavelmente a primeira imagem de um sistema planetário extrassolar.
• PSR 1257+12 é um pulsar cujo sistema planetário foi o primeiro a ser descoberto fora do Sistema Solar. Acredita-se que um dos planetas tenha uma massa de apenas 0,025 da Terra.
• HD 188753 é o primeiro sistema estelar triplo em que um exoplaneta foi descoberto (HD 188753 A b).
• HD 189733 - pela primeira vez na história dos estudos de exoplanetas, um mapa das temperaturas da superfície do planeta HD 189733 A b foi compilado.
• Gliese 581 c, Gliese 581 d, HD 85512 b e Kepler-22 b – entre os exoplanetas atualmente conhecidos, são bastante semelhantes à Terra.

Uma visão artística do planeta OGLE-2005-BLG-390L b (temperatura superficial -220 °C), que orbita uma estrela a 20.000 anos-luz da Terra; planeta descoberto usando microlentes gravitacionais

• KOI-961 d é o menor exoplaneta (confiável) conhecido no momento (outubro de 2012) (<0,9 массы Земли).
• WASP-17 b é o primeiro planeta descoberto a orbitar uma estrela na direção oposta à rotação da própria estrela.
• COROT-7 b é a primeira super-Terra (fevereiro de 2009) descoberta pelo método de trânsito e tem um tamanho de 1,58 tamanhos terrestres.
• GJ 1214 b é o primeiro planeta oceânico (teoricamente).
• HD 10180 é a estrela com o número máximo de planetas descobertos. Em abril de 2012, nove planetas foram descobertos.
• Gliese 581 g é um planeta com alta probabilidade de existência de água líquida.
• Kepler-10 b é o primeiro planeta de ferro (densidade planetária 8,8 g/cm³).
• Kepler-11 é uma estrela localizada na constelação de Cygnus, a uma distância de cerca de 613 parsecs de nós. Existem pelo menos 6 planetas orbitando a estrela.
• WASP-19 b é um exoplaneta com um período orbital em torno da estrela igual a 0,7888399 dias terrestres (18,932 horas).
• WASP-33 b é o exoplaneta mais quente conhecido desde 2011. Temperatura - 3200°C.
• WASP-43 b e GJ 1214 b têm as órbitas mais estreitas. WASP-43 b está entre os Júpiteres quentes, GJ 1214 b está entre as super-Terras. WASP-43 b tem um semieixo maior de 0,014 a. e. (2 milhões de km ou 5 raios estelares). A estrela-mãe de WASP-43 é a estrela de menor massa em torno da qual foram descobertos gigantes quentes. GJ 1214 b tem um semieixo maior de 0,014 ± 0,0019 a. e. (excentricidade orbital inferior a 0,27 - órbita fracamente elíptica)

O sistema planetário ε Eridani imaginado por um artista

• KIC 10905746 b e KIC 6185331 b - pela primeira vez, exoplanetas foram descobertos por “amadores” entre o conjunto de dados coletados por “profissionais” (projeto Planet Hunters)
• Kepler-20 e e Kepler-20 f são os primeiros exoplanetas descobertos como sendo do tamanho da Terra ou menores, com Kepler-20 e medindo apenas 0,87 e Kepler-20 f 1,03 raios terrestres. Descoberto pelo telescópio Kepler
• KOI-961 b, KOI-961 c e KOI-961 d são exoplanetas próximos à anã vermelha KOI-961, com raios de 0,78, 0,73 e 0,57 raios terrestres. O raio de KOI-961 d é ligeiramente maior que isso (0,53 raios terrestres).
• HD 37605 c é o primeiro Júpiter legal descoberto em 2012.
• 47 Ursa Maior - um sistema que consiste em 3 Júpiteres frios - 47 Ursa Maior b, 47 Ursa Maior c e 47 Ursa Maior d.
• GD 66 b é provavelmente o primeiro planeta de hélio.
• WASP-12 b é um exoplaneta no qual astrônomos da Rússia declararam a possível existência da primeira exolua descoberta (WASP-12 b I).
• HIP 11952 b e HIP 11952 c são os exoplanetas mais antigos descobertos em torno da estrela HIP 11952, com uma idade estimada de 12,8 bilhões de anos. Anteriormente, este lugar era ocupado pelo planeta PSR B1620-26 b com idade de 12,7 bilhões de anos. A idade do sistema planetário da estrela Kapteyn é de 11,5 bilhões de anos, e a da estrela Kepler-444 é de 11,2 bilhões de anos.
• Alpha Centauri B b é o exoplaneta mais próximo da Terra (a descoberta ainda não foi confirmada).
• JMASS J2126-8140 é o planeta mais distante de sua estrela-mãe atualmente conhecido (janeiro de 2016) - 1 trilhão de km (6.685 UA). Para o planeta WD 0806-661 b - 375 bilhões de km (2.500 UA), para o planeta GU Peixes b - 300 bilhões de km (aprox. 2.000 UA), para o planeta HD 106906 b - 97 bilhões de km (650 UA .e. ). O planeta em formação próximo à estrela TW Hydra está a uma distância de 12 bilhões de km (80 UA), o gigante gasoso próximo à estrela 59 Virgem está a uma distância de 6,5 bilhões de km (43,5 UA).

Consequências da descoberta de exoplanetas

Comparação do sistema Kepler-11 com as órbitas de Mercúrio e Vênus

A descoberta de exoplanetas permitiu aos astrônomos concluir: os sistemas planetários são um fenômeno comum no espaço. Ainda não existe uma teoria geralmente aceita sobre a formação do planeta, mas agora que é possível resumir as estatísticas, a situação nesta área está mudando para melhor. A maioria dos sistemas descobertos são muito diferentes do solar - provavelmente isso é explicado pela seletividade dos métodos usados ​​(planetas massivos de curto período são mais fáceis de detectar). Na maioria dos casos, planetas semelhantes à Terra e de tamanho menor, no momento (agosto de 2012), só podem ser detectados pelo método de trânsito.

“Fechamento” de exoplanetas

Um estudo cuidadoso do espectro da estrela WASP-9 usando o espectrômetro de alta precisão HARPS revelou traços de um segundo espectro estelar nela. Assim, o planeta WASP-9 b não existe.



Vamos ouvi-lo...

Olá, seria interessante ler sobre exoplanetas em uma linguagem acessível, métodos para detectá-los e dispositivos de telescópios para busca de exoplanetas. Obrigado.

Muito interessante, pessoalmente, eu não sabia nada sobre esse conceito. Vamos descobrir juntos...

Primeiro, vamos entender que tipo de planetas são esses. Exoplaneta é um planeta localizado fora do sistema solar (o prefixo grego “exo” significa “fora”, “fora”), um termo alternativo é planeta extra-solar. Os planetas são extremamente pequenos e escuros em comparação com as estrelas, e as próprias estrelas estão longe do Sol (a mais próxima fica a 4,22 anos-luz de distância). Portanto, durante muito tempo o problema de descobrir planetas próximos a outras estrelas foi insolúvel.

Esses planetas foram descobertos indiretamente pela primeira vez na década de 1990, pelo leve “balanço” das estrelas que orbitam. Em meados de 2001, foram descobertos sistemas planetários em torno de 58 estrelas próximas do Sol e dois pulsares de rádio, e em alguns casos foram descobertos sistemas de vários planetas, mas até agora nenhum deles foi diretamente observado e estudado. Medições precisas dos movimentos de uma estrela permitem estimar as massas dos maiores membros do seu sistema planetário e os parâmetros de suas órbitas. É possível que alguns exoplanetas não façam parte de sistemas circunstelares como o Sistema Solar, mas se movam sozinhos no espaço interestelar.

O primeiro relato confiável da observação de um planeta localizado próximo a outra estrela surgiu no final de 1995. Apenas dez anos depois, essa conquista foi agraciada com o "Prêmio Nobel do Oriente" - o prêmio de Sir Run Run Shaw. Pelo terceiro ano, o magnata da comunicação social de Hong Kong está a doar 1 milhão de dólares a cientistas que tenham alcançado realizações especiais em astronomia, matemática e ciências da vida, incluindo medicina. Os laureados em astronomia de 2005 foram Michel Mayor, da Universidade de Genebra (Suíça), e Geoffrey Marcy, da Universidade da Califórnia em Berkeley (EUA), que receberam o prémio numa cerimónia em Hong Kong, das mãos do seu fundador, de 98 anos. -velho Sr. Shaw. Desde a descoberta do primeiro exoplaneta, as equipas de investigação lideradas por estes cientistas descobriram dezenas de novos planetas distantes, sendo os astrónomos americanos liderados por Marcy responsáveis ​​por 70 das primeiras 100 descobertas. Desta forma, vingaram-se do grupo suíço de Mayor, que em 1995 estava dois meses à frente dos americanos com o relatório do primeiro exoplaneta.

Tecnologia de identificação

O primeiro a ver planetas próximos a outras estrelas através de um telescópio foi o matemático e astrônomo holandês Christiaan Huygens, no século XVII. No entanto, ele não conseguiu encontrar nada, já que esses objetos não são visíveis mesmo com poderosos telescópios modernos. Eles estão localizados incrivelmente longe do observador, seus tamanhos são pequenos em comparação com as estrelas e a luz refletida é fraca. E, finalmente, eles estão localizados perto de sua estrela natal. É por isso que, quando observado da Terra, apenas a sua luz brilhante é perceptível, e os pontos escuros dos exoplanetas simplesmente “afogam-se” no seu brilho. Por causa disso, os planetas fora do sistema solar permaneceram não reconhecidos por muito tempo.

Em 1995, os astrónomos Michel Mayor e Didier Queloz da Universidade de Genebra, conduzindo observações no Observatório de Haute-Provence, em França, registaram de forma fiável um exoplaneta pela primeira vez. Usando um espectrômetro ultrapreciso, eles descobriram que a estrela 51 na constelação de Pégaso “oscila” com um período de pouco mais de quatro dias terrestres. (O planeta, orbitando a estrela, balança-a com sua influência gravitacional, como resultado, devido ao efeito Doppler, pode-se observar uma mudança no espectro da estrela.) Esta descoberta foi logo confirmada pelos astrônomos americanos Geoffrey Marcy e Paul Butler. Posteriormente, outros 180 exoplanetas foram descobertos usando o mesmo método de análise de mudanças periódicas no espectro das estrelas. Vários planetas foram encontrados usando o chamado método fotométrico – alterando periodicamente o brilho de uma estrela quando o planeta está entre a estrela e o observador. Este é o método utilizado para procurar exoplanetas no satélite francês COROT, bem como na estação americana Kepler.

Estação Kepler

Ainda não existe uma teoria confiável que explique como os sistemas planetários de estrelas são formados. Existem apenas hipóteses científicas sobre este assunto. O mais comum deles sugere que o Sol e os planetas surgiram de uma única nuvem de gás e poeira - uma nebulosa cósmica em rotação. Da palavra latina nebulosa (“nebulosa”), esta hipótese foi chamada de “nebular”. Curiosamente, é bastante antigo - dois séculos e meio. O início das ideias modernas sobre a formação dos planetas foi lançado em 1755, quando o livro “História Natural Geral e Teoria dos Céus” foi publicado em Königsberg. Pertenceu à pena de um desconhecido graduado da Universidade de Koenigsberg, de 31 anos, Immanuel Kant, que na época era professor familiar de filhos de proprietários de terras e lecionava na universidade. É muito provável que Kant tenha tirado a ideia da origem dos planetas a partir de uma nuvem de poeira de um livro publicado em 1749 pelo escritor místico sueco Emanuel Swedenborg (1688-1772), que levantou a hipótese (segundo ele, contada a ele por anjos) sobre a formação de estrelas como resultado do movimento de vórtice das substâncias da nebulosa cósmica. Em todo o caso, sabe-se que o livro bastante caro de Swedenborg, no qual esta hipótese foi apresentada, foi comprado por apenas três particulares, um dos quais era Kant. Mais tarde, Kant se tornaria famoso como o fundador da filosofia clássica alemã.

Mas o livro sobre o céu permaneceu pouco conhecido, pois sua editora logo faliu e quase toda a tiragem permaneceu sem venda. No entanto, a hipótese de Kant sobre o surgimento de planetas a partir de uma nuvem de poeira - o Caos original - revelou-se muito tenaz e em tempos subsequentes serviu de base para muitos argumentos teóricos. Em 1796, o matemático e astrônomo francês Pierre-Simon Laplace, aparentemente não familiarizado com o trabalho de Kant, apresentou uma hipótese semelhante sobre a formação dos planetas do sistema solar a partir de uma nuvem de gás e deu sua justificativa matemática. Desde então, a hipótese de Kant-Laplace tornou-se a principal hipótese cosmogónica, explicando como o nosso Sol e os nossos planetas se originaram. As ideias sobre a origem do gás-poeira do Sol e dos planetas foram posteriormente refinadas e complementadas de acordo com novas informações sobre as propriedades e estrutura da matéria.

Hoje presume-se que a formação do Sol e dos planetas começou há cerca de 10 bilhões de anos. A nuvem inicial consistia em 3/4 de hidrogênio e 1/4 de hélio, e a proporção de todos os outros elementos químicos era insignificante. A nuvem rotativa foi gradualmente comprimida sob a influência da gravidade. A maior parte da matéria concentrou-se em seu centro, que gradualmente se tornou mais denso a tal estado que uma reação termonuclear começou com a liberação de uma grande quantidade de calor e luz, ou seja, uma estrela brilhou - o nosso Sol. Os restos da nuvem de gás e poeira, girando em torno dela, adquiriram gradualmente a forma de um disco plano. Nele começaram a aparecer coágulos de matéria mais densa, que ao longo de bilhões de anos “se fundiram” em planetas. Além disso, os planetas apareceram pela primeira vez perto do Sol. Estas eram formações relativamente pequenas com alta densidade - pedra de ferro e esferas de pedra - planetas terrestres. Depois disso, planetas gigantes, constituídos principalmente por gases, formaram-se numa região mais distante do Sol. Assim, o disco de poeira original deixou de existir, transformando-se num sistema planetário. Há vários anos, surgiu uma hipótese do geólogo Acadêmico A.A. Marakushev, segundo o qual se presume que os planetas terrestres no passado também eram cercados por extensas conchas gasosas e pareciam planetas gigantes. Gradualmente, esses gases foram levados para a periferia do sistema solar, e perto do Sol restaram apenas os núcleos sólidos dos antigos planetas gigantes, que agora são planetas terrestres. Esta hipótese reflete os dados mais recentes sobre exoplanetas, que são bolas de gás localizadas muito perto das suas estrelas. Talvez no futuro, sob a influência do aquecimento e dos fluxos de vento estelar (partículas de plasma de alta velocidade emitidas pela estrela), eles também percam atmosferas poderosas e se transformem em gêmeos da Terra, Vênus e Marte.

Os exoplanetas são muito incomuns. Alguns movem-se ao longo de órbitas altamente alongadas, o que leva a mudanças significativas de temperatura, enquanto outros, devido à sua localização extremamente próxima da estrela, são constantemente aquecidos até +1.200°C. Existem exoplanetas que fazem uma revolução completa em torno de sua estrela em apenas dois dias terrestres, eles se movem muito rapidamente em suas órbitas. Sobre alguns, dois ou até três “sóis” brilham ao mesmo tempo - esses planetas giram em torno de estrelas que fazem parte de um sistema de duas ou três estrelas localizadas próximas umas das outras. Propriedades tão diversas dos exoplanetas inicialmente surpreenderam os astrônomos. Tivemos que reconsiderar muitos modelos teóricos estabelecidos de formação de sistemas planetários, porque as ideias modernas sobre a formação de planetas a partir de uma nuvem protoplanetária de matéria são baseadas nas características estruturais do sistema Solar. Acredita-se que na região mais quente próxima ao Sol restaram materiais refratários - metais e rochas, a partir dos quais se formaram os planetas terrestres. Os gases escaparam para uma região mais fria e distante, onde se condensaram em planetas gigantes. Alguns dos gases que foram parar na borda, na região mais fria, transformaram-se em gelo, formando muitos planetóides minúsculos. Porém, entre os exoplanetas, observa-se um quadro completamente diferente: os gigantes gasosos estão localizados quase próximos de suas estrelas.

A maioria dos exoplanetas descobertos são bolas gigantes de gás semelhantes a Júpiter, com uma massa típica de cerca de 100 massas terrestres. São cerca de 170, ou seja, 90% do total. Entre eles existem cinco variedades. Os mais comuns são os “gigantes da água”, assim chamados porque, a julgar pela distância da estrela, sua temperatura deveria ser a mesma da Terra. Portanto, é natural esperar que estejam envoltos em nuvens de vapor d’água ou cristais de gelo. No geral, esses 54 “gigantes da água” deveriam parecer bolas branco-azuladas. Os próximos mais comuns são 42 “Júpiteres quentes”. Eles estão muito próximos de suas estrelas (10 vezes mais próximos do que a Terra está do Sol) e, portanto, sua temperatura é de +700 a +1.200°C. Acredita-se que eles tenham uma atmosfera roxo-acastanhada com faixas escuras de nuvens feitas de pó de grafite. É um pouco mais frio em 37 exoplanetas com atmosfera lilás-azulada, chamados de “Júpiteres quentes”, cujas temperaturas variam de +200 a +600 °C. Existem 19 “gigantes de ácido sulfúrico” localizados em regiões ainda mais frias dos sistemas planetários. Supõe-se que eles estejam envoltos em uma nuvem de gotículas de ácido sulfúrico - como em Vênus. Os compostos de enxofre podem dar a esses planetas uma cor branco-amarelada. Os já mencionados “gigantes de água” estão localizados ainda mais longe das estrelas correspondentes, e nas regiões mais frias existem 13 “gêmeos de Júpiter”, que são semelhantes em temperatura ao Júpiter real (de -100 a -200 ° C no exterior superfície da camada de nuvens) e, provavelmente, parecem iguais - com listras de nuvens branco-azuladas e bege, intercaladas com manchas brancas e laranja de grandes vórtices.
Além dos planetas gigantes gasosos, uma dúzia de exoplanetas menores foram descobertos nos últimos dois anos. Eles são comparáveis ​​em massa aos “pequenos gigantes” do Sistema Solar - Urano e Netuno (de 6 a 20 massas terrestres). Os astrônomos chamaram esse tipo de “Netuno”. Entre eles existem quatro variedades. “Hot Neptunes” são os mais comuns, com nove deles descobertos. Eles estão localizados muito perto de suas estrelas e, portanto, são muito quentes. Dois “Netunos frios” ou “gigantes de gelo”, semelhantes a Netuno do sistema solar, também foram encontrados. Além disso, duas “super-Terras” também são classificadas como este tipo – planetas massivos do tipo terrestre que não possuem uma atmosfera tão densa e espessa como as dos planetas gigantes. Uma das “super-Terras” é considerada “quente”, lembrando em suas características o planeta Vênus com muito provável atividade vulcânica. Por outro lado, “frio”, supõe-se a presença de um oceano de água, pelo qual já foi apelidado oficiosamente de Oceanid. Em geral, os exoplanetas ainda não possuem nomes próprios e são designados por uma letra do alfabeto latino somada ao número da estrela em torno da qual giram. A Super-Terra Fria é o menor dos exoplanetas. Foi descoberto em 2005 como resultado de uma pesquisa conjunta de 73 astrônomos de 12 países. As observações foram realizadas em seis observatórios - no Chile, África do Sul, Austrália, Nova Zelândia e ilhas havaianas. Este planeta está extremamente longe de nós – 20.000 anos-luz.

É claro que o maior interesse é gerado pelos exoplanetas onde pode existir vida. Para começar a procurar propositalmente por “irmãos em mente” no espaço, você deve primeiro encontrar um planeta com uma superfície sólida na qual eles poderiam hipoteticamente viver. É improvável que alienígenas voem nas atmosferas de gigantes gasosos ou nadem nas profundezas dos oceanos. Além de uma superfície dura, também é necessária uma temperatura confortável, bem como a ausência de radiações nocivas incompatíveis com a vida (pelo menos com as formas de vida que conhecemos). Planetas que possuem água são considerados habitáveis. Portanto, a temperatura média na sua superfície deve ser de cerca de 0°C (pode divergir significativamente deste valor, mas não exceder +100°C). Por exemplo, a temperatura média na superfície da Terra é de +15°C, e a faixa de flutuações é de -90 a +60°C. Regiões do espaço com condições favoráveis ​​ao desenvolvimento da vida como a conhecemos na Terra são chamadas de “zonas habitáveis” pelos astrônomos. Os planetas terrestres e seus satélites localizados nessas zonas são os locais mais prováveis ​​​​para a manifestação de formas de vida extraterrestres. O surgimento de condições favoráveis ​​​​é possível nos casos em que o planeta está localizado em duas zonas habitáveis ​​​​ao mesmo tempo - circunstelar e galáctica.

A zona habitável circunstelar (às vezes também chamada de “ecosfera”) é uma concha esférica imaginária em torno de uma estrela dentro da qual a temperatura na superfície dos planetas permite a presença de água. Quanto mais quente a estrela, mais distante essa zona está dela. No nosso sistema solar, tais condições existem apenas na Terra. Os planetas mais próximos, Vênus e Marte, estão localizados exatamente nos limites desta camada - Vênus está no lado quente e Marte está no lado frio. Portanto a localização da Terra é muito favorável. Se estivesse mais perto do Sol, os oceanos evaporariam e a superfície se tornaria um deserto quente. Mais longe do Sol, ocorrerá uma glaciação global e a Terra se transformará em um deserto gelado. A zona galáctica habitável é aquela região do espaço segura para a manifestação da vida. Tal região deve estar suficientemente próxima do centro da galáxia para conter muitos dos elementos químicos pesados ​​necessários à formação de planetas rochosos. Ao mesmo tempo, esta região deve estar a uma certa distância do centro da galáxia para evitar explosões de radiação que ocorrem durante explosões de supernovas, bem como colisões desastrosas com numerosos cometas e asteróides, que podem ser causadas pela influência gravitacional. de estrelas errantes. A nossa galáxia, a Via Láctea, tem uma zona habitável a aproximadamente 25.000 anos-luz do seu centro. Mais uma vez, tivemos a sorte de o Sistema Solar estar numa região adequada da Via Láctea, que, segundo os astrónomos, inclui apenas cerca de 5% de todas as estrelas da nossa Galáxia.
As futuras pesquisas por planetas terrestres próximos a outras estrelas, planejadas com a ajuda de estações espaciais, visam precisamente essas áreas favoráveis ​​​​à vida. Isto limitará significativamente a área de busca e dará esperança para a descoberta de vida fora da Terra. Uma lista de 5.000 das estrelas mais promissoras já foi compilada. Os arredores de 30 estrelas desta lista, cuja localização é considerada a mais favorável ao surgimento da vida, serão estudados primeiro.

Com base na sua massa, todos os planetas são divididos em 3 tipos: gigantes (como Júpiter e Saturno), Netunos (como Urano e Netuno) e planetas terrestres, ou Terras (como a Terra e Vênus). A fronteira entre os gigantes e Netuno segue a linha de aparecimento do hidrogênio metálico no interior dos planetas (cerca de 60 massas terrestres ou 0,19 massas de Júpiter). A fronteira entre Netuno e a Terra é traçada de forma bastante arbitrária ao longo de 7 massas terrestres (simplesmente porque Urano, com suas 14 massas terrestres, ainda é um Netuno claro, e a Terra já é claramente um planeta terrestre). É possível que na faixa de 3 a 10 massas terrestres existam planetas cujas propriedades diferem acentuadamente tanto das propriedades de Netuno quanto das propriedades dos planetas terrestres, mas até que sejam realmente descobertos, não multiplicaremos as entidades além do necessário. .

Existem muitas diferenças importantes entre os planetas gigantes, por um lado, e Netuno, por outro, além da massa. Assim, a composição química dos planetas gigantes está próxima da composição química estelar, ou seja, eles consistem predominantemente em hidrogênio e hélio com uma pequena mistura (vários por cento) de elementos pesados. Netuno consiste principalmente de gelo (gelo de água, metano, amônia e sulfeto de hidrogênio) com uma mistura notável de rochas (silicatos e aluminossilicatos), a quantidade de hidrogênio e hélio em sua composição não excede 15-20%. Finalmente, os planetas terrestres são privados não apenas de hidrogênio e hélio, mas em grande parte também de gelo, e consistem principalmente de silicatos com uma mistura de ferro.

Vamos resumir as propriedades dos planetas dependendo de sua massa.

1. Planetas gigantes, massas na faixa de 0,19 a 13 massas de Júpiter. Eles diferem na composição química quase estelar, ou seja, consistem principalmente de hidrogênio e hélio. Eles giram rapidamente. Devido à pressão colossal nas entranhas do planeta, o hidrogênio passa para a fase metálica (ou, em outras palavras, degenera). O raio dos planetas, começando com 0,3 massas de Júpiter até a fronteira das anãs marrons (13 massas de Júpiter), está próximo do raio de Júpiter, ou aproximadamente 10-11 vezes o raio da Terra. A exceção são os chamados “Júpiteres quentes” são planetas gigantes localizados perto de sua estrela e com temperatura efetiva acima de 1000K. Fortemente aquecida pela luz de uma estrela próxima, sua atmosfera se expande, aumentando o raio aparente do planeta para 1-1,4 o raio de Júpiter. A densidade média dos gigantes varia de 0,28 g/cc (os Júpiteres quentes mais rarefeitos) a 12 g/cc (os planetas gigantes mais massivos com 10-12 massas de Júpiter). A segunda velocidade de escape desses planetas excede 37 km/s e geralmente é de 45-70 km/s. Muito provavelmente, todos os planetas gigantes têm um forte campo magnético, que se intensifica à medida que a massa do planeta aumenta.
No sistema solar, os planetas gigantes são Júpiter e Saturno.

2. Netuno, massa na faixa de 7 a 60 massas terrestres (0,022 - 0,19 massas de Júpiter). Eles consistem principalmente de gelo (água, amônia, metano, sulfeto de hidrogênio) e rocha, constituindo cerca de um quarto da massa total do planeta. A participação do hidrogênio e do hélio na composição do planeta não ultrapassa 15-20%. A pressão nas entranhas não é suficiente para que o hidrogênio faça a transição para a fase metálica. O raio é próximo de 4 raios terrestres. A densidade média é de 1,3-2,2 g/cc, a segunda velocidade de escape é de 18-30 km/s. Um campo magnético é muito diferente de um campo dipolo (por exemplo, um planeta pode ter dois pólos norte e dois pólos sul).
No sistema solar, os Netunos são Urano e Netuno.

3. Planetas terrestres, com massa inferior a 7 massas terrestres. Eles consistem principalmente em silicatos (componente rochoso) e ferro. Densidade média 3,5-6 g/cc. O raio é inferior a 2 raios terrestres.
No sistema solar, os planetas terrestres são Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.

Agora vamos dar uma olhada nos 10 principais exoplanetas encontrados.

O primeiro planeta fora do nosso sistema solar foi descoberto por astrônomos em 1989. Era PSR 1257+12 b, que orbitava um pulsar. Nos últimos tempos, a maioria dos exoplanetas descobertos - e há mais de 500 deles - revelaram-se os chamados Júpiteres quentes, ou seja, gigantes gasosos, muitos dos quais estão em órbitas muito próximas das suas estrelas-mãe. No entanto, isso é natural, uma vez que os métodos existentes para a busca de planetas extrasolares baseiam-se na medição ultraprecisa da vibração de uma estrela sob a influência da gravidade dos planetas (método da velocidade radial), ou no registro de mudanças no brilho de uma estrela no momento em que um planeta passa em frente ao seu disco (método de trânsito). Assim, já foram descobertos mais de 500 mundos extrasolares onde nenhum planeta é exatamente igual. Mas esta é a beleza do nosso Universo, que nos encanta com uma profusão de diversidade. Convidamos você a conhecer os dez exoplanetas mais interessantes, segundo os editores do site kosmos-x.net.ru, exoplanetas descobertos por astrônomos.

Glicose 581g. Ilustração de Zina Deretsky, Ciência Nacional.

Glicose 581g- um planeta orbitando a estrela Gliese 581 a uma distância de cerca de 20 anos-luz da Terra. Gliese 581g está localizado na “zona habitável”, ou seja, a uma distância da estrela que recebe a quantidade necessária de energia estelar para a existência de água líquida sobre ela. Alguns astrônomos acreditam que o sistema Gliese 581 não possui quatro, mas seis planetas.

Apelidado de TrES-4. Ilustração de Jeffrey Hall, Observatório Lowell.

Apelidado de TrES-4- um gigante gasoso a uma distância de 1.400 anos-luz de nós, girando em uma órbita muito próxima de sua estrela e completando uma revolução completa em torno dela em apenas três dias. Com diâmetro 1,7 vezes maior que o de Júpiter, o chamado TrES-4 pertence à classe dos planetas “inchados” que possuem densidade extremamente baixa.

Upsilon Eridani b. NASA, ESA, G.F. Benedict (Universidade do Texas, Austin).

Upsilon Eridani bé um exoplaneta descoberto em torno da estrela semelhante ao Sol, Upsilon Eridani, que fica a apenas 10,5 anos-luz da Terra. Está tão perto de nós que em breve os astrónomos poderão fotografá-lo. Upsilon Eridani b está localizado muito longe de sua estrela para que exista água líquida lá, mas os cientistas acreditam que não é o único planeta no sistema Upsilon Eridani - pode muito bem haver outros mundos na zona habitável.

CoRoT-7b. Ilustração ESO/L. Calçada.

CoRoT-7bé o primeiro mundo rochoso descoberto fora do nosso sistema solar. Embora na realidade isso seja um verdadeiro inferno. O planeta, que fica a 400 anos-luz de distância, tem um raio quase cinco vezes maior que o da Terra e é classificado como uma “super-Terra”. Está localizado numa órbita muito próxima da sua estrela-mãe (0,0172 unidades astronómicas), e o seu período orbital é de cerca de 20 horas. A temperatura no lado iluminado do planeta é extremamente alta: cerca de 2.000 °C.

HD 188753 Ab. Ilustração de Planetquest/Caltech da NASA/JPL.

HD 188753Ab- um gigante de gás quente, também chamado de Tatooine (lembre-se do filme de J. Lucas “Star Wars”). No entanto, ao contrário do deslumbrante pôr do sol de estrelas gêmeas visto pelo jovem Luke Skywalker, três sóis podem ser vistos no céu de HD 188753 Ab, já que o planeta está localizado em um sistema de três estrelas a uma distância de aproximadamente 149 anos-luz da Terra. . Também é bastante quente porque orbita muito perto da estrela principal, completando uma órbita em apenas 3,5 dias.

OGLE-2005-BLG-390Lb. Ilustração do ESO.

exoplaneta OGLE-2005-BLG-390L b com uma temperatura superficial de -220 graus Celsius, é o mundo mais frio já encontrado pelos astrônomos. Com um diâmetro 5,5 vezes maior que o da Terra, OGLE-2005-BLG-390L B é classificado como uma “super-Terra” e orbita uma estrela anã vermelha a 28 mil anos-luz da Terra.

WASP-12b. Ilustração da ESA/NASA/Frederic Pont, Observatório da Universidade de Genebra.

WASP-12b, como a maioria dos exoplanetas conhecidos descobertos por astrônomos, é um grande mundo gasoso a cerca de 870 anos-luz da Terra. O exoplaneta tem quase o dobro do tamanho de Júpiter. WASP-12b orbita a sua estrela a uma distância muito próxima - pouco mais de 1,5 milhões de quilómetros - e é o planeta mais quente, com uma temperatura superficial de cerca de 2200 °C.

VARREDURAS-10. Ilustração da NASA.

VARREDURAS-10- um exoplaneta que tem o menor período de revolução em torno de uma estrela conhecido pelos cientistas: completa uma revolução em apenas 10 horas. Ele está localizado a uma distância de cerca de 22.000 anos-luz da Terra.

Coku Tau 4. Ilustração da NASA.

Coku Tau 4- um dos exoplanetas mais jovens, com menos de 1 milhão de anos. Ele está localizado a cerca de 420 anos-luz da Terra. Os astrónomos concluíram a existência deste planeta depois de descobrirem um buraco no disco de poeira que rodeia a estrela. O buraco, 10 vezes maior que a Terra, gira em torno da estrela e provavelmente é formado como resultado da rotação do planeta, limpando o espaço ao seu redor de poeira e gás.

HD 209458b. Ilustração da NASA, ESA e G. Bacon (STScI).

HD 209458 b (Osíris)- um planeta cometa localizado a uma distância de 153 anos-luz da Terra. Ele pesa um pouco menos que Júpiter e completa uma revolução completa ao redor da estrela em apenas 3,5 dias. Descobriu-se que Osíris tinha uma longa nuvem de gás proveniente de sua própria atmosfera. A análise desta “cauda” mostrou que ela contém elementos leves e pesados ​​(como carbono e silício). Ao mesmo tempo, a temperatura atmosférica é de cerca de 1.226 graus Celsius. Isto permitiu aos cientistas presumir que o planeta foi aquecido a tal ponto pela sua estrela que mesmo elementos pesados ​​poderiam deixar a sua atmosfera.

Como esses planetas são encontrados?

Vamos supor que o observador esteja na estrela mais próxima de nós, Alpha Centauri, e esteja olhando em direção ao Sistema Solar. Então nosso Sol brilhará para ele tão intensamente quanto a estrela Vega no céu da Terra. E o brilho dos planetas será muito fraco: Júpiter será uma “estrela” de magnitude 23, Vênus - magnitude 24, e Terra e Saturno - magnitude 25. De modo geral, os maiores telescópios modernos seriam capazes de detectar objetos tão fracos se não houvesse estrelas brilhantes no céu perto deles. Mas para um observador distante, o Sol está sempre localizado próximo aos planetas: para um astrônomo de Alfa Centauro, a distância angular de Júpiter ao Sol não excede 4 segundos de arco, e entre Vênus e o Sol é de apenas 0,5 segundos de arco. seg. Para os telescópios modernos, detectar uma estrela extremamente fraca tão perto de uma estrela brilhante é uma tarefa impossível. Os astrónomos estão agora a conceber instrumentos que podem resolver este problema. Por exemplo, a imagem de uma estrela brilhante pode ser coberta com uma tela especial para que sua luz não interfira no estudo de um planeta próximo. Tal dispositivo é chamado de “coronógrafo estelar”; tem um design semelhante ao coronógrafo do eclipse solar Lyo. Outro método envolve “extinguir” a luz de uma estrela devido ao efeito de interferência de seus raios de luz coletados por dois ou mais telescópios próximos - o chamado “interferômetro estelar”. Como a estrela e o planeta próximo a ela são observados em direções ligeiramente diferentes, usando um interferômetro estelar (alterando a distância entre os telescópios ou escolhendo o momento certo de observação) é possível extinguir quase completamente a luz da estrela e, ao mesmo tempo, realçar a luz do planeta. Ambos os instrumentos descritos - o coronógrafo e o interferômetro - são muito sensíveis à influência da atmosfera terrestre, portanto, para uma operação bem-sucedida, aparentemente terão que ser entregues à órbita baixa da Terra.

Existem também métodos como
- Medição do brilho das estrelas
- Medição da posição da estrela
- Medir a velocidade de uma estrela
- Pesquisa astrométrica

Mais de 150 astrônomos estão atualmente procurando exoplanetas em vários observatórios ao redor do mundo, incluindo o grupo científico mais produtivo de J. Marcy e o grupo de M. Major. Para desenvolver a terminologia e coordenar esforços nesta área, a União Astronómica Internacional (IAU) criou o Grupo de Trabalho sobre Planetas Extrassolares (ver http://www.ciw.edu/IAU/div3/wgesp/), cujo primeiro líder foi elegeu um astrônomo teórico americano Alan Boss (A.Boss). Foi proposta uma terminologia temporária, segundo a qual um “planeta” deveria ser chamado de corpo com massa inferior a 13 Mu orbitando uma estrela do tipo solar; os mesmos objetos, mas movendo-se livremente no espaço interestelar, deveriam ser chamados de “subanãs marrons” (sub-anãs marrons). Agora, este termo é usado em relação a várias dezenas de objetos extremamente fracos encontrados em 2000-2001 na Nebulosa de Órion e não associados a estrelas. Eles emitem principalmente no infravermelho e provavelmente ficarão entre as anãs marrons e os planetas gigantes em massa. Nada definitivo pode ser dito sobre eles ainda.

Em 2013, no âmbito de um projeto conjunto dos EUA, Canadá e Europa, está previsto o lançamento do grande telescópio espacial JWST (James Webb Space Telescope). Este gigante com espelho de 6 metros de diâmetro, que leva o nome do ex-diretor da NASA, pretende substituir o veterano da astronomia espacial - o telescópio Hubble. Entre suas tarefas estará a busca por planetas fora do sistema solar. No mesmo ano, será lançado um complexo de duas estações automáticas TPF (Terrestrial Planet Finder), destinadas exclusivamente à observação de atmosferas de exoplanetas semelhantes à nossa Terra. Com a ajuda deste observatório espacial, pretende-se procurar planetas habitáveis, analisando os espectros das suas conchas gasosas para detectar vapor de água, dióxido de carbono e ozono - gases que indicam a possibilidade de vida. Finalmente, em 2015, a Agência Espacial Europeia enviará ao espaço uma frota de telescópios Darwin, concebidos para procurar sinais de vida fora do sistema solar através da análise da composição das atmosferas dos exoplanetas.

Se a exploração espacial de exoplanetas correr conforme os planos, dentro de dez anos poderemos esperar as primeiras notícias confiáveis ​​​​sobre planetas favoráveis ​​​​à vida - dados sobre a composição das atmosferas ao seu redor e até informações sobre a estrutura de suas superfícies.

No geral, a descoberta dos primeiros sistemas planetários extrasolares foi uma das maiores conquistas científicas do século XX. O problema mais importante foi resolvido – o sistema solar não é único; a formação de planetas próximos às estrelas é um estágio natural de sua evolução. Ao mesmo tempo, fica claro que o Sistema Solar é atípico: seus planetas gigantes, movendo-se em órbitas circulares fora da “zona de vida” (a região de temperaturas moderadas ao redor do Sol), permitem planetas terrestres, um dos quais é a Terra , existir nesta zona há muito tempo - tem uma biosfera. Aparentemente, outros sistemas planetários raramente apresentam esta qualidade.

faça um tour pela ISS

28.03.2018 18:47 1024

Muitos de vocês se interessam por astronomia, leem vários livros e assistem filmes sobre o espaço. Você já deve ter ouvido falar que os cientistas chamam alguns planetas de exoplanetas. Mas agora vamos descobrir o que são exoplanetas.

A palavra "exo" em grego significa "fora" ou "fora". Conclui-se destas palavras que exoplanetas são planetas localizados fora do nosso sistema solar.

Os cientistas começaram a notar esses planetas no final da década de 1980, quando surgiram dispositivos poderosos que tornaram possível fazer isso. Os astrônomos têm sido muito auxiliados no estudo de exoplanetas por telescópios espaciais - satélites artificiais que foram inventados para descobrir novos planetas. Muitos exoplanetas foram descobertos por cientistas usando poderosos telescópios ópticos instalados em vários observatórios.

Os pesquisadores dividem os exoplanetas em dois tipos: exoplanetas terrestres e exoplanetas gasosos. Os planetas terrestres são compostos de ferro, alumínio, magnésio e oxigênio. Por isso, possuem alta densidade e superfície dura. Os gigantes gasosos consistem em vários gases: hidrogênio, metano, hélio. Você não poderá andar nesses planetas, pois eles não possuem uma superfície sólida. Se você descer a tal planeta, poderá cair nele, como se estivesse voando através das nuvens. Mas quanto mais fundo você vai, mais a pressão aumenta, o que pode simplesmente esmagar um objeto. Em nosso sistema solar, os planetas terrestres incluem Mercúrio, Vênus, Terra e Marte, e os gigantes gasosos incluem Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Os exoplanetas terrestres são divididos em diferentes classes, como super-Terra, planeta oceano, planeta ferro e muitos outros.

Super-Terras são planetas cuja massa é maior que a massa da Terra, mas menor que a massa dos gigantes gasosos. Dentre as super-Terras, pode-se destacar o planeta Gliese 581c. Ele orbita a estrela Gliese 581 (seu sol) na constelação de Libra. Este planeta foi descoberto em 2007 no Observatório de La Silla, localizado no Chile. O exoplaneta Gliese 581c é semelhante em tamanho ao nosso planeta. Ele está localizado a aproximadamente 20 anos-luz da Terra. Graças a vários cálculos, os astrônomos conseguiram descobrir que pode existir uma atmosfera neste planeta, a temperatura da superfície é de cerca de 100 0 C e um ano dura apenas 13 dias terrestres. Os cientistas sugerem que pode existir água neste exoplaneta.

Um planeta oceânico é um exoplaneta completamente coberto de água. Até agora, os astrónomos descobriram apenas um desses planetas com o nome complexo GJ 1214 b, que se enquadra neste nome. Ele está localizado na constelação de Ophiuchus.

Os planetas de ferro são um tipo de planeta que possui uma grande quantidade de metal em seu núcleo. Um exemplo de tal planeta é o exoplaneta Kepler-10 b na constelação de Draco.

Os exoplanetas gasosos também são divididos em diferentes classes: Netuno quente, super-Júpiter e outros.

Netuno Quente é uma classe de exoplanetas semelhantes em tamanho e massa a Netuno e Urano e estão muito próximos de sua estrela (distância inferior a uma unidade astronômica). O planeta Gliese 436 b pertence exatamente a essa classe de exoplanetas. Está localizado na constelação de Leão, a 33 anos-luz da nossa Terra. Este planeta consiste principalmente de água. Devido à sua localização próxima à sua estrela (seu Sol), a temperatura no planeta é de cerca de 300 0 C! No entanto, a água a esta temperatura não evapora, mas fica no estado sólido (gelo). Tudo isso se deve à enorme força da gravidade neste planeta. Cria uma pressão muito alta, que comprime as moléculas de água, transformando-as em gelo quente. As forças da gravidade impedem que esse gelo derreta.

Super-Júpiter é um tipo de exoplaneta cujo tamanho e massa excedem o tamanho do maior planeta do nosso sistema solar, Júpiter. Um exemplo de tal exoplaneta é o planeta Kepler-419 c. Ele está localizado na constelação de Cygnus, a uma distância de 2.544 anos-luz da Terra.

Como vocês já notaram, todos os exoplanetas listados acima possuem nomes muito estranhos e complexos, difíceis de lembrar. O fato é que, nos últimos anos, os cientistas conseguiram descobrir vários milhares de novos exoplanetas e foi difícil encontrar um nome para cada um. Portanto, eles decidiram nomear os exoplanetas com o nome das estrelas (seu Sol) em torno das quais eles giram. E os astrônomos começaram a adicionar uma letra ao nome da estrela. Por exemplo, o planeta Kepler-419 c orbita a estrela (seu Sol) Kepler-419.

Um exoplaneta é um planeta localizado fora do nosso sistema solar. Milhares de objetos semelhantes foram descobertos nas últimas duas décadas, principalmente usando o telescópio espacial Kepler da NASA.

Exoplaneta - o que é isso?

Eles diferem significativamente em seus tamanhos e órbitas. Alguns deles são planetas gigantes orbitando perto de suas estrelas. Alguns estão cobertos de gelo, outros de pedras. A NASA e outras agências estão à procura de um tipo especial de planeta: querem um exoplaneta semelhante à Terra orbitando uma estrela semelhante ao Sol localizada na zona habitável.

A zona habitável é a faixa de distâncias de uma estrela na qual a temperatura do planeta permite a existência de oceanos de água líquida, o que é crítico para a vida. A definição mais antiga da zona baseava-se no simples equilíbrio térmico, mas os cálculos modernos incluem muitos outros fatores, incluindo o efeito estufa da atmosfera do planeta. Isto torna os limites da zona habitável confusos.

Teoria da origem da vida

Embora o exoplaneta seja uma descoberta da década de 1990, durante anos os astrónomos estiveram convencidos da sua existência. Eles não apenas acreditaram, mas basearam suas conclusões na lenta rotação do nosso próprio Sol e de outras estrelas.

Os astrónomos têm uma teoria sobre a origem da vida no nosso sistema solar. Em suma, uma nuvem rotativa de gás e poeira (a chamada nebulosa protosolar) entrou em colapso sob a influência da sua própria gravidade e formou a nossa estrela e os nossos planetas. Depois disso, a conservação do momento angular significava que a futura estrela deveria girar cada vez mais rápido. Porém, embora tenha 99,8%, possui 96% do seu momento angular. Os astrônomos se perguntam por que nossa estrela gira tão lentamente.

A jovem estrela tinha um campo magnético muito forte, cujas linhas de força penetravam no disco de gás rodopiante a partir do qual os planetas foram formados. Estas linhas estavam associadas a partículas de gás carregadas e funcionavam como âncoras, retardando a formação do Sol e girando o gás que eventualmente se tornou planetas. A maioria das estrelas gira lentamente, então os astrônomos concluíram que a mesma “frenagem magnética” ocorreu nelas, o que significa que deve ter ocorrido a formação de planetas. Daí a conclusão lógica: é necessário procurar planetas em torno de estrelas semelhantes ao Sol.

Primeiras descobertas

Por esta e outras razões, os cientistas inicialmente limitaram a sua procura de exoplanetas a estrelas semelhantes ao Sol, mas as duas primeiras descobertas em 1992 foram de um pulsar (o remanescente em rotação rápida de uma estrela que morreu como supernova) chamado PSR 1257+12. . O primeiro exoplaneta confirmado orbitando uma estrela (foto incluída no artigo) que atende a esse requisito foi descoberto em 1995. Tornou-se 51 Pegasi b, cuja massa é comparável a c e que está 20 vezes mais perto do Sol do que da Terra. Isto foi uma surpresa. Mas outra coisa estranha aconteceu sete anos antes, deixando claro que muitos exoplanetas seriam descobertos.

Em 1988, um grupo de cientistas canadenses descobriu um planeta do tamanho de Júpiter orbitando Gamma Cephei. Mas como a sua órbita era muito menor que a de Júpiter, os cientistas não anunciaram uma descoberta definitiva. Os astrônomos não ousaram sugerir a existência de tais planetas. Era tão diferente do nosso sistema solar que os cientistas foram extremamente cautelosos.

Do grande ao pequeno

Quase todos os exoplanetas descobertos inicialmente são enormes gigantes gasosos semelhantes a Júpiter (ou ainda maiores) que orbitam a uma curta distância da sua estrela-mãe. Isto é explicado pelo facto de os astrónomos utilizarem uma técnica de medição da velocidade radial, que determina o grau em que a estrela “oscila” à medida que os planetas orbitam à sua volta. Os grandes que estavam próximos tiveram um impacto tão significativo que puderam ser facilmente detectados.

Antes da era das descobertas de exoplanetas, os instrumentos só podiam medir os movimentos das estrelas com uma precisão de um quilómetro por segundo, o que era insuficiente para detectar as suas vibrações sob a influência dos planetas. Os instrumentos modernos são capazes de medir velocidades até centímetros por segundo, em parte devido à maior precisão do equipamento, mas também porque os astrónomos são mais hábeis no isolamento de sinais fracos dos dados.

Explosão de informação Kepler

Até o momento, existem mais de 1.000 exoplanetas confirmados descobertos por um único satélite. O telescópio espacial Kepler foi lançado em órbita em 2009 e procurou planetas habitáveis ​​durante quatro anos. Ele usou um método chamado “trânsito” – medindo o escurecimento de uma estrela enquanto um objeto cósmico passava na frente dela.

Kepler revelou uma abundância de diferentes tipos de planetas. Além dos gigantes gasosos e dos corpos terrestres, o telescópio ajudou a estabelecer a existência de uma nova classe de “super-Terras” cujos tamanhos estão dentro da faixa dos tamanhos da Terra e de Netuno. Alguns deles estão localizados nas zonas habitáveis ​​das suas estrelas, mas os astrobiólogos ainda estão verificando os cálculos para descobrir como a vida poderia se desenvolver nesses mundos.

Em 2014, os astrónomos do Kepler introduziram um método chamado “teste de multiplicidade” que aumentaria a taxa a que os candidatos a planetas seriam promovidos ao estatuto confirmado. A técnica é baseada na estabilidade orbital – muitas estrelas escureceram em intervalos curtos, o que só poderia ser causado por planetas em órbitas pequenas, já que se fossem estrelas, empurrariam uns aos outros gravitacionalmente para fora do sistema dentro de alguns milhões de anos.

Outras missões

Embora os satélites (Kepler e o francês CoRoT) que caçavam exoplanetas tenham concluído as suas missões iniciais, os cientistas ainda estão a processar os dados obtidos com a sua ajuda, fazendo novas descobertas. E eles não ficarão sem trabalho. Os satélites MOST e NASA TESS continuam a operar, e o satélite suíço CHEOPS e o satélite ESA PLATO começarão a procurar trânsito a partir do espaço num futuro próximo. Na Terra, o espectrógrafo HARPS instalado no telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul, no Chile, está a realizar pesquisas Doppler de oscilações estelares, mas muitos outros telescópios estão à procura.

Um exemplo é o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Por ser sensível na região infravermelha do espectro, é capaz de medir o perfil de temperatura do exoplaneta e fornecer informações sobre a sua atmosfera.

Com mais de 3.000 planetas conhecidos, é difícil escolher apenas alguns. Pequenos exoplanetas rochosos na zona habitável parecem ser os melhores candidatos, mas os astrónomos identificaram outros que expandiram a nossa compreensão da formação e evolução de outros mundos.

As primeiras andorinhas

51 Pégasos b. Como mencionado acima, foi o primeiro exoplaneta comprovado a orbitar uma estrela do tipo solar. Com metade da massa de Júpiter, ele está afastado do centro do sistema à distância de Mercúrio. O planeta está tão perto de sua estrela que, muito provavelmente, um de seus lados está travado de forma maré - ele está constantemente voltado para a estrela.

HD 209458b. Foi o primeiro exoplaneta descoberto em 1999 (foto incluída no artigo) a transitar a sua estrela (embora usando o método Doppler), e foi seguido por outras descobertas. É o primeiro planeta fora do sistema solar a ter os parâmetros de sua atmosfera determinados, incluindo perfil de temperatura e ausência de nuvens.

Mundos notáveis

55 Cancri e. Este exoplaneta é o que chamamos de “super-Terra” que orbita uma estrela brilhante o suficiente para ser vista a olho nu. Desta forma, os astrónomos podem estudar o sistema com mais detalhe do que qualquer outro. O seu “ano” é de apenas 17 horas e 41 minutos (isto foi determinado quando a MOST observou o sistema durante duas semanas em 2011). Os teóricos sugerem que 55 Cancri e pode ser rico em carbono e ter um núcleo de diamante.

HD 80606 b. Este exoplaneta é o recordista (no momento da sua descoberta em 2001) de excentricidade orbital. É provável que a trajetória de seu movimento, semelhante à órbita do cometa Halley, possa estar associada à influência de outra estrela. Além disso, uma órbita tão extrema causa extrema variabilidade no ambiente do planeta.

WASP-33b. Ela foi descoberta em 2011 e possui uma espécie de camada de proteção solar – a estratosfera – que absorve parte da luz visível e ultravioleta da estrela-mãe. O planeta não apenas se move em órbita na direção oposta, mas também causa vibrações na estrela, que são registradas pelo satélite MOST.

Gêmeos da Terra

Kepler-442b. Este exoplaneta é chamado de “gêmeo da Terra”. Com seu tamanho, massa e regime de temperatura, é mais parecido com o nosso planeta. Descoberto em 6 de janeiro de 2015, está localizado a uma distância de 1.120 anos-luz. A temperatura da superfície deste exoplaneta rochoso é de -40 °C. Sua massa é 2,34 vezes a massa da Terra e sua gravidade é 30% maior. O planeta está fora da zona onde o bloqueio das marés está em vigor. Num artigo publicado em 2015, juntamente com Kepler-186f e 62f, foi apontado como o melhor candidato para planetas potencialmente habitados (ver foto).

Exoplaneta Kepler-78b. Ele orbita a estrela Kepler-78. No momento da sua descoberta em 2013, o planeta era mais semelhante à Terra em termos de massa, raio e densidade média. Não só foi detectado seu trânsito contra o fundo da estrela, mas também um eclipse e luz refletida correspondente às fases orbitais. O “ano” do exoplaneta dura apenas 8,5 horas, porque está 40 vezes mais próximo da estrela do que a distância de Mercúrio ao Sol.