Землеподобные планеты

Сб, 03/29/2014 - 20:28

Космический телескоп COROT

Космический телескоп Kepler

Кеплер будет исследовать звезды в направлении спирального рукава Ориона нашей Галактики. Расстояния до большинства исследуемых звезд, около которых будет осуществляться поиск землеподобных планет, находятся в промежутке от 600 до 3000 световых лет. Свечение звезд, находящихся дальше 3000 световых лет, является слишком слабым для обнаружения транзитов планет (илл. NASA)

увеличенная область рассеянного скопления NGC 6791

PSR B1620-26 b в представлении художника



Невиданный успех фильма «Аватар» о событиях на экзопланете Пандора на самом деле может быть не такой уж и фантастикой. По крайней мере, обнаружение новых планет в других звездных системах дает нам надежды на то, что мы на самом деле увидим причудливых инопланетных существ.
Фантастика зачастую является таковой лишь для определенной эпохи, и с развитием научно-технического прогресса она становится реальностью. Вот и «Аватар» не зря был снят, точнее, смонтирован именно сейчас — ведь еще десять-пятнадцать лет назад подобное казалось уж больно нереальным. Примерно, как обнаружение живого динозавра.

Современные астрономы уже не отрицают, что где-то там, в других галактиках или даже в нашем родном Млечном пути, есть жизнь. Завлабораторией астроинформатики Главной астрономической обсерватории НАН Украины Ирина Вавилова так и говорит: «Считаю, что она существует. В форме простейших организмов — так точно».

Например, согласно подсчетам математиков Карлоса Котты и Альваро Моралеса из Университета Малаги (Испания), в нашей Галактике могут существовать до 1000 разумных цивилизаций. Ученые искали ответ на знаменитый парадокс Ферми: «Если внеземных цивилизаций так много, то где они?», и предположили следующее.

Инопланетяне, прежде чем осваивать другие планеты, запустят беспилотные аппараты-разведчики (примерно так, как делают земляне). Такая тактика позволила бы им значительно быстрее изучить обширные районы космоса, считают Котта и Моралес.

Поскольку наши приборы до сих пор не зарегистрировали ни одного подобного зонда, исследователи рассчитали, сколько аппаратов одновременно могут находиться в Млечном пути незамеченными. При этом они рассматривали ситуации, когда внеземные цивилизации посылали разное количество аппаратов, а также брали разные значения среднего времени жизни каждого зонда.
И вот что получилось в итоге. Если время жизни каждого аппарата составляет 50 миллионов лет, то в нашей Галактике могут существовать от 100 до 1000 других разумных цивилизаций, если же зонды могут «продержаться» вдвое дольше, то число иных миров сокращается до 10.

Однако что, кроме сугубо теоретических подсчетов, позволяет нам предполагать о наличии инопланетной жизни не только в форме простейших организмов, вирусов или бактерий, но и белковых молекул или, идем дальше, — разумных существ?

От Бруно к Барнарду

Да, сейчас мы знаем не только в теории, но и на практике о том, что наша Солнечная система — не уникальное явление во Вселенной, а всего лишь одна из, по сути, бесконечного числа планетных систем.

Первые попытки найти планеты, обращающиеся вокруг других звезд, были связаны с наблюдениями за положением близких светил. Еще в 1916 году американский астроном Эдвард Барнард обнаружил красную звездочку, которая «быстро» смещалась по небу относительно других звезд. Астрономы назвали ее Летящей звездой Барнарда. Она — одна из ближайших к нам звезд и по массе в семь раз меньше Солнца, поэтому влияние на нее планет (при их наличии, разумеется) должно быть весьма заметным. Позже оказалось, что планет у нее таки нет.
В конце 80-х годов ХХ века многие группы астрономов начали систематическое измерение скоростей ближайших к Солнцу звезд, ведя специальный поиск экзопланет с помощью высокоточных спектрометров.

Интересно, что первые планеты были открыты не у звезд главной последовательности, а у пульсаров. Суть в том, что радиопульсары (нейтронные звезды) — чрезвычайно стабильные источники и ученые могут выявить их движение со скоростями порядка 1 см/с, а значит, обнаружить рядом планеты, массами намного меньше Юпитера.

Первое подтвердившееся открытие внесолнечных планет сделал Александр Вольшчан в 1991 году около радиопульсара PSR 1257+12 с помощью 305-метровой антенны телескопа в Аресибо. Правда, потом эти экзопланеты были признаны вторичными, так как «первородные» вряд ли могут пережить катастрофическое сбрасывание оболочки родительской звезды.
Настоящая экзопланета была впервые обнаружена в 1995 году. Это сделали французские астрономы Мишель Майор и Дидье Квелон. Они построили спектрометр, способный измерять доплеровское смещение линий с точностью до 13 м/с. Они на протяжении года измеряли лучевые скорости у 142 ближайших солнцеподобных звезд и довольно быстро обнаружили покачивание звезды 51 Пегаса с периодом 4,23 сутки под влиянием юпитероподобной (по массе) планеты.

После этого открытие экстрасолнечных планет и систем посыпались, как из рога изобилия. Главный тому итог для науки — Солнечная система перестала быть единственной в своем роде, хотя, как показывают наблюдения, многие уникальные черты ей все же характерны. Ну и наконец, астрономы получили доказательства предположений того же Джордано Бруно о наличии во Вселенной множества миров, подобных или не очень, нашему, а также их возможной обитаемости.
Как известно, Бруно за его учения «святая инквизиция» сожгла на костре, и хоть с тех пор и прошло более 400 лет, выдающийся ученый не был реабилитирован. Папа Римский Иоанн Павел II, когда ему задали вопрос, почему так случилось, ушел от прямого ответа, намекнув, что это будет возможно лишь в случае обнаружения инопланетного разума. Что же, вполне возможно, что ждать этого нам осталось недолго.

Надежда на «Кеплер»

Астрономы понимали, что с Земли много экзопланет не найдешь, да и качество снимков космического телескопа «Хаббл» убедили их в необходимости вывести на орбиту телескоп, который специально занимался бы поиском планет в других звездных системах.

Первой ласточкой стал французо-европейский космический телескоп «КоРоТ». Не ломайте голову над тем, в честь кого он так назван. Это всего лишь аббревиатура от длинного английского названия COnvection ROtation and planetary Transits (т.е. назван он по методам поиска экзопланет, о чем мы поговорим чуть ниже). Он был выведен на орбиту 27 декабря 2006 года, но нормально работать начал лишь спустя 5 месяцев (много времени ушло на тестирование и настройку систем).

Что же такого делает «КоРоТ» и чем он отличается от других телескопов, того же «Хаббла»? Начнем с того, что он, в отличие от «Хаббла», имеет две четкие задачи: поиск экзопланет (в том числе и земного типа), а также изучение внутреннего строения звезд (задача, прямо скажем, для широкого круга любителей космоса не очень интересная). Это первый в мире телескоп, способный обнаруживать скалистые планеты вокруг других звезд. По крайней мере, об этом говорится на официальном сайте миссии телескопа.

Своим мощным «глазом» телескоп смотрит в созвездия Змеи и Единорога. Они оба довольно-таки перспективны в плане возможного наличия планет: в созвездии Единорога — 146 звезд, Змеи — на 40 меньше.

Но! Во-первых, «КоРоТ» способен обнаружить только те планеты, которые в несколько раз больше Земли (собственно, мы выше писали, что найти маленькие внесолнечные планеты современные телескопы пока не в состоянии).

Во-вторых, он не предназначен для поиска обитаемых планет. А в-третьих, этот телескоп может наблюдать только небольшой процент планет в пределах своей зоны чувствительности, так как только небольшая часть планет будет пересекать диск своей звезды под углом, доступным для наблюдения.

Тем не менее он сумел открыть семь (на момент написания статьи) экзопланет, среди которых есть одна особенная — Суперземля (super-Earth).

Телескоп НАСА «Кеплер» — совсем другой аппарат, хоть и также предназначен для поиска экзопланет. Главное его отличие от «КоРоТа» — поиск обитаемых планет (Kepler Mission — A search for habitable planets — так написано на его официальном сайте). Телескоп был выведен на орбиту утром 7 марта 2009 года, затем несколько месяцев длилась настройка и калибровка оптики, и уже в августе он начал выдавать «на гора» результаты (об этом — чуть ниже).

По словам директора отдела астрофизики НАСА в Вашингтоне Джона Морса, «Кеплер» — крайне важный компонент в поиске и изучении в других звездных системах планет, где могут быть условия, подобные земным. Миссия телескопа будет длиться 3,5 года, можно ожидать, что за это время он найдет сотни планет размером с Землю и больше.
Так что не зря астрономы рассчитывают, что в этом году исследование экзопланет выйдет на новый уровень именно благодаря телескопу «Кеплер». Он, кстати, способен искать не только сами планеты, но и их спутники, так называемые экзолуны.

Поиск пригодных для жизни планет — не просто прихоть астрономов. По оценкам ООН, до 2050 г. на нашей планете могут исчерпаться запасы нефти, газа и урана, будет не хватать продовольствия, а естественные условия могут стать непригодными для жизни, поэтому альтернативная «Земля» человечеству не помешает. И пускай даже сейчас это считается слишком смелым, если не смешным, заявлением, никто не сможет спрогнозировать, как на него будут реагировать через 100-200 лет.

Если представить, что миссия «Кеплера» будет удачной, то уже через лет пять (на обработку полученных телескопом результатов уйдет какое-то время) астрономы будут иметь несколько десятков кандидатов на звание обитаемых планет и вполне могут начинать посылать к ним радиосигналы.

И как знать, может, на какой-то из них откликнется инопланетная цивилизация? Собственно, раз уж мы заговорили о разумных существах во Вселенной, то даже в случае неудачи «экзопланетных телескопов» есть шанс выйти с ними на контакт. У НАСА есть запасной вариант — проект SETI@home — это вам не какая-то алюминиевая табличка на «Пионере», а научно-обоснованный метод поиска инопланетного разума.

В рамках проекта компьютеры энтузиастов обрабатывают принятые сигналы земных радиотелескопов в надежде обнаружить среди них сигналы, произведенными инопланетными приборами разумных существ. Так вот, главный астроном данного проекта Сет Шостак считает, что выйти на такой контакт мы сможем уже к 2025 году, обосновывая это утверждение законом Мура.
Данный закон предполагает, что каждые 1,5 года производительность компьютерных процессоров удваивается. И сей процесс ныне и правда проходит согласно нему. Сет Шостак по праву считает, что если эта тенденция продолжится, то к 2025 году радиотелескопы смогут «услышать», что происходит в космическом пространстве на расстоянии 500 световых лет от Земли.
Да, пока это все — всего лишь теории, но не так ли и развивалась наука, в частности, физика?

На ближайшие «экзопланетные миссии», в частности New Worlds Mission (НАСА) и «Дарвин» (Европейское космическое агентство), возлагаются огромнейшие надежды. Новые околоземные телескопы будут искать обитаемые планеты не по косвенным, а по прямым «уликам» (а именно: по излучению, идущему от планет в инфракрасном диапазоне). Но подробнее о них стоит говорить уже ближе к запуску, который намечен соответственно на 2013 и 2015 гг.

Другие материалы рубрики


  • ...И тут внимание исследователей привлекла давняя и очень любопытная гипотеза космических струн. Постичь ее трудно, представить наглядно просто невозможно: струны можно только описать сложными математическими формулами. Эти загадочные одномерные образования не излучают света и обладают огромной плотностью — один метр такой "ниточки" весит больше Солнца. А если их масса так велика, то и гравитационное поле, пусть даже растянутое в линию, должно значительно отклонять световые лучи. Однако линзы уже сфотографированы, а космические струны и "черные дыры" пока существуют лишь в уравнениях математиков. Из этих уравнений следует, что возникшая сразу после Большого взрыва космическая струна должна быть "замкнута" на границы Вселенной. Но границы эти так далеки, что середина струны их "не чувствует" и ведет себя, как кусок упругой проволоки в свободном полете или как леска в бурном потоке. Струны изгибаются, перехлестываются и рвутся. Оборванные концы струн тут же соединяются, образуя замкнутые куски. И сами струны, и отдельные их фрагменты летят сквозь Вселенную со скоростью, близкой к скорости света.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Судя по многочисленным публикациям, посвященным современной астрофизике, она находится на подъеме. Положение дел даже сравнивают с революционной ситуацией, сложившейся в физике в начале прошлого века. Но если тогда истина рождалась в спорах, сейчас новые понятия проникают в астрофизику практически без сопротивления. При этом ключевые положения старой теории, вместо того, чтобы обрести окончательную ясность, заменяются наборами гипотез. Современный астрофизик подробно объяснит, что такое космологический вакуум или антигравитация, но на вопрос о происхождении галактик даст расплывчатый ответ, включающий несколько возможных сценариев.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Объект, отснятый близ звезды, сходной с Солнцем, не вписывается в привычные теории формирования планет. Специалистам еще предстоит разобраться с особенностями рождения этого странного мира, а широкая публика просто любуется снимками. Еще бы — не каждый день можно увидеть планету другой звезды, пусть и открыты их сотни.
    Звезда 1RXS J160929.1-210524 расположена примерно в 500 световых лет от нас. Она очень похожа на Солнце. Ее «вес» равен 85% массы нашей родной звезды. Правда, это светило значительно моложе нашего — 210524 возникла порядка пяти миллионов лет назад.
    Новая планета, по расчетам астрономов, обладает массой примерно в восемь масс Юпитера. И она не была бы такой уж уникальной, если б не два обстоятельства. Первое — она «вживую» запечатлена на снимках. А о втором скажем позже.
    Впервые астрономы непосредственно увидели объект планетарной массы на орбите вокруг звезды, такой как Солнце, и если подтвердится, что этот объект действительно гравитационно привязан к звезде, это будет крупным шагом вперед.
    Интригу, впрочем, принесло не яркое достижение наблюдательной астрономии как таковое, а выявленные параметры системы.



  • Космические фонтаны из водяного льда, пара и смеси других веществ, поднимающиеся над равнинами луны Сатурна, давно интригуют специалистов. Не хотят сходиться уравнения, описывающие энергетику этого мира, столь удаленного от Солнца. Однако все встает на свои места, если учесть новое открытие: волнующая активность Энцелада по геологическим меркам — мимолетный эпизод.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Наблюдая и изучая особенности Млечного Пути, астрономы долгое время не могли понять общую структуру и историю нашей Галактики. До 1920 г. ученые не были уверены, что Галактика — отдельный объект, один из миллиардов подобных. К середине 50-х гг. они наконец составили план Галактики, представляющий собой величественный диск из звезд и газа. В 60-х гг. теоретики считали, что наша Галактика сформировалась на раннем этапе космической истории — по новейшим оценкам, около 13 млрд. лет назад — и с той поры не претерпевала существенных изменений.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив ее на две половины — низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.



  • В нашей Галактике за пределами Солнечной системы обнаружено несколько сотен планет. Исследовать их проще и дешевле при помощи автоматических зондов сверхмалого размера. Запускать эти аппараты можно с Земли из электромагнитной пушки, а ускорять и корректировать орбиты будут гравитационные поля встречных звезд.
    Полеты к звездам — любимая тема фантастов и авторов компьютерных игр. Лихо носятся их звездолеты на просторах Галактики! Вот только неясно — как и зачем? Но эти вопросы не очень волнуют любознательных читателей: «как» — это придумают инженеры, а уж «зачем» — вообще неприлично спрашивать. Вы только представьте: новые неизведанные миры, братья по разуму... Разве это неинтересно?!
    Но не все фантазии удается воплотить в жизнь. Романтическая эпоха поиска внеземных цивилизаций, рожденная в начале 1960-х успехами космонавтики и радиоастрономии, к концу столетия почти сошла на нет.



  • ...Несмотря на то, что идея коллапса кажется простой (при сжатии ядра выделяется энергия гравитационной связи, за счет которой выбрасываются внешние слои вещества), трудно понять процесс в деталях. В конце жизни у звезды с массой более 10 масс Солнца образуется слоеная структура, с глубиной появляются слои все более тяжелых элементов.
    Ядро состоит в основном из железа, а равновесие звезды поддерживается квантовым отталкиванием электронов.
    Но в конце концов масса звезды подавляет электроны, которые вжимаются в атомные ядра, где начинают реагировать с протонами и образовывать нейтроны и электронные нейтрино. В свою очередь, нейтроны и оставшиеся протоны прижимаются друг к другу все сильнее, пока их собственная сила отталкивания не начнет действовать и не остановит коллапс.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Космологи в замешательстве. Обычно предметы, брошенные вверх, замедляются. Планеты притягивают объекты, звезды притягивают планеты. Это нормально. Но почему тогда Вселенная расширяется? Отдельные галактики, разбросанные после Большого взрыва в разные стороны, должны притягиваться друг ко другу — и расширение должно замедляться. Но того не происходит: они разлетаются друг от друга с ускорением. Принято считать, что виновата во всем темная энергия, хотя она темная именно оттого, что о ней никто ничего не знает. Но уже ясно точно, что на предельно больших расстояниях гравитация превратилась в отталкивающую силу, а не в притягивающую.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Новая теория позволила сформулировать идеи, допускавшие экспериментальную проверку. В результате этих работ была предсказана новая разновидность света, состоящая не из обычных фотонов, а из загадочных Z–частиц. В окрестностях Женевы в 1983 году в серии экспериментов, исследующих столкновения частиц высоких энергий на ускорителе, были обнаружены Z–частицы, то есть единая теория поля получила подтверждение. Теоретики к этому времени сформулировали амбициозную теорию, объединяющую с электромагнитным и слабыми взаимодействиями еще один тип ядерных сил — сильное взаимодействие. Кроме того, были получены первые результаты исследований в области гравитации, показывавшие, каким образом гравитационное взаимодействие можно было бы объединить с другими типами взаимодействий...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6