В 1990 году мы знали только о них в нашей Солнечной системе. Сегодня мы знаем о тысячах, и это только верхушка айсберга.
Ключевые выводы
- Благодаря таким методам поиска планет, как звездное колебание, транзитный метод, прямое изображение и микролинзирование, мы знаем о тысячах планет за пределами нашей Солнечной системы.
- Учитывая ограничения того, что мы можем видеть, и физику формирования планет, мы полностью ожидаем, что только в Млечном Пути находятся триллионы планет.
- Поскольку наша наблюдаемая Вселенная насчитывает около 2 триллионов галактик, мы, наконец, можем точно оценить общее количество планет. Грандиозность космических «шансов» на жизнь может вас удивить.
На протяжении большей части истории наша Солнечная система содержала единственные известные планеты.
Хотя теперь мы считаем, что понимаем, как сформировались Солнце и наша Солнечная система, этот ранний вид является лишь иллюстрацией. Когда дело доходит до того, что мы видим сегодня, все, что у нас осталось, это выжившие. То, что было вокруг на ранних стадиях, было гораздо более обильным, чем то, что сохранилось сегодня, факт, который, вероятно, верен для каждой успешной звездной системы, а также для каждой неудавшейся звездной системы во Вселенной.
Но каждая мерцающая точка света - каждая звезда - представляет новый шанс.
Каждая звезда в каждой галактике содержит свою собственную звездную систему и, возможно, свой собственный набор планет. Долгое время мы не знали, сколько из этих звезд на самом деле обладают планетами или какова вероятность существования планет с разными массами. Сегодня, более чем через 30 лет после открытия первой экзопланеты, мы как никогда близки к пониманию того, сколько планет населяет нашу Вселенную.
Такие системы могут содержать твердые планеты, океаны, континенты и, возможно, жизнь.
Поверхности шести разных миров в нашей Солнечной системе, от астероида до Луны, Венеры, Марса, Титана и Земли, демонстрируют большое разнообразие свойств и историй. Хотя Земля является единственным известным миром, в котором есть жизнь, эти другие миры могут когда-нибудь расширить наши нынешние представления о том, как часто возникает жизнь.
В начале 1990-х годов были обнаружены первые планеты вокруг других звезд.
Если мы хотим узнать, сколько планет во Вселенной, один из способов сделать такую оценку - обнаружить планеты до пределов возможностей обсерватории, а затем экстраполировать, сколько планет будет во Вселенной. быть, если бы мы смотрели на него с безграничной обсерваторией. Хотя остаются огромные неопределенности, теперь мы можем с уверенностью сказать, что среднее число планет на одну звезду больше 1.
Поскольку планеты вращаются вокруг своих звезд, эти звезды вращаются вокруг своего общего центра масс, создавая «колебания» в своем движении.
Когда массивная планета вращается вокруг своей родительской звезды, звезда и планета вращаются вокруг своего общего центра масс. Даже если планету нельзя наблюдать напрямую, ее присутствие, период обращения и массу (умноженную на неопределенный угол наклона орбиты) можно определить, просто измерив периодическое движение родительской звезды методом доплеровской спектроскопии.
Это звездное колебание, или лучевая скорость, показывает массы планет и периоды обращения с точностью до неопределенного угла наклона.
Сегодня экзопланеты, которые нельзя увидеть или отобразить напрямую, все еще можно обнаружить благодаря их гравитационному влиянию на родительскую звезду, которое вызывает периодическое спектральное смещение, которое можно четко наблюдать.
Тем временем транзитные планеты заслоняют часть света родительской звезды.
Когда планеты проходят перед своей родительской звездой, они блокируют часть света звезды: транзитное событие. Измеряя величину и периодичность транзитов, мы можем сделать вывод об орбитальных параметрах и физических размерах экзопланет. Когда время транзита меняется и за ним следует (или ему предшествует) транзит меньшей величины, это также может указывать на экзолуну, например, в системе Kepler-1625.
Это периодическое затемнение показывает радиус и период планеты; он отвечает за большинство открытых в настоящее время планет.
Планета-изгой CFBDSIR2149, изображенная в инфракрасном диапазоне, представляет собой газовый гигант, который излучает инфракрасный свет, но не имеет звезды или другой гравитационной массы, вокруг которой он вращается. Это одна из немногих известных планет-изгоев, и ее удалось обнаружить только потому, что ее достаточно большая масса излучает собственное инфракрасное излучение.
Между тем, прямая визуализация и микролинзирование также позволяют обнаружить экзопланеты; их число может резко возрасти в ближайшие десятилетия.
Когда происходит гравитационное микролинзирование, фоновый свет от звезды искажается и увеличивается, когда промежуточная масса перемещается поперек или вблизи линии обзора звезды. Эффект промежуточной гравитации искривляет пространство между светом и нашими глазами, создавая особый сигнал, который показывает массу и скорость рассматриваемой планеты.
С учетом 400 миллиардов звезд Млечного Пути, по нашим оценкам, они содержат от 1 до 10 триллионов вращающихся вокруг планет.
Хотя Млечный Путь полон звезд, эта карта звездной плотности неба, построенная на основе данных космической миссии ESA Gaia, точна только в той мере, в какой видимый свет дает нам точную информацию. Ультрафиолетовый и видимый свет, излучаемый звездами Млечного Пути, затемняется блокирующей свет пылью в нашей галактике, поэтому для их обнаружения требуются более длинные волны. Благодаря сочетанию многоволновых наблюдений и выводов о маломассивных звездах в нашей галактике мы теперь оцениваем, что в Млечном Пути насчитывается около 400 миллиардов звезд, и 80% из них являются красными карликами М-класса.
Между тем, планет-изгоев/сирот, выброшенных и/или образовавшихся без родительских звезд, может быть в 10-10 000 раз больше.
Планеты-изгои могут иметь различное экзотическое происхождение, например, возникать из расколотых звезд или другого материала, или из планет, выброшенных из солнечных систем, но большинство должно возникать из звездообразующих туманностей, как просто гравитационные глыбы, которые никогда не превращались в объекты размером со звезду. Когда происходит событие микролинзирования, мы можем использовать свет, чтобы реконструировать массу промежуточной планеты.
Имея около 2 триллионов галактик в пределах нашей наблюдаемой Вселенной, мы можем экстраполировать общее количество планет нашей Вселенной.
Компьютер Hubble eXtreme Deep Field (XDF) мог наблюдать участок неба всего лишь 1/32 000 000 от общего количества, но смог обнаружить в нем колоссальные 5 500 галактик: по оценкам, 10% от общего числа галактик, фактически содержащихся в этом срезе в виде карандашного луча. Остальные 90% галактик либо слишком тусклые, либо слишком красные, либо слишком затемненные, чтобы Хаббл мог их обнаружить, но когда мы экстраполируем на всю наблюдаемую Вселенную, мы ожидаем получить в общей сложности около 2 триллионов галактик в видимой Вселенной.
Существует ~1025планет, которые вращаются вокруг звезд, а некоторые ~1026 -1030 дополнительные беззвездные планеты.
Когда звездный свет проходит через атмосферу транзитной экзопланеты, отпечатываются подписи. В зависимости от длины волны и интенсивности как эмиссионных, так и абсорбционных характеристик присутствие или отсутствие различных атомных и молекулярных частиц в атмосфере экзопланеты может быть выявлено с помощью метода транзитной спектроскопии. миссия)
Если повезет, мы скоро найдем первую внесолнечную планету с внеземной жизнью.
Уравнение Дрейка - это один из способов оценить количество космических, технологически продвинутых цивилизаций в галактике или Вселенной сегодня. Однако он основан на ряде предположений, которые не обязательно являются очень хорошими, и содержит много неизвестных, для которых нам не хватает необходимой информации, чтобы дать значимые оценки.
Mostly Mute Monday рассказывает астрономическую историю с помощью изображений, визуальных эффектов и не более 200 слов. Меньше болтай; улыбайся больше.