Экзопланеты земного типа
*Входящие в классную комнату ученики странно поглядывали на профессора, которая обложилась книгами и лишь иногда кивала ученикам в знак приветствия. Рената была слишком увлечена своим занятием и выглядела как никогда серьезной. После громкого звона колокола мисс Вагнер подошла поближе к ученикам и сразу перешла к лекции.* — Совсем недавно было заявлено об открытии новой планетарной системы, которая носит название — TRAPPIST–1. Находится данная звезда в созвездии водолея и вокруг нее оборачивается 7 экзопланет. Вокруг TRAPPIST–1 вращается целых три планеты, которые входят в обитаемую зону и могут быть пригодными для жизни. NASA создало немало шума по этому поводу, так что буквально за один день об этой находке узнал весь мир.
*Чародейка взмахнула волшебной палочкой и на доске появилась небольшая анимация.* — Как именно они обнаружили экзопланеты?— Перед вами транзитный метод, который позволяет по изменению яркости звезды судить о наличии вращающихся вокруг нее экзопланет. При прохождении планеты перед звездой, яркость последней меняется, что и улавливают датчики. Кроме того, метод позволяет определить количество планет и период их вращения. Метод весьма точный и именно благодаря ему мы знаем о 76% открытых экзопланет. 6 марта 2009 года впервые в космос была запущена обсерватория «Кеплер», которая и начала определять планеты транзитным методом.
By Translation: Own work, CC BY-SA 3.0
— TRAPPIST–1 — это красный карлик, и его масса составляет всего 8% от массы нашего Солнца, а если сравнивать с Юпитером, то радиус всего лишь на 11% больше. Представьте себе квоффл, который будет Солнцем и снитч, который является звездой TRAPPIST–1. Эта звезда намного холоднее и меньше нашего Солнца, поэтому обитаемая зона значительно ближе. В обитаемой зоне находится 3 планеты, и по мнению ученых, на них может быть вода в жидком состоянии. Предполагается, что все найденные планеты являются железо-каменными (подобно Земли) и отличаются лишь скалистым рельефом. По мнению исследователей, если на этих планетах не существует жизни, то в скором времени она может зародиться. Возраст звезды, по подсчетам ученых, приблизительно равен 500 миллионам лет. Существует предположение, что TRAPPIST–1 будет существовать в общей сложности около 10 триллионов лет, что значительно больше прогнозируемого существования нашего Солнца.
Интересным фактом является то, что если на одной из планет существует или будет существовать жизнь, то она сможет наблюдать соседние планеты без особого труда. Приблизительно так же, как и мы видим Луну, но с разницей в скорости оборачиваемости. Год на открытых экзопланетах очень быстротечен и составляет от 1,5 до 2 недель. И самым невероятным является тот факт, что межпланетные путешествия могли бы измеряться днями, а не месяцами или годами.
| b, c, d | e, f, g | h |
| найдены в 2017 | найдены в 2016 | найдена в 2017 |
— Это самое большое количество экзопланет, которые были найдены до этого времени. Но самое примечательное то, что все они похожи на Землю. Следующим шагом ученых будет определение наличия атмосферы и признаков жизни, что свершится в ближайшие 6-7 лет. Экзопланеты находятся очень близко и поэтому гравитационно влияют друг на друга (тянутся друг к другу). С этим связан тот факт, что эти планеты не могут иметь спутника похожего на Луну, так как взаимное притяжение планет выполняет аналогичные функции (приливы и отливы, к примеру). Также благодаря измерению планетарного влияния удалось установить довольно точные массы 6 планет.
Очень важным понятием является приливный захват, который объединяет три планеты, находящихся в обитаемой зоне, и звезду TRAPPIST–1. Смысл этого процесса в том, что период вращения планет совпадает с периодом вращения звезды, поэтому планеты обращены только одной стороной к звезде (как и Луна к нам). А если сказать более простыми словами, то на одной части планеты всегда день, а на второй — ночь.
| | TRAPPIST–1e
Температура приблизительно земная, так как получает почти одинаковое количество тепла с нашей планетой. |
| | TRAPPIST–1f
Эту планету называют водным миром, так наиболее вероятно, что именно на ней может быть вода. Размер почти аналогичный земному, но разница в оборачиваемости весьма значительная — полный оборот вокруг своей оси за 9 земных суток. |
| | TRAPPIST–1g
Самая большая планета в планетарной системе и на 13% больше нашей Земли. К ней доходит приблизительно столько же света, как и к поясу астероидов между Марсом и Юпитером. |
— Если говорить о нашей зоне обитаемости, то в нее входит Венера, Марс и Земля, но жизнь появилась только на одной из них. Исходя из этого можно предположить, что в системе TRAPPIST–1 ситуация может оказаться аналогичной. Ключевым таки будет определение состава и наличия атмосферы, которая может рассказать многое о формировании и эволюции планеты. Этими и другими исследованиями будет заниматься запущенный в октябре 2018 года телескоп имени Джеймса Уэбба. Именно на него ученые возлагают большие надежды, так как он сможет определить признаки жизни на экзопланетах — молекулы. Предположительно этот телескоп заменит старину «Хаббла».
*Чародейка взмахнула волшебной палочкой и картинка на доске сменилась на следующую.* — Зеркало «Хаббла» (слева) и «Уэбба» (справа) в одном масштабе.
Автор: Bobarinoa, NASA public domain image, CC BY-SA 3.0
— После запуска телескопа имени Джеймса Уэбба ученым понадобится 5 лет на изучение атмосферы планет. Не такой уже и большой срок, верно? Учитывая, что до этого мы даже не предполагали о том, что в космосе существуют планетарные системы, похожие на Солнечную. Если бы мы сами решили отправиться на открытые учеными экзопланеты, то нам бы понадобился космический корабль со скоростью света и 40 лет жизни. Если же космический корабль будет передвигаться со скоростью самолета, то лететь нам туда около 44 миллионов лет.
На этом предлагаю закончить тему экзопланет земного типа и перейти к наиболее неожиданным открытиям ученых. Сейчас мы поговорим о самых необычных экзопланетах в темном и холодном космосе. Первой будет
TrES–2b, которая находится на расстоянии 750 световых лет от нашей Солнечной системы. Она относится к самым темным планетам во всей Вселенной, так как отражает меньше 1% всего света, который на нее попадает. Частично это можно объяснить тем, что основным составом планеты являются газы, которые и поглощают свет. Температура на этой планете равна 1100 градусам по Цельсия, что и объясняет ее цвет расплавленного железа.
Второй планетой будет
55 Cancri e, которую нашли в созвездии Рака. Эта планета в двое больше земли и носит еще одно название — алмаз. По мнению ученых, планета содержит большое количество углерода, который в недрах планеты образует слои из алмазов. Эта планета находится в 40 световых годах от нас.
*По аудитории разнеслись смешки и пошептывания, которые профессор ожидала услышать.* — Не думаю, что правительство любой страны решится лететь на эту планету за алмазами. А если и полетит, то это очень сильно уменьшить их стоимость, а может даже и обесценит.— Следующей планетой будет
Glise–436 b. Примечательность этой планеты в том, что ее поверхность постоянно горит, но лед продолжает держаться в твердом состоянии. Магия, скажете вы? Ученые нашли другое объяснение. Как оказалось, гравитация на этой экзопланете такая большая, что как только лед начинает таять, она медленно притягивает его к своему ядру и по пути превращает обратно в лед. Лед попросту не успевает превращаться в пар и остается на поверхности экзопланеты вечно (иными словами — горячий лед).
Стоит вспомнить планету
HD 18753 b, которая поражает своими погодными условиями. Если же вы в который раз решите пожаловаться на погодные условия на нашей родной Земле, то эта необычная планета заверит вас в том, что на самом деле вы еще неплохо устроились. На этой экзопланете постоянно идут дожди из стекла, так как атмосфера планеты полна силиконовыми частицами, которые дают планете синий цвет. Эти частицы из-за высокой температуры сгущаются, что приводит к формированию твердого стекла, которое летает по планете благодаря бушующим ветрам.
Следующая удивительная планета носит название
WASP–12 b. У нее очень грустная судьба и она обречена к гибели из-за своей собственной звезды — WASP–12. Эта планета потихоньку поедается своей звездой и с каждой секундой теряет часть массы. Высокая температура поедает ее так быстро, что теперь она больше похожа не на сферу, а на куриное яйцо.
Предпоследней экзопланетой будет
WASP–17 b, которая 1,9 раза больше Юпитера. Она является самой большой планетой из всех ранее открытых. По мнению ученых, такие планеты не должны существовать, тем более, что для такой большой планеты она имеет слишком маленькую плотность. Ученые называют такие экзопланеты «опухшими» (большой радиус и маленькая плотность).
Последней на сегодня будет
HD 188753 A b, но она не менее интересная. У этой планеты есть целых три родных звезды, поэтому на поверхности можно узреть до трех теней и постоянные затмения (так как звезды постоянно пересекаются между собой). Только представьте себе невероятно красивые восходы и закаты.
На сегодня все. Запишите домашнее задание и можете идти отдыхать.
Задания
- Дайте ответы на следующие вопросы:
а) Какие планеты нашей Солнечной системы входят в обитаемую зону? (1 балл)
б) Сколько спутников, похожих на Луну, у планет системы TRAPPIST–1? (1 балл)
в) На какой планете системы TRAPPIST–1 вероятней всего найти воду? (1 балл)
г) Какой спутник будет запущен в октябре 2018 года? (1 балл)
д) На какой планете идет дождь из стекла, и какого она цвета? (1 балл)
е) Благодаря какому методу открыто наибольшее количество экзопланет? (1 балл) - Почему система TRAPPIST–1 наделала так много шума в магловском мире? Чем она примечательна? Назовите не менее 3 причин (9 баллов).
- (Эта лекция только для 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 курсов)
Дополнительные задания
- Задание на фантазию. Придумайте несколько планет, которые прячутся в глубинах космоса. Какими они могут быть? Не забудьте охарактеризовать каждую экзопланету.
- Сочинение-размышление. Вам выпала возможность отправиться на одну из планет, озвученных выше. Какой выбор вы сделаете? Почему?
- Ролевой отыгрыш. Вы высадились на одну из планет TRAPPIST–1 и подняли взгляд на небо. Каким оно было? (Основываясь на материале лекции).
- Сочинение-размышление. Какие преимущества нам дает открытие экзопланет? Что в итоге это нам даст? Поразмышляйте.
- (Эта лекция только для 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 курсов)
