Реферат: Рейтинговая работа по астрономии "Экзопланеты" Московский университет им. С.Ю.Витте (2020)

Оглавление

Введение. 3

1 Открытие экзопланет. 4

2 Свойства экзопланет. 5

3 Методы обнаружения экзопланет. 6

Заключение. 11

Список литературы. 12

Введение

Многие годы людей, ученых интересовало, есть ли во Вселенной планеты, похожие на нашу Землю. Сегодня космологи ставят такие вопросы: имеются ли вообще другие планеты вне Солнечной системы?; существуют ли другие планетные системы во Вселенной, которые аналогичны Солнечной?; могут ли существовать «земплеподобные» планеты? Солнце не одна единственная звезда во всей Вселенной, и вероятно, что вокруг других звёзд также вращаются планеты, как вокруг Солнца. Подобные планеты называются экзопланетами («экзо» от греческого «вне», «снаружи»). Это планеты, которые обращаются вокруг других звезд (не являющимися Солнцем). Эти звезды находятся далеко от Солнца (самая ближайшая-Проксима Центавра-на расстоянии 4,36 световых года), а планеты намного тусклее и меньше звезд, поэтому впервые обнаружить экзопланеты удалось только лишь в конце 1980-х годов.

Так зачем люди открывают экзопланеты? Ведь путешествие до них займет много времени, а при нынешнем развитии науки и техники полет до них просто невозможен. Прямой полет может занять и тысячи, и миллионы лет, но связь по электромагнитной волне не настолько продолжительна, это всего лишь годы. Так что ученых все-таки волнует вопрос, единственные ли мы живые существа в огромной Вселенной, они пытаются найти разумных существ и выйти с ними на контакт.

1 Открытие экзопланет

Практические поиски экзопланет начались в середине XX в. С 1938 по 1990г. поиски велись только с помощью оптических угломерных (астрометрических) измерений: предпринимались попытки зарегистрировать периодические смещения положения выбранной звезды под влиянием обращающихся вокруг неё планет. За несколько десятилетий астрометрический метод не принёс надёжных результатов. Начиная с 1942 г. несколько раз публиковались сообщения об открытии экзопланет, но ни одно не подтверждалось дальнейшими наблюдениями.

Первую систему из трёх экзопланет открыл радиоастроном Алекс Вольцжан в 1991 г. Это открытие вызвало у астрономов крайнее изумление. Известно, что рождению нейтронной звезды предшествует взрыв сверхновой, вызывающий большую потерю массы (в виде сброшенной оболочки звезды). Поэтому исходная планетная система, если бы она существовала, скорее всего, не смогла бы сохраниться: имея большие орбитальные скорости, планеты улетели бы от лёгкой нейтронной звезды. Но если взорвавшаяся звезда составляла пару с более массивным компонентом, то из вещества второй звезды, перетекавшего на пульсар уже после взрыва, возможно, могли бы образоваться планетообразные тела. До сих пор исчерпывающего объяснения этому открытию не дано.

2 Свойства экзопланет

О физических характеристиках некоторых экзопланет известно уже довольно много, хотя увидеть экзопланету как светящуюся точку вблизи звезды удалось лишь в нескольких случаях. Наблюдение за прохождением экзопланеты на фоне звезды позволяет измерить размер экзопланеты, а метод лучевых скоростей даёт оценку её массы и орбитальной скорости. Оба метода дают орбитальный период, что позволяет вычислить радиус орбиты. Этих данных достаточно, чтобы получить представление о физических свойствах экзопланеты и даже о вероятных условиях на её поверхности. По своим характеристикам экзопланеты оказались очень разнообразны. Встречаются как небольшие, уступающие по массе Земле, так и гигантские, в несколько раз массивнее Юпитера.

3 Методы обнаружения экзопланет

Прямое наблюдение экзопланет. Планеты сами по себе холодные тела, которые не излучают свет, а лишь отражают его. Планету, находящуюся вдали от звезды, практически невозможно обнаружить в оптическом диапазоне. Если же экзопланета движется около звезды и освещена ее лучами, то удаленный наблюдатель подобную планету не сможет обнаружить из-за гораздо более яркого света самой звезды. Представим, что мы находимся около ближайшей к нам звезде α Кентавра (расстояние до нее 4,34 световых года) и наблюдаем за нашей Солнечной системой. В таком случае для нас Солнце будет сиять очень ярко, а блеск планет окажется очень слабым и зависящим от ориентации в его сторону дневного полушария планеты. Крупные современные телескопы без труда могли бы обнаружить подобные неяркие объекты, если бы рядом с ними не было яркой звезды. Но все-таки для удаленного наблюдателя угловое расстояние планет от Солнца очень мало, что делает задачу их обнаружения почти невозможной. Так и в нашем случае, наблюдая из Солнечной системы, мы едва ли смогли бы открыть сотни экзопланет, обнаруженных ныне, только лишь этим способом. На данный момент ученые создают подобные приборы. К примеру, изображение яркой звезды можно закрыть экраном для того, чтобы ее свет не мешал искать находящуюся около нее планету, данный прибор называют звездным коронографом. Есть и другой метод, предполагающий «гашение» света звезды за счет эффекта интерференции ее световых лучей, — звездным интерферометром. Так как звезда и расположенная рядом с ней планета наблюдаются в разных направлениях, с помощью интерферометра можно добиться почти полного «гашения» света звезды. Но оба описанных прибора крайне чувствительны к влиянию земной атмосферы, поэтому для нормальной работы их нужно будет доставить на околоземную орбиту. Но в некоторых случаях мы действительно можем увидеть экзопланету, а точнее, ее свет. Некоторые планеты довольно много излучают, например, она может быть близка к звезде и нагрета до высокой температуры, или она только образовалась, продолжает сжиматься и у нее есть свой источник энергии. 

Заключение

Обнаружение планетных систем в конце 20-го века стало настоящим открытием, сравнимым по важности с первым выходом человека в открытый космос. Такое важное научное достижение позволило нам сравнивать нашу Солнечную систему с другими планетными системами, ведь до этого момента ее нельзя было ни с чем сопоставить. Теперь точно известно, что формирование планет вокруг звезд - это закономерный этап эволюции. Так как ученые в последнее время находят все больше планет земного типа, то мы сможем исследовать подобные планеты и все-таки узнать, как формировалась наша планета, или даже, может быть, как сформировалась наша планетная система.

Известно, что в нашей галактике, Млечном пути, огромное количество звезд, а значит, и потенциально планетных систем, и огромное количество планет, находящихся на орбите, равной орбите Земли, и вращающихся вокруг звезд, идентичных Солнцу, а также имеющих схожие с земными условия, то гипотетически на подобных планетах может развиться жизнь, как и на нашей. Также это научное открытие позволило сделать вывод, что наша Солнечная система нетипична и отлична от других планетных систем. Открытие внесолнечных планет дало толчок такой ветви астрономии, как планетологии, где изучается природа и эволюция планет.