Кеплер: Звёздные системы, позволяющие увидеть то, что скрывается за пределами Солнечной системы
Одним из самых больших вопросов, которые человечество задает себе десятилетиями, если не веками, является вопрос о существовании жизни на других планетах. На данный момент у нас всё ещё нет окончательного ответа на этот вопрос. Но благодаря космическому телескопу Кеплер, разработанному НАСА, мы стали ближе к его нахождению.
Названная в честь известного немецкого астронома Иоганна Кеплера, миссия заключалась в поиске экзосолнечных планет, особенно тех, которые могли бы находиться в или близ зоны обитаемости. Экзосолнечная планета (или экзопланета) — это планета, вращающаяся вокруг звезды, находящейся за пределами нашей Солнечной системы. Зона обитаемости звезды — это расстояние от нее, где на поверхности вращающейся планеты могла бы существовать жидкая вода, что указывает на возможность существования жизни. Это обычно область, которая не слишком горяча и не слишком холодна — условия, пригодные для жидкой воды (в отличие от водяного пара).
Космический телескоп Кеплер был запущен в 2009 году и управлялся Лабораторией реактивного двигателя НАСА. Его задачей было наблюдение более чем за 150 000 планетами в одной части ночного неба одновременно. Итак, что мы узнали благодаря этим планетам Кеплера?
Что найдено Кеплером
Миссия оказалась блестящим успехом. Более 2 600 экзопланет были обнаружены в ходе ее операционной фазы с 2009 по 2018 год, и в последующие годы было обнаружено тысячи дополнительных планет с использованием данных Кеплера. Вот некоторые из ключевых результатов миссии Кеплера.
- Фактически существует намного больше планет, чем звезд, возможно, 10 планет на каждую звезду, и эти планеты весьма разнообразны.
- Самый распространенный тип планет (планета между размерами Земли и Нептуна) — это планета, которая даже не существует в Солнечной системе.
- Маленькие (такие как Земля), каменистые планеты более распространены, чем газовые гиганты, такие как Сатурн и Юпитер.
- Солнечные системы также разнообразны. В нашей внутренней солнечной системе четыре планеты вращаются вокруг своей звезды (Солнца), но в других системах может быть до восьми планет, вращающихся вокруг своей звезды.
"Мы теперь абсолютно уверены, что существуют другие планеты", говорит доктор Стив Хауэлл, старший научный исследователь НАСА, который работал над миссией Кеплера. "Много-много других планет. Вероятно, никто не сомневался в этом, но не было доказательств до Кеплера".
Как Кеплер находил планеты
Астрономы относительно недавно открыли первые две экзопланеты, в 1992 году. Сегодня мы знаем о более чем 5 400 других, а еще более 9 600 кандидатов ожидают подтверждения. Это в значительной степени благодаря миссии Кеплера и ее новомодному методу обнаружения транзитов.
Во время миссии космический аппарат Кеплер использовал специальный телескоп и массив изображений для измерения света, идущего от определенной звезды со временем. Если свет звезды многократно уменьшался с регулярными интервалами, это указывало на то, что вокруг звезды вращается планета.
Изучение транзитов также помогает ученым определить характеристики экзопланеты. Например, ученые могут рассчитать размер орбиты экзопланеты на основе времени, необходимого ей для обхода звезды, а также общий размер планеты, исходя из того, насколько сильно уменьшается свет звезды. Планеты, обнаруженные с использованием метода транзита, назывались планетами Кеплера.
Ученые могли даже определить атмосферный состав экзопланеты, когда она проходила, анализируя свет, проходящий через ее атмосферу и способ, каким он рассеивается. Атмосфера планеты является важным элементом для определения обитаемости.
Астрофизика и исследования космоса
Ученые считают, что если существуют экзопланеты, поддерживающие жизнь, как мы ее знаем, они будут похожи на Землю. Это означает, что они будут меньше, так как меньшие планеты обычно имеют легкую, дышащую атмосферу и характеризуются скалистой местностью, важной для существования деревьев, растений и суши для жизни. Они также должны находиться в зоне обитаемости своей звезды, обеспечивая наличие жидкой воды, необходимой для жизни.
Возможно, самыми захватывающими открытиями Кеплера были планеты, похожие на Землю и способные, возможно, поддерживать жизнь, как мы ее знаем. Вопрос о том, существует ли другая жизнь во Вселенной, является просто человеческим вопросом, говорит Хауэлл.
Открывая новые горизонты
В 2013 году два из четырех реактивных колес космического аппарата Кеплер вышли из строя, и миссия была пересмотрена. Миссия K2 включала в себя поворот телескопа примерно четыре раза в год в разные точки обзора, вместо наблюдения за одним куском неба. Кеплер все равно обнаруживал экзопланеты, но с меньшей скоростью, а также взрывы звезд и сверхмассивные чёрные дыры.
Заметные экзопланеты
Экзопланеты, обнаруженные в ходе миссии Кеплера или позднее с использованием данных Кеплера, представляют собой весьма разнообразное семейство, включая горячие, холодные, каменистые и газовые планеты. Миссия даже обнаружила "пушистую" планету, плотность которой сравнима с пенопластом.
"Мы даже не понимаем, как это возможно", — говорит Хауэлл.
Вот несколько из наиболее заметных экзопланет, обнаруженных миссией Кеплера:
Кеплер-13b: примерно размером с Юпитер, экзопланета Кеплер-13b вращается вокруг звезды (Кеплер-13a), которая является частью двойной звёздной системы, вторая звезда также называется Кеплер-13b.
"Представьте, если бы вы могли жить на этой планете", — говорит Хауэлл. "У вас было бы еще одно солнце в вашем ночном небе, по сути, поэтому у вас не было бы много ночного неба".
Кеплер-22b: это была первая планета, обнаруженная в зоне обитаемости звезды за пределами Солнечной системы. "Эта планета немного больше Земли и считается полностью покрытой очень глубокими океанами", — говорит Хауэлл.
Кеплер-186f: его заслугой является то, что это была первая планета размером с Землю, обнаруженная в пределах зоны обитаемости своей звезды. До этого все планеты, обнаруженные в зоне обитаемости, были как минимум на 40 процентов больше Земли. Кеплер-186f вращается вокруг своей звезды каждые 130 дней и получает треть энергии от своей звезды, которую Земля получает от нашего солнца, что означает, что в полдень его звезда кажется такой яркой, как наше Солнце за час до заката.
Кеплер-444: древняя система Кеплер-444 содержит пять планет, расположенных довольно близко друг к другу. Ученые считают, что она образовалась примерно в то же время, что и Галактика Млечный Путь, или примерно 2 миллиарда лет назад. Пять планет вращаются вокруг своей звезды менее чем за 10 дней.
Кеплер-10c: когда эту планету открыли в 2014 году, ее изначально назвали "мега-Землей" из-за ее размера и убеждения, что она является твердой. Однако позже ученые обнаружили, что эта похожая на Землю планета не так уж и похожа на Землю. Дальнейший анализ показал, что Кеплер-10c имеет массу, примерно равную семи массам Земли, а не 17, как сначала думали. Кроме того, это была не скалистая планета, а типичная планета с богатым содержанием воды.
K2-417b: это была одна из последних планет, обнаруженных Кеплером, часть группы из трех планет, обнаруженных благодаря команде любителей и профессиональных астрономов. K2-417b (иногда называется K2 417 b) немного более чем в три раза больше Земли и вращается вокруг красного карлика каждые 6,5 дня. Статья о трех планетах была опубликована в мае 2023 года в журнале "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society".
Будущие открытия
В 2018 году телескоп Кеплер исчерпал запас топлива, и его роль по поиску экзопланет была передана Транзитному Космическому Телескопу для обнаружения экзопланет (TESS). Также в распоряжении находится долгожданный Космический Телескоп Джеймса Уэбба. Самый большой и мощный телескоп, когда-либо созданный, одной из его целей является поиск признаков жизни на других планетах. Хауэлл уверен, что такие признаки существуют.
"Вероятность того, что Земля — единственное место во всей Вселенной, где случайно развилась какая-либо форма жизни, не может быть истиной", — говорит он. "Я призываю каждого наблюдать и смотреть вверх и узнавать, что можно, потому что есть много вещей, которые мы пока не знаем".
