Один из самых больших вопросов, над которыми человечество размышляло десятилетиями, если не дольше, заключается в том, есть ли жизнь на других планетах. У нас до сих пор нет однозначного ответа на этот вопрос. Но благодаря космическому телескопу НАСА «Кеплер» мы приблизились к его обнаружению.
Названный в честь известного немецкого астронома Иоганна Кеплера, миссия Кеплера заключалась в поиске внесолнечных планет, особенно тех, которые могут находиться в обитаемых зонах или вблизи них. Внесолнечная планета (также известная как экзопланета) - это любая планета, вращающаяся вокруг звезды, находящейся за пределами нашей Солнечной системы. Пригодная для жизни зона звезды - это расстояние от этой звезды, на котором на поверхности вращающейся планеты может существовать жидкая вода, что указывает на возможность существования жизни. Обычно это область, в которой не слишком жарко и не слишком холодно - условия, подходящие для жидкой воды (в отличие от водяного пара).
Космический телескоп Кеплер запущен в 2009 году и находится под управлением Лаборатории реактивного движения НАСА. Его задачей было одновременное наблюдение за более чем 150 000 планет в одной части ночного неба. Итак, что мы узнали из этихпланет Кеплера?
Что открыл Кеплер
Миссия увенчалась ошеломляющим успехом. Более 2600 экзопланет были обнаружены на этапе его эксплуатации с 2009 по 2018 год, а тысячи дополнительных планет были обнаружены в последующие годы с использованием данных Кеплера. Вот некоторые из ключевых результатов миссии Kepler.
- На самом деле планет гораздо больше, чем звезд - возможно, 10 планет на каждую звезду- и эти планеты весьма разнообразны.
- Самый распространенный тип планет (планеты размером между Землей и Нептуном) не существует даже в нашей Солнечной системе.
- Маленькие (то есть размером с Землю) каменистые планеты встречаются чаще, чем газовые гиганты, такие как Сатурн и Юпитер.
- Солнечные системы тоже разнообразны. В нашей внутренней солнечной системе есть четыре планеты, вращающиеся вокруг своей звезды (солнца), но в других системах вокруг своей звезды вращается до восьми планет.
«Теперь мы абсолютно точно знаем, что другие планеты существуют», - говорит доктор Стив Хауэлл, старший научный сотрудник НАСА, работавший над миссией «Кеплер». "Много, много других планет. Вероятно, никто не сомневался в этом, но до Кеплера не было никаких доказательств."
Как Кеплер находил планеты
Астрономы открыли первые две экзопланеты относительно недавно, в 1992 году. Сегодня нам известно о более чем 5 400 других, и более 9 600 кандидатов ожидают подтверждения. Это во многом благодаря миссии Кеплера и ее новому на тот момент методу транзитных открытий.
Во время миссии космический корабль Кеплер использовал специальный телескоп и массив датчиков изображения для измерения света, исходящего от данной звезды, с течением времени. Если свет звезды периодически тускнел через равные промежутки времени, это указывало на то, что вокруг звезды вращалась планета.
Изучение транзитов также может помочь ученым определить характеристики экзопланет. Например, ученые могут рассчитать размер орбиты экзопланеты, исходя из того, сколько времени требуется для обращения вокруг звезды, а также общий размер планеты, исходя из того, насколько тускнеет свет звезды. Планеты, открытые транзитным методом, получили название кеплеровских планет.
Ученые могут даже определить состав атмосферы экзопланеты во время ее прохождения, анализируя свет, прошедший через ее атмосферу, и то, как он рассеивается. Атмосфера планеты - важный элемент, определяющий пригодность для жизни.
Астрофизика и космические исследования
Ученые считают, что если существуют экзопланеты, поддерживающие жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, они будут напоминать Землю. Это означает, что они будут меньше, поскольку меньшие планеты, как правило, имеют более легкую, пригодную для дыхания атмосферу и имеют каменистую местность, важную для обитания деревьев, растений и земли. Они также должны будут находиться в обитаемой зоне своей звезды, обеспечивая жидкую воду, которая имеет решающее значение для жизни.
Возможно, самыми захватывающими открытиями Кеплера были планеты, похожие на Землю, которые могли бы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. По словам Хауэлла, размышления о том, есть ли во Вселенной другая жизнь, - это просто человеческое состояние.
В Европе 15-го века, отмечает он, люди хотели пересечь океан, чтобы увидеть, что там находится, несмотря на то, что это путешествие было столь же сложным, как и сегодняшнее исследование космоса. И, конечно же, когда они пересекли океан, они нашли других людей. «Итак, я думаю, что сейчас это стало очень актуальным вопросом, более чем философским», - говорит Хауэлл. «Мы одни? Теперь у нас есть возможность попытаться получить ответ».
В 2013 году два реактивных колеса космического корабля Кеплер вышли из строя, поэтому миссия была изменена. Миссия К2 включала поворот телескопа примерно четыре раза в год в разные поля зрения, а не наблюдение за одним участком неба. Кеплер по-прежнему находил экзопланеты, но более медленными темпами, наряду с взорвавшимися звездами и сверхмассивными черными дырами.
Известные экзопланеты
Экзопланеты, обнаруженные во время миссии Кеплера или позже с использованием данных Кеплера, довольно разнообразны и включают в себя горячие, холодные, каменистые и газообразные планеты. Миссия даже обнаружила «пухлую» планету с плотностью, похожей на пенопласт. «Мы даже не понимаем, как такое возможно», - говорит Хауэлл.
Вот несколько наиболее примечательных экзопланет, обнаруженных миссией Кеплера, в том числе некоторые из любимых Хауэллом.
Кеплер-13b
Экзопланета Kepler-13b размером примерно с Юпитер вращается вокруг звезды (Kepler-13a), которая является частью двойной звездной системы, а второй звездой является Kepler-13b. «Представьте, что вы могли бы жить на этой планете, - говорит Хауэлл. «У вас было бы это другое солнце в ночном небе, так что у вас не было бы большого ночного неба».
Кеплер-22b
Это была первая планета, обнаруженная в обитаемой зоне звезды за пределами нашей Солнечной системы. «Эта планета немного больше Земли и считается, что она полностью покрыта очень глубокими океанами», - говорит Хауэлл.
Кеплер-186f
Его претензия на известность заключается в том, что это была первая планета размером с Землю, обнаруженная в обитаемой зоне своей звезды. До этого все планеты, обнаруженные в обитаемой зоне, были как минимум на 40 процентов больше Земли. Kepler-186f совершает оборот вокруг своей звезды каждые 130 дней и получает от своей звезды треть энергии, которую Земля получает от нашего Солнца, а это означает, что в полдень его звезда кажется такой же 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 эта планета была открыта в 2014 году, ее первоначально провозгласили «мега-Землей» из-за ее размера и веры в то, что она твердая. Хотя это казалось противоречащим общепринятому мнению, позже ученые обнаружили, что эта планета, похожая на Землю, не была такой уж «землеподобной». Более поздний анализ показал, что масса Kepler-10c составляет около семи масс Земли, а не 17, как считалось ранее. Кроме того, это была не каменистая планета, а типичная богатая летучими веществами планета, состоящая в основном из воды.
K2-417b
Это была одна из последних планет, обнаруженных Кеплером, часть группы из трех планет, открытых благодаря команде астрономов-любителей и профессиональных астрономов. K2-417b (иногда пишется как K2 417 b) чуть более чем в три раза больше Земли и обращается вокруг красного карлика каждые 6,5 дней. Статья о трех планетах была опубликована в мае 2023 года в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.
Будущие открытия
В 2018 году у телескопа «Кеплер» закончилось топливо, и его роль по поиску экзопланет взял на себя транзитный спутник для исследования экзопланет (TESS). Также в наличии долгожданный космический телескоп Джеймса Уэбба. Самый большой и мощный телескоп из когда-либо построенных, одной из его целей является поиск признаков жизни на других планетах. Хауэлл, например, точно есть.
«Вероятность того, что Земля - единственное место во всей вселенной, где случайно развилась какая-то жизнь, я думаю, что это не может быть правдой», - говорит он. «Я призываю всех наблюдать, искать и узнавать, что можно, потому что мы еще многого не знаем».
Впечатляет
По состоянию на 24 октября 2018 года космическая миссия НАСА «Кеплер» собрала 678 гигабайт научных данных, в результате чего было опубликовано 2 946 научных статей. Он также наблюдал 530 506 звезд и задокументировал 61 вспышку сверхновой, которые являются мощными и чрезвычайно яркими звездными взрывами.