Екзопланети (извънслънчеви планети): определение, видове и открития

Извънслънчева планета (или екзопланета) е естествена планета в планетарна система извън нашата Слънчева система. Свързано с това понятие е екзомун — естествен спътник, който обикаля около екзопланета. Екзопланетите могат да имат широк спектър от маси, размери и орбитални характеристики; някои приличат на планетите от Слънчевата система, но много от откритите досега са значително различни.

Численост и честота

Оценките за броя на подобни на Земята планети в Млечния път остават предмет на активно изследване. През 2013 г. оценки, базирани на данни от космическата обсерватория "Кеплер", варираха от поне 17 милиарда до поне 144 милиарда планети с размери, близки до земните (земните планети). В по-малката оценка са включени кандидати и потвърдени открития от Kepler; сред тях бяха 461 планети с размерите на Земята, като поне четири възникнаха като възможни обитателни в "обитаемата зона". Една от тези, Kepler-69c, първоначално беше обсъждана като кандидат за „Земя 2.0“ поради близостта си до своята звезда в рамките на наличните данни тогава.

По-ранни проучвания предполагат, че в галактиката има поне ~100 милиарда планети от всички типове, т.е. средно поне една планета на звезда. До 2024 г. са потвърдени няколко хиляди екзопланети (повече от 5 000 според публичните каталози), а броят на кандидатите остава значително по-голям благодарение на мисии като Kepler и TESS и на наземни програми.

Видове екзопланети

• Горещи юпитери — газови гиганти с орбити много близо до звездата, с високи температури и кратки периоди. Първите открити екзопланети около слънцеподобни звезди бяха от този тип (например 51 Pegasi b).
• Юпитери в орбити с различна разстояние — „топли“, „хладни“ и „студени“ в зависимост от разстоянието до звездата.
• Супер-Земите — скалисти или частично скалисти тела с маса и размер между Земята и Нептун.
• Мини-Нептуни — планети с размери между Земята и Нептун, вероятно с гъсти атмосфери и малки вътрешни ядра.
• Земеподобни/скалисти планети — подобни по размер и състав на Земята; трудно се откриват при днешните техники, но техният брой вероятно е значителен.
• Планети около кафяви джуджета — има системи с планети, обикалящи кафяви джуджета.
• Свободно плаващи (rogue) планети — обикалят директно галактиката, без да са гравитационно привързани към звезда; тяхната класификация като „планети“ понякога е предмет на дебат.

Аналогиите с планетите от Слънчевата система важат само за част от известните екзопланети. Много системи демонстрират разнообразие от архитектури и физични условия, които нямаме в нашата система.

Методи за откриване

Основните методи за откриване на екзопланети включват:

• Метод на транзита — регистриране на малко намаление на светимостта на звездата, когато планета минава пред нея; най-успешен метод за масово откриване (Kepler, TESS).
• Доплерова (радялна) скорост — измерване на доплеровото отклонение в спектъра на звездата, причинено от гравитационното влияние на планетата.
• Директно изображение — наблюдение на самата планета чрез блокиране на светлината на звездата; подходящо за масивни, отдалечени и млади обекти.
• Гравитационно микролещиране — използва кривината на пространството от звезда/планета пред фонов обект, позволява откриване на далечни и относително нискомасови планети.
• Тайминг методи — вариации в периодичността на пулсари или транзитите (TTV) могат да посочат присъствието на допълнителни планети.
• Астрометрия — проследяване на малките смущения в позицията на звездата на небесната сфера (мисията Gaia внася важен принос).

Значими мисии и инструменти

Космически мисии като Kepler и TESS, наземни спектрографи за доплерови измервания, телескопи за директно изображение и нови наблюдения с James Webb Space Telescope (JWST) и следващо поколение големи телескопи значително разширяват нашето знание. Те не само откриват планети, но и позволяват да се изследват атмосфери чрез спектроскопия.

Хабитабилност и търсене на живот

Концепцията за "обитаемата зона" описва интервала от разстояния около звезда, в който планета от подходящ състав може да поддържа течна вода на повърхността при подходящо атмосферно налягане. Това не гарантира живот, но е важен критерий при приоритетизирането на целите за последващи наблюдения. Съвременните усилия включват търсене на биосигнатури в атмосфери — например кислород, озон, метан и други газове в несъответствие със стандартната химия на планетата — чрез спектроскопски анализи.

Дефиниции и предизвикателства

Не винаги е ясно кои обекти точно да се считат за „планети“ — особено при масивни обекти, близки до границата с кафявите джуджета, или при свободно плаващите тела. Международната астрономическа общност продължава да обсъжда критерии, които да отразяват формирането и физичните свойства на тези тела.

Избрани открития

• 51 Pegasi b — първата открита екзопланета около слънцеподобна звезда (потвърдена през 1995 г.), пример за горещ юпитер.
• Множество системи с компактни конфигурации (например TRAPPIST-1) — демонстрират, че планетарните системи могат да бъдат много по-плътни отколкото нашата.
• Открития на планети около различни типове звезди и кафяви джуджета, както и открития на свободно плаващи планети, разширяват представата ни за възможните сценарии на формиране и еволюция.

Изследването на екзопланетите е бързо развиваща се област, в която нови мисии, усъвършенствани техники и по-детайлни наблюдения през следващите години ще дадат по-надеждна представа за честотата на земеподобните планети, техните атмосфери и потенциала им да поддържат живот.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява извънслънчевата планета?

В: Какво е екзомоон?

В: Колко земни планети се предполага, че съществуват в Млечния път?

В: Колко планети с размерите на Земята са открити от космическата обсерватория "Кеплер"?

В: Има ли "Земя 2.0"?

Въпрос: Всички извънслънчеви планети ли са подобни на тези в нашата Слънчева система?

Търсене по буква