Планетарни системи — дефиниция, екзопланети и обитаеми зони

Открийте всичко за планетарните системи — дефиниция, открити екзопланети, най-близки системи и обитаеми зони с потенциал за извънземен живот и актуални статистики.

Планетарна система е общият термин за звезда с планети и други обекти в орбита около нея. Слънчевата система е една от тях. Вече е ясно, че много други звезди имат планетни системи.

21-ви век се превърна в златна ера за откриването на планетни системи. Открити са 4801 такива екзопланети в 3552 планетни системи, включително 789 многопланетни системи. Още стотици системи не са потвърдени. Точните числа се променят бързо, тъй като нови кандидати се идентифицират и претърпяват последващи проверки.

Най-близката потвърдена система е Gliese 832 на 14,8 светлинни години (ly) с една потвърдена планета. Най-близката непотвърдена система е Алфа Кентавър на 4,37 ly с планета с масата на Земята. Най-близката многопланетна система е Gliese 876 на 15,3 ly с четири потвърдени планети.

От особен интерес за астробиологията е обитаемата зона на планетарните системи. Смята се, че това е регионът с най-голям потенциал за развитие на извънземен живот, но наличието на живот зависи и от множество други фактори.

Как се формират планетарните системи

Планетарните системи се образуват от газови и прахови облаци — така наречените протопланетни дискове, които обграждат млада звезда. В рамките на тези дискове частици се слепват в планетезимали, които впоследствие растат чрез сблъсъци и акреция до планети. Процесът включва:

• образуване на протопланетен диск след гравитационния колапс на молекулно облако;
• коагулация и растеж на твърди тела (планетезимали);
• сблъсъци и агрегация в планети и луни;
• механизми на миграция — взаимодействия със газа и остатъчния диск могат да изместят планетите далеч от първоначалните им орбити.

Методи за откриване на екзопланети

Астрономите използват няколко ключови техники, всяка със свои силни и слаби страни:

• Транзитен метод — измерване на краткотрайно намаление на яркостта на звездата, когато планетата премине пред нея. Един от най-продуктивните методи (мисии като Kepler и TESS).
• Радиална скорост (Doppler) — проследяване на малки премествания в спектъра на звездата, причинени от гравитационния дрейф от планета; особено чувствителен към масивни и близки планети.
• Директно изображение — снимане на планетата отделно от светлината на звездата (предизвикателно, но възможно за млади, ярки или широкодалечни планети).
• Гравитационно микролещиране — наблюдаване на временна усилена яркост на фонов обект, когато пред него премине друга звезда с планета; полезен за откриване на планети на големи разстояния от звездата си.
• Астрометрия — много прецизно измерване на позицията на звезда в небето за откриване на отклонения от орбитално движение, причинени от планети.

Архитектури и видове планетарни системи

Системите са разнообразни — от платнообразни "хот юпитъри" (газови гиганти в много близки орбити) до компактни системи с много супер-Земни и мини-Нептуни, разположени вътре в орбитата на Меркурий. Някои особености:

• Многопланетни системи — могат да имат резонансни взаимоотношения между орбитите (например орбитални резонанси), които увеличават стабилността.
• Различни масови категории — от планети с маса на луна/земя до масивни газови гиганти.
• Ориентация и ексцентрицитет — орбитите могат да бъдат кръгли или силно елиптични; някои планети имат ориентации, наклонени спрямо екваториалната равнина на звездата.

Обитаеми зони и фактори на обитаемост

Обитаемата зона (circumstellar habitable zone) обикновено се дефинира като диапазон от разстояния, при които планетата може да поддържа течна вода на повърхността при наличие на подходяща атмосфера. Важно е да се отбележи, че:

• HZ е само един индикатор — за наличие на живот са необходими и подходяща атмосфера, химични елементи, геоложка активност и дълготрайна звездна стабилност.
• Фактори като парников ефект, магнитно поле, наличие на вода в недрата, приливно заключване (особено за планети около червени джуджета) и ударни събития влияят силно на обитаемостта.
• Субповърхностни океани (на луни като Европа, Енцелад) показват, че живот може да съществува и извън класическата обитаема зона.

Защо изследваме планетарните системи

Целите са многопластови: разбиране на процесите на формиране на планети, оценка на честотата на Земеподобни светове, намиране на потенциални места за живот и подготовка за бъдещи мисии за директно изследване. Изследванията подпомагат и моделирането на нашата собствена Слънчева система в контекста на галактическото разнообразие.

Бъдещи проучвания и технологии

Предстоящи мисии и наземни инструменти ще повишат чувствителността и възможностите за детекция на малки, скалисти планети в обитаемите зони, както и за изучаване на атмосфери чрез спектроскопия. Анализът на биомаркери (например кислород, метан в комбинация) в спектрите на екзопланетни атмосфери е ключова цел за търсене на живот.

Кратко заключение

Планетарните системи са изключително разнообразни и изучаването им бързо напредва. Докато класическата обитаема зона дава отправна точка за търсене на живот, реалната обитаемост зависи от множество съпътстващи фактори. Новите технологии и мисии ще продължат да разширяват нашето познание и да приближават момента, в който ще можем да оценим дали сме сами във Вселената.

Многопланетни системи

Многопланетните системи са звезди с поне две потвърдени планети извън нашата Слънчева система.

От общо 1116 звезди, за които е известно, че имат екзопланети (към юни 2014 г. са известни общо 461 многопланетни системи. Около 280 от тях имат само две потвърдени екзопланети, но някои имат и повече. Звездата с най-много потвърдени планети е нашето Слънце с 8 потвърдени планети, докато звездите с най-много потвърдени екзопланети са Кеплер-90 и HD 10180 с по 7 потвърдени планети; през 2012 г. за HD 10180 бяха предложени още двама кандидати за екзопланети, което би довело до общо 9 екзопланети в тази система.

Gliese 876, с 4 потвърдени екзопланети, е най-близката многопланетна система на 15 светлинни години от нашата Слънчева система. Известни са общо 12 системи, които са по-близо от 50 светлинни години, но повечето от тях са много по-далеч. Най-отдалечената потвърдена многопланетна система е OGLE-2012-BLG-0026L, на разстояние 13300 ly.

Двете най-важни свойства на звездите са масата и металичността, тъй като те определят начина, по който се формират тези планетни системи. По-големите по маса и металичност звезди обикновено имат повече планети и по-масивни планети.

 
Многопланетни системи, организирани по спектрален тип на звездата домакин.  


Брой открити извънслънчеви планети за година до февруари 2014 г. Цветовете показват метода на откриване.   радиална скорост   транзит   синхронизация   директно откриване   микроленсинг  

Въпроси и отговори

Въпрос: Какво представлява планетарната система?

В: Колко екзопланети са открити досега?

В: Коя е най-близката до Земята потвърдена планетарна система?

В: Коя е най-близката до Земята непотвърдена планетарна система?

В: Коя е най-близката до Земята многопланетна система?

В: Кой регион има най-голям потенциал за развитие на извънземен живот?

Търсене по буква