Когда мы говорим о планетах, чаще всего представляем знакомые нам Меркурий, Венеру, Землю, Марс и газовых гигантов. Но наша Солнечная система — далеко не единственная «семья» во Вселенной. У наших планет есть миллиарды «кузенов», которые обращаются вокруг других звёзд. Эти небесные тела называются экзопланетами (или внесолнечными планетами).

Экзопланета — это планета, которая вращается не вокруг Солнца, а вокруг другой звезды. Ещё совсем недавно существование таких миров оставалось лишь теоретическим предположением. Первая экзопланета была открыта в 1990-х годах, а сегодня их число превышает 5000.

Как находят экзопланеты

Обнаружить планету у далёкой звезды невероятно сложно: она очень маленькая по сравнению со звездой и не излучает собственного света. Астрономы используют несколько хитроумных методов.

Метод транзита — самый продуктивный. Когда планета проходит по диску своей звезды, она слегка затмевает её свет. Это похоже на то, как ребёнок, пробегающий перед горящей лампой, на мгновение уменьшает яркость. По глубине и периодичности падения яркости учёные определяют размер планеты и длину её года.

Метод радиальной скорости (доплеровский) фиксирует лёгкое «подрагивание» звезды. Планета своим притяжением заставляет звезду немного двигаться по орбите вокруг общего центра масс. Это вызывает периодическое смещение спектральных линий.

Гравитационное микролинзирование используется для поиска планет, которые либо не имеют звезды-хозяина, либо находятся очень далеко. Когда одна звезда проходит перед другой, её гравитация усиливает свет дальней звезды. Если у передней звезды есть планета, она создаёт дополнительный характерный всплеск.

Главными «охотниками» за экзопланетами стали космические телескопы. «Кеплер» (2009–2018) открыл более 2600 планет, а его преемник TESS продолжает работу. Благодаря им и наземным обсерваториям сегодня подтверждено свыше 5000 экзопланет.

Основные типы экзопланет

Экзопланеты поражают разнообразием. Основные категории:

  • Газовые гиганты — огромные планеты размером с Юпитер и больше. Многие из них относятся к классу «горячих Юпитеров» — они находятся очень близко к своей звезде и раскалены до тысяч градусов.
  • Суперземли — каменистые планеты крупнее Земли, но меньше Нептуна. Название относится только к размеру, а не к сходству с Землёй.
  • Нептуноподобные планеты — тела размером с Нептун с плотными атмосферами из водорода и гелия. Этот тип очень распространён за пределами Солнечной системы, но в ней отсутствует.
  • Землеподобные (терrestrial) планеты — каменистые миры размером примерно с Землю, которые могут иметь воду и атмосферу.

Особую группу составляют планеты-изгои (rogue planets). Они не привязаны ни к одной звезде и свободно путешествуют по галактике. По оценкам 2021 года, только в Млечном Пути их может быть от 70 до 170 миллиардов.

Обитаемые зоны и поиски жизни

Одна из главных целей изучения экзопланет — найти миры, где теоретически возможна жизнь. Для этого планета должна находиться в обитаемой зоне своей звезды: не слишком близко (чтобы вода не испарялась) и не слишком далеко (чтобы не замерзнуть). Планета также должна быть каменистой, чтобы на ней могла существовать твёрдая поверхность.

По оценкам 2020 года, только в Млечном Пути может быть до 300 миллионов потенциально обитаемых планет. Однако наличие атмосферы и жидкой воды пока остаётся под вопросом.

Будущее исследований

Современные инструменты позволяют не только находить планеты, но и изучать их атмосферы. Телескоп «Хаббл» и особенно James Webb Space Telescope (JWST) анализируют свет, проходящий через атмосферу экзопланет (метод спектроскопии), определяя их химический состав и температуру.

В ближайшие годы стартуют новые миссии:

  • PLATO (ЕКА, запуск около 2026–2027) — изучит формирование планет и условия для жизни.
  • ARIEL (2029) — специализируется на исследовании атмосфер экзопланет.

Самые интересные экзопланеты

51 Pegasi b (Dimidium) — первая экзопланета у звезды, похожей на Солнце (открыта в 1995 году). Горячий Юпитер, orbiting звезду всего за 4 земных дня.

Proxima Centauri b — ближайшая к нам экзопланета (чуть более 4 световых лет). Землеподобная планета в обитаемой зоне ближайшей к Солнцу звезды.

Kepler-186f — первая обнаруженная Землеподобная планета в обитаемой зоне (2014).

Kepler-452b — одна из самых «землеподобных»: размер, орбитальный период (385 дней) и звезда, похожая на Солнце.

HD 189733b — ярко-синий газовый гигант, где идёт «стеклянный дождь» из расплавленного силиката, а ветры дуют со скоростью до 9000 км/ч.

WASP-12b — один из самых тёмных и горячих миров. Планета поглощает 94 % падающего света и постепенно разрушается своей звездой.

Вкратце

Экзопланеты — это тысячи миров за пределами Солнечной системы, открытых благодаря методам транзита, радиальной скорости и микролинзирования. Среди них есть горячие Юпитеры, суперземли, нептуноподобные планеты и потенциально обитаемые каменистые миры в «зоне Златовласки». Благодаря телескопам Kepler, TESS и James Webb мы уже знаем более 5000 таких планет и продолжаем искать ответы на главные вопросы: насколько типична наша Солнечная система и есть ли где-то ещё жизнь. Следующие десятилетия обещают стать золотым веком открытия новых миров.