Một hành tinh ngoài trời là gì? Làm thế nào để họ khám phá và nghiên cứu ngoại hành?

Exoplanet - một hành tinh nằm ngoài giới hạn của hệ mặt trời. Trong hai thập niên vừa qua, hàng ngàn vật thể như vậy đã được phát hiện, chủ yếu nhờ sự trợ giúp của Kính thiên văn Không gian Kepler của NASA.

Exoplanet - nó là gì?

Những vật thể không gian này có kích thước và quỹ đạo khác nhau đáng kể. Một số trong số chúng là các hành tinh khổng lồ, đi quanh sao của chúng. Một số được phủ bằng đá, một số khác có đá. NASA và các cơ quan khác đang tìm kiếm một hành tinh đặc biệt: họ cần một hành tinh ngoại, tương tự như trái đất, xoay quanh một ngôi sao, giống như mặt trời, và nằm trong vùng có người ở.

Khu vực có người ở là một khoảng cách từ sao mà nhiệt độ của hành tinh cho phép tồn tại các đại dương lỏng của nước, điều này rất quan trọng đối với cuộc sống. Định nghĩa sớm nhất của vùng dựa trên cân bằng nhiệt đơn giản, nhưng các tính toán hiện đại bao gồm nhiều yếu tố khác, bao gồm hiệu ứng nhà kính của bầu khí quyển của hành tinh. Điều này làm cho ranh giới của mờ khu dân cư.

Lý thuyết về nguồn gốc của cuộc sống

Mặc dù hành tinh ngoài trời là sự khám phá ra những năm 1990, trong nhiều năm các nhà thiên văn học đã bị thuyết phục về sự tồn tại của chúng. Họ không chỉ tin tưởng, mà còn dựa trên kết luận của họ về sự xoay chuyển chậm chạp của Mặt Trời và các ngôi sao khác.

Các nhà thiên văn học có một lý thuyết về nguồn gốc của sự sống trong hệ mặt trời của chúng ta. Nói tóm lại, một đám mây khí và bụi đang quay được gọi là tinh vân đầu tiên dưới ảnh hưởng của lực hấp dẫn của nó sụp đổ và hình thành sao và hành tinh của chúng ta. Sau đó, giữ đà góc cạnh có nghĩa là tương lai của người sáng tạo nên quay nhanh hơn và nhanh hơn. Tuy nhiên, mặc dù nó có 99,8% khối lượng của hệ mặt trời, các hành tinh có 96% đà góc của nó. Các nhà thiên văn học đã tự hỏi tại sao sao của chúng ta quay chậm như vậy.

Người sáng tạo trẻ tuổi có một từ trường rất mạnh, đường dây của nó tràn vào đĩa của khí xoáy mà từ đó các hành tinh được hình thành. Những đường này được kết nối với các hạt tích điện khí, và hoạt động như các neo, làm chậm sự quay của mặt trời đang nổi lên và giải phóng khí ra, cuối cùng chuyển thành các hành tinh. Hầu hết các ngôi sao quay chậm, vì vậy các nhà thiên văn học đã kết luận rằng cùng một "sự phanh từ" đã xảy ra với họ, có nghĩa là sự hình thành của các hành tinh xảy ra. Do đó kết luận hợp lý: các hành tinh nên được tìm kiếm xung quanh các ngôi sao giống như mặt trời.

Khám phá sớm

Vì lý do này và các lý do khác, các nhà khoa học lần đầu tiên hạn chế việc tìm kiếm các hành tinh ngoại hành lên các ngôi sao tương tự như Mặt Trời, nhưng hai khám phá đầu tiên vào năm 1992 liên quan đến pulsar (những di vật quay nhanh của ánh sáng chết như một sao băng), được gọi là PSR 1257 + 12. Hành tinh ngoại lai được xác nhận đầu tiên, vòng quanh sao (ảnh đăng trong bài viết), đáp ứng yêu cầu này, được mở vào năm 1995. Nó đã trở thành 51 Pegasi b, khối lượng tương ứng với khối lượng của Mộc tinh, và gần gấp 20 lần Mặt Trời so với Trái Đất. Đây là một sự ngạc nhiên. Nhưng một sự kỳ quặc khác đã xảy ra bảy năm trước, nhờ đó nó đã trở nên rõ ràng rằng nhiều hành tinh ngoại lai sẽ được phát hiện.

Năm 1988, một nhóm các nhà khoa học Canada đã khám phá ra một hành tinh cỡ sao Mộc, di chuyển quanh Gamma Cepheus. Tuy nhiên, vì quỹ đạo của nó nhỏ hơn nhiều so với quỹ đạo của sao Mộc, các nhà khoa học đã không phát hiện ra một phát hiện cuối cùng. Các nhà thiên văn học không dám cho rằng các hành tinh như vậy tồn tại. Nó rất khác với hệ mặt trời của chúng ta mà các nhà khoa học rất thận trọng.

Từ lớn đến nhỏ

Gần như mọi hành tinh ngoại đã phát hiện ra lúc đầu là một con khổng lồ khí quyển khổng lồ giống sao Mộc đang quay ở một khoảng cách nhỏ so với ngôi sao mẹ. Điều này được giải thích bởi thực tế là các nhà thiên văn đã sử dụng kỹ thuật đo vận tốc xuyên tâm, xác định mức độ "cuộn" của ngôi sao khi các hành tinh quay quanh nó. Các cơ thể vũ trụ có khoảng cách rất gần nhau có ảnh hưởng đáng kể đến mức nó có thể dễ dàng phát hiện.

Trước khi khám phá ra các hành tinh ngoại, các dụng cụ chỉ có thể đo được các chuyển động của các ngôi sao trong vòng một kilomet / giây, không đủ để phát hiện rung động của chúng dưới ảnh hưởng của các hành tinh. Các dụng cụ hiện đại có thể đo tốc độ tới từng centimet một phần, một phần do độ chính xác của thiết bị, mà còn vì những kinh nghiệm lớn hơn của các nhà thiên văn học trong việc cô lập các tín hiệu yếu từ dữ liệu.

Sự bùng nổ thông tin của "Kepler"

Cho đến nay, đã có hơn 1000 hành tinh ngoại được xác nhận bởi một vệ tinh. Kính viễn vọng Không gian Kepler đã được phóng lên quỹ đạo trong năm 2009 và săn tìm các hành tinh có người ở trong bốn năm. Nó sử dụng một phương pháp được gọi là "transit" - nó đo độ mờ của ngôi sao trong khi đi qua một vật thể vũ trụ ở phía trước nó.

Kepler cho thấy một sự phong phú của các loại hành tinh khác nhau. Ngoài những người khổng lồ và các tổ chức khí quyển trên mặt đất, chiếc kính thiên văn giúp thiết lập sự tồn tại của một "siêu trái đất" mới, kích thước của nó nằm trong kích thước của Trái Đất và Hải vương tinh. Một số trong số chúng nằm trong các vùng có người ở, nhưng các nhà nghiên cứu sinh vật học vẫn đang kiểm tra tính toán để tìm ra cuộc sống có thể phát triển như thế nào trong những thế giới như vậy.

Vào năm 2014, các nhà thiên văn học của Kepler trình bày một phương pháp "kiểm tra tính đa dạng", được cho là tăng tốc độ dịch các hành tinh ứng cử vào tình trạng đã được xác nhận. Kỹ thuật này dựa trên sự ổn định quỹ đạo - nhiều ngôi sao bị mờ trong những khoảng thời gian ngắn, điều này chỉ có thể xảy ra bởi các hành tinh trong các quỹ đạo nhỏ, vì nếu chúng là những vì sao, chúng sẽ đẩy nhau ra khỏi hệ thống trong vài triệu năm.

Các nhiệm vụ khác

Mặc dù các vệ tinh (Kepler và CoRot Pháp), những người săn lùng các hành tinh ngoại, đã hoàn thành nhiệm vụ ban đầu, các nhà khoa học vẫn đang xử lý dữ liệu thu thập được với sự giúp đỡ của họ, khám phá mới. Và họ sẽ không còn lại nếu không làm việc. Các vệ tinh MOST và NASA TESS tiếp tục hoạt động, và CHEOPS Thụy Sỹ và vệ tinh ESA PLATO sẽ bắt đầu tìm kiếm quá cảnh từ không gian trong tương lai gần. Trên trái đất, kính hiển vi HARPS của kính thiên văn dài 3,6m của Đài thiên văn Nam Âu ở Chile thực hiện tìm kiếm Doppler cho các dao động sao, nhưng nhiều kính viễn vọng khác cũng tham gia vào cuộc săn bắn này.

Một ví dụ là Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA. Vì nó nhạy cảm trong vùng hồng ngoại của quang phổ, nó có thể đo được cấu hình nhiệt độ của hành tinh ngoại và cho ý tưởng về không khí.

Trong số hơn 3000 hành tinh được biết đến, rất khó để chọn một vài trong số chúng. Các hành tinh ngoại cỡ rắn nhỏ ở khu vực có người ở dường như là những ứng cử viên tốt nhất, nhưng các nhà thiên văn học phân biệt những người khác đã mở rộng quan niệm của chúng ta về sự hình thành và phát triển của các thế giới khác.

Nuốt đầu tiên

51 Pegasi b. Như đã đề cập ở trên, đây là hành tinh ngoài hành tinh đầu tiên được chứng minh xung quanh ngôi sao năng lượng mặt trời. Có một nửa khối lượng của sao Mộc, nó được lấy ra từ trung tâm của hệ thống bằng một khoảng cách của Thủy ngân. Hành tinh này gần với ánh sáng của nó, rất có thể một bên của nó đang ở trong sự trôi dạt thủy triều - nó thường xuyên đối mặt với ngôi sao.

HD 209458 b. Đây là hành tinh ngoại lai đầu tiên được phát hiện vào năm 1999 (bức ảnh được đặt trong bài báo), được truyền qua ngôi sao của nó (mặc dù đã sử dụng phương pháp Doppler), tiếp theo là các khám phá khác. Đây là hành tinh đầu tiên nằm ngoài hệ mặt trời, trong đó các thông số của khí quyển của nó được xác định, bao gồm cả nhiệt độ và không có đám mây.

Thế giới đáng chú ý

55 Cancri e. Hành tinh ngoại này là cái được gọi là "siêu trái đất" quay quanh sao, đủ sáng để có thể nhìn thấy bằng mắt thường. Do đó, các nhà thiên văn học có thể nghiên cứu hệ thống một cách chi tiết hơn bất kỳ hệ thống nào khác. Năm của cô chỉ là 17 giờ và 41 phút (điều này đã được tìm thấy khi MOST theo dõi hệ thống trong hai tuần vào năm 2011). Các nhà lý luận cho rằng 55 Cancri có thể giàu carbon và có một lõi kim cương.

HD 80606 b. Hành tinh ngoại này là người giữ kỷ lục (vào thời điểm khám phá vào năm 2001) do quỹ đạo lệch quỹ đạo. Có vẻ như con đường chuyển động của nó, tương tự như quỹ đạo của sao chổi Halley, có thể liên quan đến ảnh hưởng của một ngôi sao khác. Ngoài ra, quỹ đạo cực đoan như vậy là nguyên nhân của sự biến thiên cực độ của môi trường trên hành tinh.

WASP-33b. Nó đã được khai trương vào năm 2011 và có một lớp kem chống nắng - tầng bình lưu - hấp thụ một số ánh sáng nhìn thấy được và tia cực tím của ngôi sao mẹ. Hành tinh này không chỉ di chuyển trong quỹ đạo theo hướng ngược lại, mà còn gây ra các dao động của đèn sáng, mà vệ tinh MOST đăng ký.

Twins of the Earth

Kepler-442b. Hành tinh ngoại lai này, như họ nói, là một "đôi song hành của trái đất". Với kích thước, chế độ quần chúng và nhiệt độ, nó giống như hành tinh của chúng ta nhất. Mở cửa từ ngày 6 tháng 1 năm 2015, trong chòm sao Lear ở khoảng cách 1.120 năm ánh sáng. Nhiệt độ trên bề mặt của hành tinh ngoài khơi đá này là -40 ° C. Khối lượng của nó là 2,34 lần khối lượng của trái đất, và trọng lực là 30% lớn hơn. Hành tinh này nằm ngoài khu vực nơi bắt triều thủy triều. Trong một ấn phẩm xuất bản năm 2015, cô, cùng với Kepler-186f và 62f, được đặt tên là ứng cử viên tốt nhất cho các hành tinh có tiềm năng sinh sống (xem ảnh).

Cõi hành tinh Kepler-78b. Nó xoay quanh ngôi sao Kepler-78. Vào thời điểm mở cửa vào năm 2013, hành tinh này giống Trái đất nhất về mặt khối lượng, bán kính và mật độ trung bình. Nó đã được tìm thấy không chỉ quá cảnh của nó đối với nền của ánh sáng, mà còn ánh sáng nhật thực và phản xạ tương ứng với các giai đoạn quỹ đạo. "Năm" của hành tinh ngoài hành tinh chỉ kéo dài 8,5 giờ, vì nó gần 40 sao so với khoảng cách từ Thủy ngân đến Mặt Trời.