Planeten anderer Sonnensysteme. Exoplanet – was ist das? Wie werden Exoplaneten entdeckt und untersucht? Namen von Exoplaneten

Hören wir ihm zu...

Hallo, es wäre interessant, in einer verständlichen Sprache etwas über Exoplaneten, Methoden zu ihrer Entdeckung und die Geräte von Teleskopen zur Suche nach Exoplaneten zu lesen. Danke.

Sehr interessant, ich persönlich wusste überhaupt nichts über dieses Konzept. Finden wir es gemeinsam heraus...

Lassen Sie uns zunächst verstehen, um welche Art von Planeten es sich handelt. Exoplanet ist ein Planet außerhalb des Sonnensystems (das griechische Präfix „exo“ bedeutet „außerhalb“, „außerhalb“), ein alternativer Begriff ist extrasolarer Planet. Die Planeten sind im Vergleich zu den Sternen extrem klein und dunkel, und die Sterne selbst sind weit von der Sonne entfernt (der nächste ist 4,22 Lichtjahre entfernt). Daher war das Problem, Planeten in der Nähe anderer Sterne zu entdecken, lange Zeit unlösbar.

Solche Planeten wurden erstmals in den 1990er Jahren indirekt durch das schwache „Wackeln“ der Sterne, die sie umkreisen, entdeckt. Bis Mitte 2001 wurden Planetensysteme um 58 sonnennahe Sterne und zwei Radiopulsare entdeckt, und in einigen Fällen wurden Systeme mehrerer Planeten entdeckt, aber bisher wurde keiner von ihnen direkt beobachtet und untersucht. Genaue Messungen der Bewegungen eines Sterns ermöglichen es, die Massen der größten Mitglieder seines Planetensystems und die Parameter ihrer Umlaufbahnen abzuschätzen. Es ist möglich, dass einige Exoplaneten nicht Teil zirkumstellarer Systeme wie dem Sonnensystem sind, sondern sich selbstständig im interstellaren Raum bewegen.

Der erste zuverlässige Bericht über die Beobachtung eines Planeten in der Nähe eines anderen Sterns kam Ende 1995. Nur zehn Jahre später wurde diese Leistung mit dem „Nobelpreis des Ostens“ ausgezeichnet – der Auszeichnung von Sir Run Run Shaw. Zum dritten Mal vergibt der Hongkonger Medienmogul 1 Million US-Dollar an Wissenschaftler, die besondere Leistungen in den Bereichen Astronomie, Mathematik und Biowissenschaften, einschließlich Medizin, erbracht haben. Die Preisträger der Astronomie 2005 waren Michel Mayor von der Universität Genf (Schweiz) und Geoffrey Marcy von der University of California in Berkeley (USA), die den Preis im Rahmen einer Zeremonie in Hongkong aus den Händen seines 98-jährigen Gründers entgegennahmen -alter Mr. Shaw. Seit der Entdeckung des ersten Exoplaneten haben von diesen Wissenschaftlern geleitete Forschungsteams Dutzende neuer entfernter Planeten entdeckt, wobei amerikanische Astronomen unter der Leitung von Marcy für 70 der ersten 100 Entdeckungen verantwortlich waren. Damit übten sie eine Art Rache an der Schweizer Gruppe Mayor, die 1995 mit der Meldung des allerersten Exoplaneten den Amerikanern zwei Monate voraus war.

Identifikationstechnologie

Der niederländische Mathematiker und Astronom Christiaan Huygens war im 17. Jahrhundert der erste, der Planeten in der Nähe anderer Sterne durch ein Teleskop sah. Er konnte jedoch nichts finden, da diese Objekte selbst mit leistungsstarken modernen Teleskopen nicht sichtbar sind. Sie befinden sich unglaublich weit vom Beobachter entfernt, sind im Vergleich zu Sternen klein und das reflektierte Licht ist schwach. Und schließlich befinden sie sich in der Nähe ihres Heimatsterns. Aus diesem Grund fällt von der Erde aus nur sein helles Licht auf und die dunklen Punkte von Exoplaneten „ertrinken“ einfach in seinem Glanz. Aus diesem Grund blieben Planeten außerhalb des Sonnensystems lange Zeit unerkannt.

Im Jahr 1995 registrierten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf bei Beobachtungen am Observatorium Haute-Provence in Frankreich erstmals zuverlässig einen Exoplaneten. Mit einem hochpräzisen Spektrometer entdeckten sie, dass der Stern 51 im Sternbild Pegasus mit einer Periode von etwas mehr als vier Erdentagen „schwankt“. (Der Planet, der den Stern umkreist, erschüttert ihn durch seinen Gravitationseinfluss, wodurch aufgrund des Doppler-Effekts eine Verschiebung im Spektrum des Sterns beobachtet werden kann.) Diese Entdeckung wurde bald vom amerikanischen Astronomen Geoffrey Marcy bestätigt und Paul Butler. Anschließend wurden weitere 180 Exoplaneten mit der gleichen Methode zur Analyse periodischer Änderungen in den Spektren von Sternen entdeckt. Mehrere Planeten wurden mit der sogenannten photometrischen Methode gefunden – durch periodische Änderung der Helligkeit eines Sterns, wenn sich der Planet zwischen dem Stern und dem Beobachter befindet. Mit dieser Methode wird sowohl auf dem französischen Satelliten COROT als auch auf der amerikanischen Station Kepler nach Exoplaneten gesucht.

Kepler-Station

Es gibt noch keine verlässliche Theorie, die erklärt, wie Planetensysteme aus Sternen entstehen. Hierzu gibt es nur wissenschaftliche Hypothesen. Die häufigste davon deutet darauf hin, dass die Sonne und die Planeten aus einer einzigen Gas- und Staubwolke entstanden sind – einem rotierenden kosmischen Nebel. Vom lateinischen Wort nebula („Nebel“) wurde diese Hypothese „Nebel“ genannt. Seltsamerweise ist es ziemlich alt – zweieinhalb Jahrhunderte. Der Beginn moderner Ideen über die Entstehung von Planeten wurde 1755 gelegt, als in Königsberg das Buch „Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“ veröffentlicht wurde. Es gehörte der Feder eines unbekannten 31-jährigen Absolventen der Universität Königsberg, Immanuel Kant, der zu dieser Zeit Heimlehrer für die Kinder von Gutsbesitzern war und an der Universität lehrte. Es ist sehr wahrscheinlich, dass Kant die Idee des Ursprungs von Planeten aus einer Staubwolke aus einem 1749 veröffentlichten Buch des schwedischen mystischen Schriftstellers Emanuel Swedenborg (1688-1772) hatte, der eine Hypothese aufstellte (seiner Meinung nach, erzählt von Engel) über die Entstehung von Sternen als Folge der Wirbelbewegung von Stoffen des kosmischen Nebels. Auf jeden Fall ist bekannt, dass Swedenborgs recht teures Buch, in dem diese Hypothese vorgestellt wurde, nur von drei Privatpersonen gekauft wurde, darunter Kant. Kant wurde später als Begründer der deutschen klassischen Philosophie berühmt.

Doch das Buch über den Himmel blieb wenig bekannt, da sein Verlag bald bankrott ging und fast die gesamte Auflage unverkauft blieb. Dennoch erwies sich Kants Hypothese über die Entstehung von Planeten aus einer Staubwolke – dem ursprünglichen Chaos – als sehr hartnäckig und diente in der Folgezeit als Grundlage für viele theoretische Argumente. Im Jahr 1796 stellte der französische Mathematiker und Astronom Pierre-Simon Laplace, der mit Kants Werk offenbar nicht vertraut war, eine ähnliche Hypothese über die Entstehung der Planeten des Sonnensystems aus einer Gaswolke auf und begründete sie mathematisch. Seitdem ist die Kant-Laplace-Hypothese zur führenden kosmogonischen Hypothese geworden und erklärt, wie unsere Sonne und unsere Planeten entstanden sind. Die Vorstellungen über den Gasstaub-Ursprung der Sonne und der Planeten wurden anschließend verfeinert und durch neue Erkenntnisse über die Eigenschaften und Struktur der Materie ergänzt.

Man geht heute davon aus, dass die Entstehung der Sonne und der Planeten vor etwa 10 Milliarden Jahren begann. Die anfängliche Wolke bestand zu 3/4 aus Wasserstoff und zu 1/4 aus Helium, der Anteil aller anderen chemischen Elemente war vernachlässigbar. Die rotierende Wolke wurde unter dem Einfluss der Schwerkraft allmählich komprimiert. Der Großteil der Materie konzentrierte sich in seinem Zentrum, das nach und nach so dicht wurde, dass eine thermonukleare Reaktion mit der Freisetzung einer großen Menge Wärme und Licht begann, das heißt, ein Stern flammte auf – unsere Sonne. Die um sie herum rotierenden Überreste der Gas- und Staubwolke nahmen nach und nach die Form einer flachen Scheibe an. Darin tauchten Klumpen dichterer Materie auf, die sich über Milliarden von Jahren zu Planeten „verschmolzen“. Darüber hinaus erschienen die Planeten erstmals in der Nähe der Sonne. Dabei handelte es sich um relativ kleine Formationen mit hoher Dichte – Eisenstein- und Steinkugeln – terrestrische Planeten. Danach bildeten sich in einer weiter von der Sonne entfernten Region Riesenplaneten, die hauptsächlich aus Gasen bestanden. Dadurch hörte die ursprüngliche Staubscheibe auf zu existieren und verwandelte sich in ein Planetensystem. Vor einigen Jahren erschien eine Hypothese des Geologenakademikers A.A. Marakushev, wonach angenommen wird, dass auch terrestrische Planeten in der Vergangenheit von ausgedehnten Gashüllen umgeben waren und wie Riesenplaneten aussahen. Nach und nach wurden diese Gase an den Rand des Sonnensystems verschleppt, und in der Nähe der Sonne blieben nur noch die festen Kerne der ehemaligen Riesenplaneten übrig, die heute terrestrische Planeten sind. Diese Hypothese spiegelt die neuesten Daten über Exoplaneten wider, bei denen es sich um Gasbälle handelt, die sich sehr nahe an ihren Sternen befinden. Möglicherweise verlieren sie in Zukunft unter dem Einfluss von Erwärmung und Sternwindströmen (vom Stern emittierte Plasmapartikel mit hoher Geschwindigkeit) auch ihre starke Atmosphäre und verwandeln sich in Zwillinge von Erde, Venus und Mars.

Exoplaneten sind sehr ungewöhnlich. Einige bewegen sich auf stark verlängerten Umlaufbahnen, was zu erheblichen Temperaturschwankungen führt, während andere aufgrund ihrer extremen Nähe zum Stern ständig auf +1.200 °C erhitzt werden. Es gibt Exoplaneten, die in nur zwei Erdentagen eine vollständige Umdrehung um ihren Stern machen, weil sie sich auf ihren Umlaufbahnen so schnell bewegen. Über einigen leuchten zwei oder sogar drei „Sonnen“ gleichzeitig – diese Planeten kreisen um Sterne, die Teil eines Systems aus zwei oder drei nahe beieinander liegenden Sternen sind. Solch unterschiedliche Eigenschaften von Exoplaneten verblüfften die Astronomen zunächst. Wir mussten viele etablierte theoretische Modelle zur Entstehung von Planetensystemen überdenken, da moderne Vorstellungen über die Entstehung von Planeten aus einer protoplanetaren Materiewolke auf den Strukturmerkmalen des Sonnensystems basieren. Es wird angenommen, dass in der heißesten Region in der Nähe der Sonne feuerfeste Materialien zurückgeblieben sind – Metalle und Gesteine, aus denen terrestrische Planeten entstanden sind. Die Gase entwichen in eine kühlere, weiter entfernte Region, wo sie zu Riesenplaneten kondensierten. Einige der Gase, die ganz am Rand, in der kältesten Region, landeten, verwandelten sich in Eis und bildeten viele winzige Planetoiden. Bei Exoplaneten zeigt sich jedoch ein völlig anderes Bild: Gasriesen befinden sich fast nahe an ihren Sternen.

Die meisten entdeckten Exoplaneten sind riesige Gasbälle ähnlich dem Jupiter mit einer typischen Masse von etwa 100 Erdmassen. Es gibt etwa 170 davon, also 90 % der Gesamtzahl. Darunter gibt es fünf Sorten. Am häufigsten sind „Wasserriesen“, die so genannt werden, weil ihre Temperatur, gemessen an ihrer Entfernung vom Stern, die gleiche sein sollte wie die der Erde. Daher ist es natürlich zu erwarten, dass sie in Wolken aus Wasserdampf oder Eiskristallen eingehüllt sind. Insgesamt sollen diese 54 coolen „Wasserriesen“ wie bläulich-weiße Kugeln aussehen. Am zweithäufigsten sind 42 „heiße Jupiter“. Sie sind ihren Sternen sehr nahe (zehnmal näher als die Erde an der Sonne) und haben daher eine Temperatur von +700 bis +1.200 °C. Es wird angenommen, dass sie eine bräunlich-violette Atmosphäre mit dunklen Wolkenstreifen aus Graphitstaub haben. Etwas kühler ist es auf 37 Exoplaneten mit bläulich-lila Atmosphäre, sogenannten „warmen Jupitern“, deren Temperaturen zwischen +200 und +600 °C liegen. In noch kühleren Regionen des Planetensystems gibt es 19 „Schwefelsäureriesen“. Man geht davon aus, dass sie – wie auf der Venus – von einer Wolkendecke aus Schwefelsäuretröpfchen umgeben sind. Schwefelverbindungen können diesen Planeten eine gelblich-weiße Farbe verleihen. Die bereits erwähnten „Wasserriesen“ befinden sich noch weiter von den entsprechenden Sternen entfernt, und in den kältesten Regionen gibt es 13 „Jupiter-Zwillinge“, deren Temperatur dem echten Jupiter ähnelt (von -100 bis -200 °C an der Außenseite). Oberfläche der Wolkenschicht) und sehen wahrscheinlich ungefähr gleich aus - mit bläulich-weißen und beigen Wolkenstreifen, durchsetzt mit weißen und orangefarbenen Flecken großer Wirbel.
Zusätzlich zu den riesigen Gasplaneten wurden in den letzten zwei Jahren ein Dutzend kleinere Exoplaneten entdeckt. Ihre Masse ist vergleichbar mit den „kleinen Riesen“ des Sonnensystems – Uranus und Neptun (von 6 bis 20 Erdmassen). Astronomen nannten diesen Typ „Neptune“. Darunter gibt es vier Sorten. „Heiße Neptune“ sind am häufigsten, neun davon wurden entdeckt. Sie befinden sich sehr nahe an ihren Sternen und sind daher sehr heiß. Es wurden auch zwei „kalte Neptune“ oder „Eisriesen“ gefunden, die dem Neptun aus dem Sonnensystem ähneln. Darüber hinaus werden auch zwei „Supererden“ diesem Typ zugeordnet – massereiche erdähnliche Planeten, die nicht über eine so dichte und dichte Atmosphäre verfügen wie die der Riesenplaneten. Eine der „Supererden“ gilt als „heiß“ und erinnert in ihren Eigenschaften an den Planeten Venus mit sehr wahrscheinlicher vulkanischer Aktivität. Auf der anderen, „kalten“ Seite wird das Vorhandensein eines Wasserozeans angenommen, für den er bereits inoffiziell als Ozeanid bezeichnet wurde. Im Allgemeinen haben Exoplaneten noch keinen eigenen Namen und werden durch einen Buchstaben des lateinischen Alphabets gekennzeichnet, der der Nummer des Sterns hinzugefügt wird, um den sie kreisen. Die Kalte Supererde ist der kleinste der Exoplaneten. Es wurde 2005 als Ergebnis einer gemeinsamen Forschung von 73 Astronomen aus 12 Ländern entdeckt. Die Beobachtungen wurden an sechs Observatorien durchgeführt – in Chile, Südafrika, Australien, Neuseeland und auf den Hawaii-Inseln. Dieser Planet ist extrem weit von uns entfernt – 20.000 Lichtjahre.

Das größte Interesse erregen natürlich die Exoplaneten, auf denen Leben existieren könnte. Um gezielt mit der Suche nach „Brüdern im Geiste“ im Weltraum zu beginnen, müssen Sie zunächst einen Planeten mit einer festen Oberfläche finden, auf der sie hypothetisch leben könnten. Es ist unwahrscheinlich, dass Außerirdische in der Atmosphäre von Gasriesen fliegen oder in den Tiefen der Ozeane schwimmen. Neben einer harten Oberfläche benötigen Sie auch eine angenehme Temperatur sowie die Abwesenheit schädlicher Strahlung, die mit dem Leben (zumindest mit den uns bekannten Lebensformen) unvereinbar ist. Planeten mit Wasser gelten als bewohnbar. Daher sollte die durchschnittliche Temperatur an ihrer Oberfläche etwa 0°C betragen (sie kann deutlich von diesem Wert abweichen, aber +100°C nicht überschreiten). Beispielsweise beträgt die durchschnittliche Temperatur auf der Erdoberfläche +15 °C und die Schwankungsbreite reicht von -90 bis +60 °C. Regionen im Weltraum mit günstigen Bedingungen für die Entwicklung des Lebens, wie wir es auf der Erde kennen, werden von Astronomen als „habitable Zonen“ bezeichnet. Erdplaneten und ihre Satelliten, die sich in solchen Zonen befinden, sind die wahrscheinlichsten Orte für die Manifestation außerirdischer Lebensformen. Die Entstehung günstiger Bedingungen ist möglich, wenn sich der Planet gleichzeitig in zwei bewohnbaren Zonen befindet – zirkumstellar und galaktisch.

Die zirkumstellare bewohnbare Zone (manchmal auch „Ökosphäre“ genannt) ist eine imaginäre Kugelhülle um einen Stern, in der die Temperatur auf der Oberfläche der Planeten die Anwesenheit von Wasser ermöglicht. Je heißer der Stern ist, desto weiter ist eine solche Zone von ihm entfernt. In unserem Sonnensystem gibt es solche Bedingungen nur auf der Erde. Die ihr am nächsten stehenden Planeten Venus und Mars liegen genau an den Grenzen dieser Schicht – Venus liegt auf der heißen Seite und Mars auf der kalten Seite. Die Lage der Erde ist also sehr günstig. Wäre es näher an der Sonne, würden die Ozeane verdunsten und die Oberfläche würde zu einer heißen Wüste werden. Weiter von der Sonne entfernt wird es zu einer globalen Vereisung kommen und die Erde wird sich in eine frostige Wüste verwandeln. Die galaktische bewohnbare Zone ist die Region des Weltraums, die für die Manifestation von Leben sicher ist. Eine solche Region muss nahe genug am Zentrum der Galaxie liegen, um viele der schweren chemischen Elemente zu enthalten, die für die Bildung von Gesteinsplaneten erforderlich sind. Gleichzeitig muss diese Region einen gewissen Abstand vom Zentrum der Galaxie haben, um Strahlungsausbrüche bei Supernova-Explosionen sowie verheerende Kollisionen mit zahlreichen Kometen und Asteroiden zu vermeiden, die durch den Einfluss der Schwerkraft verursacht werden können von wandernden Sternen. Unsere Galaxie, die Milchstraße, hat eine bewohnbare Zone etwa 25.000 Lichtjahre von ihrem Zentrum entfernt. Wieder einmal hatten wir Glück, dass sich das Sonnensystem in einer geeigneten Region der Milchstraße befand, die laut Astronomen nur etwa 5 % aller Sterne unserer Galaxie umfasst.
Künftige mit Hilfe von Raumstationen geplante Suche nach terrestrischen Planeten in der Nähe anderer Sterne zielen genau auf solche Gebiete ab, die für das Leben günstig sind. Dies wird das Suchgebiet erheblich einschränken und Hoffnung auf die Entdeckung von Leben außerhalb der Erde geben. Eine Liste mit 5.000 der vielversprechendsten Stars wurde bereits zusammengestellt. Zunächst wird die Umgebung von 30 Sternen aus dieser Liste untersucht, deren Lage als die günstigste für die Entstehung von Leben gilt.

Basierend auf ihrer Masse werden alle Planeten in drei Typen eingeteilt: Riesen (wie Jupiter und Saturn), Neptune (wie Uranus und Neptun) und terrestrische Planeten oder Erden (wie Erde und Venus). Die Grenze zwischen den Riesen und den Neptunen verläuft entlang der Linie des Auftretens von metallischem Wasserstoff im Inneren der Planeten (etwa 60 Erdmassen oder 0,19 Jupitermassen). Die Grenze zwischen Neptun und Erde wird eher willkürlich entlang der 7 Erdmassen gezogen (einfach weil Uranus mit seinen 14 Erdmassen immer noch ein klarer Neptun ist und die Erde bereits eindeutig ein terrestrischer Planet ist). Es ist möglich, dass es im Bereich von 3-10 Erdmassen Planeten gibt, deren Eigenschaften sich stark von den Eigenschaften von Neptunen und den Eigenschaften terrestrischer Planeten unterscheiden, aber bis sie tatsächlich entdeckt werden, werden wir die Entitäten nicht über das notwendige Maß hinaus vervielfachen .

Neben der Masse gibt es viele wichtige Unterschiede zwischen den Riesenplaneten einerseits und den Neptunen andererseits. Somit liegt die chemische Zusammensetzung von Riesenplaneten nahe an der chemischen Zusammensetzung von Sternen, d.h. Sie bestehen überwiegend aus Wasserstoff und Helium mit einer geringen Beimischung (mehrere Prozent) schwerer Elemente. Neptune bestehen hauptsächlich aus Eis (Wassereis, Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff) mit einer merklichen Beimischung von Gesteinen (Silikate und Alumosilikate), der Anteil an Wasserstoff und Helium in ihrer Zusammensetzung überschreitet 15-20 % nicht. Schließlich fehlt es den terrestrischen Planeten nicht nur an Wasserstoff und Helium, sondern zu einem großen Teil auch an Eis, und sie bestehen hauptsächlich aus Silikaten mit einer Beimischung von Eisen.

Fassen wir die Eigenschaften von Planeten in Abhängigkeit von ihrer Masse zusammen.

1. Riesenplaneten, Masse im Bereich von 0,19 bis 13 Jupitermassen. Sie unterscheiden sich in ihrer nahezu stellaren chemischen Zusammensetzung, d.h. bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium. Sie rotieren schnell. Aufgrund des enormen Drucks im Inneren des Planeten geht Wasserstoff in die metallische Phase über (oder wird mit anderen Worten entartet). Der Radius der Planeten, beginnend bei 0,3 Jupitermassen bis zur Grenze der Braunen Zwerge (13 Jupitermassen), liegt nahe am Jupiterradius oder etwa dem 10-11-fachen des Erdradius. Die Ausnahme ist das sogenannte „Heiße Jupiter“ sind Riesenplaneten, die sich in der Nähe ihres Sterns befinden und eine effektive Temperatur von über 1000 K haben. Durch das Licht eines nahen Sterns stark erhitzt, dehnt sich ihre Atmosphäre aus und vergrößert den scheinbaren Radius des Planeten auf das 1-1,4-fache des Jupiterradius. Die durchschnittliche Dichte der Riesen variiert zwischen 0,28 g/cm³ (die am stärksten verdünnten heißen Jupiter) und 12 g/cm³ (die massereichsten Riesenplaneten mit 10–12 Jupitermassen). Die zweite Fluchtgeschwindigkeit dieser Planeten übersteigt 37 km/s und beträgt normalerweise 45–70 km/s. Höchstwahrscheinlich verfügen alle Riesenplaneten über ein starkes Magnetfeld, das sich mit zunehmender Masse des Planeten verstärkt.
Im Sonnensystem sind die Riesenplaneten Jupiter und Saturn.

2. Neptune, Masse im Bereich von 7 bis 60 Erdmassen (0,022 – 0,19 Jupitermassen). Sie bestehen größtenteils aus Eis (Wasser, Ammoniak, Methan, Schwefelwasserstoff) und Gestein und machen etwa ein Viertel der Gesamtmasse des Planeten aus. Der Anteil von Wasserstoff und Helium an der Zusammensetzung des Planeten beträgt nicht mehr als 15–20 %. Der Druck in der Tiefe reicht nicht aus, damit Wasserstoff in die metallische Phase übergehen kann. Der Radius entspricht etwa 4 Radien der Erde. Die durchschnittliche Dichte beträgt 1,3–2,2 g/cm³, die zweite Fluchtgeschwindigkeit beträgt 18–30 km/s. Ein Magnetfeld unterscheidet sich stark von einem Dipolfeld (ein Planet kann beispielsweise zwei Nord- und zwei Südpole haben).
Im Sonnensystem sind die Neptune Uranus und Neptun.

3. Erdplaneten mit einer Masse von weniger als 7 Erdmassen. Sie bestehen hauptsächlich aus Silikaten (Gesteinsbestandteil) und Eisen. Durchschnittliche Dichte 3,5–6 g/cm³. Der Radius beträgt weniger als 2 Erdradien.
Im Sonnensystem sind die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars.

Schauen wir uns nun die TOP 10 der gefundenen Exoplaneten an.

Der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems wurde 1989 von Astronomen entdeckt. Es handelte sich um PSR 1257+12 b, das einen Pulsar umkreiste. Die meisten der entdeckten Exoplaneten – und es sind mehr als 500 – entpuppten sich in der vergangenen Zeit als sogenannte heiße Jupiter, also Gasriesen, von denen sich viele in sehr nahen Umlaufbahnen um ihre Muttersterne befinden. Dies ist jedoch selbstverständlich, da bestehende Methoden zur Suche nach extrasolaren Planeten entweder auf einer hochpräzisen Messung der Schwingung eines Sterns unter dem Einfluss der Schwerkraft des Planeten (Radialgeschwindigkeitsmethode) oder auf der Aufzeichnung von Helligkeitsänderungen basieren ein Stern in dem Moment, in dem ein Planet an seiner Scheibe vorbeizieht (Transitmethode). Es wurden also bereits mehr als 500 extrasolare Welten entdeckt, in denen kein Planet exakt dem anderen gleicht. Aber das ist die Schönheit unseres Universums, das uns mit einer Fülle an Vielfalt erfreut. Wir laden Sie ein, sich mit den zehn interessantesten, laut den Herausgebern der Website kosmos-x.net.ru, von Astronomen entdeckten Exoplaneten vertraut zu machen.

Gliese 581g. Illustration von Zina Deretsky, National Science.

Gliese 581g- ein Planet, der den Stern Gliese 581 in einer Entfernung von etwa 20 Lichtjahren von der Erde umkreist. Gliese 581g befindet sich in der „habitablen Zone“, also in einer solchen Entfernung vom Stern, dass es die für die Existenz von flüssigem Wasser auf ihm erforderliche Menge an Sternenergie erhält. Einige Astronomen glauben, dass das Gliese 581-System nicht vier, sondern sechs Planeten hat.

TrES-4 genannt. Illustration von Jeffrey Hall, Lowell Observatory.

TrES-4 genannt- ein Gasriese in einer Entfernung von 1.400 Lichtjahren von uns, der sich in einer Umlaufbahn sehr nahe um seinen Stern dreht und in nur drei Tagen eine vollständige Umdrehung um ihn vollendet. Mit einem Durchmesser, der 1,7-mal so groß ist wie der von Jupiter, gehört TrES-4 zur Klasse der „aufgeblasenen“ Planeten mit extrem geringer Dichte.

Upsilon Eridani geb. NASA, ESA, G.F. Benedict (Universität von Texas, Austin).

Upsilon Eridani geb ist ein Exoplanet, der um den sonnenähnlichen Stern Upsilon Eridani entdeckt wurde, der nur 10,5 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Es ist so nah an uns, dass Astronomen es bald fotografieren können. Upsilon Eridani b ist zu weit von seinem Stern entfernt, als dass dort flüssiges Wasser existieren könnte, aber Wissenschaftler glauben, dass es nicht der einzige Planet im Upsilon Eridani-System ist – es könnte durchaus andere Welten in der bewohnbaren Zone geben.

CoRoT-7b. Abbildung ESO/L. Kalkada.

CoRoT-7b ist die erste felsige Welt, die außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt wurde. Obwohl es in Wirklichkeit die Hölle ist. Der 400 Lichtjahre entfernte Planet hat einen Radius, der fast fünfmal so groß ist wie der der Erde, und wird als „Supererde“ eingestuft. Er befindet sich in einer Umlaufbahn sehr nahe an seinem Mutterstern (0,0172 Astronomische Einheiten) und seine Umlaufzeit beträgt etwa 20 Stunden. Die Temperatur auf der beleuchteten Seite des Planeten ist extrem hoch: etwa 2000 °C.

HD 188753 Ab. Illustration von Planetquest/Caltech der NASA/JPL.

HD 188753 Ab- ein Heißgasriese, der auch Tatooine genannt wird (erinnern Sie sich an den Film von J. Lucas „Star Wars“). Im Gegensatz zum atemberaubenden Doppelstern-Sonnenuntergang, den der junge Luke Skywalker beobachtete, sind am Himmel von HD 188753 Ab jedoch drei Sonnen zu sehen, da sich der Planet in einem Drei-Sterne-System in einer Entfernung von etwa 149 Lichtjahren von der Erde befindet . Es ist auch ziemlich heiß, weil es den Hauptstern sehr nahe umkreist und eine Umlaufbahn in nur 3,5 Tagen absolviert.

OGLE-2005-BLG-390L b. Illustration von ESO.

Exoplanet OGLE-2005-BLG-390L b Mit einer Oberflächentemperatur von -220 Grad Celsius ist es der kälteste Planet, den Astronomen bisher gefunden haben. Mit einem Durchmesser, der 5,5-mal größer ist als der der Erde, wird OGLE-2005-BLG-390L B als „Supererde“ klassifiziert und umkreist einen Roten Zwergstern, der 28.000 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

WASP-12b. Illustration von ESA/NASA/Frederic Pont, Observatorium der Universität Genf.

WASP-12b Wie die meisten bekannten Exoplaneten, die von Astronomen entdeckt wurden, handelt es sich um einen großen Gasplaneten, der etwa 870 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Der Exoplanet ist fast doppelt so groß wie Jupiter. WASP-12b umkreist seinen Stern in sehr geringer Entfernung – etwas mehr als 1,5 Millionen Kilometer – und ist mit einer Oberflächentemperatur von etwa 2200 °C der heißeste Planet.

SWEEPS-10. NASA-Illustration.

SWEEPS-10- ein Exoplanet, der die kürzeste Umlaufperiode um einen Stern aufweist, die Wissenschaftlern bekannt ist: Er vollendet eine Umdrehung in nur 10 Stunden. Er liegt etwa 22.000 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Coku Tau 4. NASA-Illustration.

Coku Tau 4- einer der jüngsten Exoplaneten, weniger als 1 Million Jahre alt. Es liegt etwa 420 Lichtjahre von der Erde entfernt. Astronomen kamen zu dem Schluss, dass dieser Planet existiert, nachdem sie ein Loch in der Staubscheibe entdeckt hatten, die den Stern umgibt. Das Loch, zehnmal so groß wie die Erde, kreist um den Stern und ist wahrscheinlich durch die Rotation des Planeten entstanden, wodurch der Raum um ihn herum von Staub und Gas befreit wird.

HD 209458 b. Illustration von NASA, ESA und G. Bacon (STScI).

HD 209458 b (Osiris)- ein Kometenplanet, der sich in einer Entfernung von 153 Lichtjahren von der Erde befindet. Er wiegt etwas weniger als Jupiter und vollendet in nur 3,5 Tagen eine vollständige Umdrehung um den Stern. Es wurde entdeckt, dass Osiris eine lange Gaswolke aus seiner eigenen Atmosphäre besitzt. Die Analyse dieses „Schwanzes“ ergab, dass er sowohl leichte als auch schwere Elemente (wie Kohlenstoff und Silizium) enthält. Gleichzeitig beträgt die Lufttemperatur etwa 1.226 Grad Celsius. Dies ließ Wissenschaftler vermuten, dass der Planet durch seinen Stern so stark erhitzt wurde, dass selbst schwere Elemente seine Atmosphäre verlassen konnten.

Wie findet man solche Planeten?

Nehmen wir an, dass sich der Beobachter am nächsten Stern zu uns, Alpha Centauri, befindet und in Richtung Sonnensystem blickt. Dann wird unsere Sonne für ihn so hell scheinen wie der Stern Wega am Himmel der Erde. Und die Helligkeit der Planeten wird sich als sehr schwach herausstellen: Jupiter wird ein „Stern“ der Stärke 23 sein, Venus - Stärke 24 und Erde und Saturn - Stärke 25. Im Allgemeinen könnten die größten modernen Teleskope solch schwache Objekte erkennen, wenn sich in ihrer Nähe keine hellen Sterne am Himmel befänden. Aber für einen entfernten Beobachter befindet sich die Sonne immer neben den Planeten: Für einen Astronomen von Alpha Centaur beträgt der Winkelabstand von Jupiter zur Sonne nicht mehr als 4 Bogensekunden und zwischen Venus und Sonne beträgt er nur 0,5 Bogensekunden. Sek. Für moderne Teleskope ist es eine unmögliche Aufgabe, einen extrem lichtschwachen Stern so nah an einem hellen Stern zu entdecken. Astronomen entwickeln nun Instrumente, die dieses Problem lösen können. Beispielsweise kann das Bild eines hellen Sterns mit einem speziellen Bildschirm abgedeckt werden, damit sein Licht die Untersuchung eines nahegelegenen Planeten nicht beeinträchtigt. Ein solches Gerät wird „Sternkoronograph“ genannt; Es ähnelt im Design dem Lyo-Sonnenfinsternis-Koronagraphen. Eine andere Methode besteht darin, das Licht eines Sterns durch den Interferenzeffekt seiner Lichtstrahlen zu „löschen“, die von zwei oder mehr nahegelegenen Teleskopen – dem sogenannten „Sterninterferometer“ – gesammelt werden. Da der Stern und der daneben befindliche Planet aus leicht unterschiedlichen Richtungen beobachtet werden, ist es mit einem Sterninterferometer (durch Änderung des Abstands zwischen den Teleskopen oder Wahl des richtigen Beobachtungszeitpunkts) möglich, das Licht des Sterns fast vollständig auszulöschen und, Verstärken Sie gleichzeitig das Licht des Planeten. Beide beschriebenen Instrumente – der Koronograph und das Interferometer – reagieren sehr empfindlich auf den Einfluss der Erdatmosphäre, sodass sie für einen erfolgreichen Betrieb offenbar in eine erdnahe Umlaufbahn gebracht werden müssen.

Es gibt auch Methoden wie
- Messung der Sternhelligkeit
- Sternpositionsmessung
- Messung der Geschwindigkeit eines Sterns
- Astrometrische Suche

Mehr als 150 Astronomen suchen derzeit an verschiedenen Observatorien auf der ganzen Welt nach Exoplaneten, darunter die produktivste wissenschaftliche Gruppe von J. Marcy und die Gruppe von M. Major. Um die Terminologie zu entwickeln und die Bemühungen in diesem Bereich zu koordinieren, gründete die Internationale Astronomische Union (IAU) die Arbeitsgruppe für extrasolare Planeten (siehe http://www.ciw.edu/IAU/div3/wgesp/), deren erster Leiter war wählte einen amerikanischen theoretischen Astronomen Alan Boss (A.Boss). Es wurde eine vorläufige Terminologie vorgeschlagen, wonach ein „Planet“ ein Körper mit einer Masse von weniger als 13 Mu sein sollte, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist; Dieselben Objekte, die sich jedoch frei im interstellaren Raum bewegen, sollten „braune Unterzwerge“ (unterbraune Zwerge) genannt werden. Mittlerweile wird dieser Begriff im Zusammenhang mit mehreren Dutzend extrem lichtschwachen Objekten verwendet, die zwischen 2000 und 2001 im Orionnebel gefunden wurden und nicht mit Sternen in Zusammenhang stehen. Sie emittieren hauptsächlich im Infrarotbereich und dürften in ihrer Masse wahrscheinlich zwischen Braunen Zwergen und Riesenplaneten liegen. Über sie lässt sich noch nichts Konkretes sagen.

Im Jahr 2013 ist im Rahmen eines gemeinsamen Projekts der USA, Kanadas und Europas der Start des großen Weltraumteleskops JWST (James Webb Space Telescope) geplant. Dieser Riese mit einem Spiegel von 6 Metern Durchmesser, der den Namen des ehemaligen Direktors der NASA trägt, soll den Veteranen der Weltraumastronomie – das Hubble-Teleskop – ersetzen. Zu seinen Aufgaben wird die Suche nach Planeten außerhalb des Sonnensystems gehören. Im selben Jahr wird ein Komplex aus zwei automatischen TPF-Stationen (Terrestrial Planet Finder) in Betrieb genommen, die ausschließlich für die Beobachtung der Atmosphäre erdähnlicher Exoplaneten konzipiert sind. Mit Hilfe dieses Weltraumobservatoriums soll nach bewohnbaren Planeten gesucht und die Spektren ihrer Gashüllen analysiert werden, um Wasserdampf, Kohlendioxid und Ozon aufzuspüren – Gase, die auf die Möglichkeit von Leben hinweisen. Schließlich wird die Europäische Weltraumorganisation im Jahr 2015 eine Flotte von Darwin-Teleskopen ins All schicken, die durch die Analyse der Zusammensetzung der Atmosphären von Exoplaneten nach Lebenszeichen außerhalb des Sonnensystems suchen sollen.

Wenn die Weltraumforschung von Exoplaneten nach Plan verläuft, können wir innerhalb von zehn Jahren mit den ersten verlässlichen Nachrichten über lebensfreundliche Planeten rechnen – Daten über die Zusammensetzung der Atmosphären um sie herum und sogar Informationen über die Struktur ihrer Oberflächen.

Insgesamt war die Entdeckung der ersten extrasolaren Planetensysteme eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften des 20. Jahrhunderts. Das wichtigste Problem ist gelöst – das Sonnensystem ist nicht einzigartig; Die Bildung von Planeten in der Nähe von Sternen ist ein natürliches Stadium ihrer Entwicklung. Gleichzeitig wird deutlich, dass das Sonnensystem untypisch ist: Seine Riesenplaneten, die sich auf Kreisbahnen außerhalb der „Lebenszone“ (der Region gemäßigter Temperaturen um die Sonne) bewegen, ermöglichen die Entstehung terrestrischer Planeten, darunter die Erde , für lange Zeit in dieser Zone zu existieren - hat eine Biosphäre. Offenbar haben andere Planetensysteme selten diese Qualität.

Machen Sie eine Tour durch die ISS

Die Gesamtzahl der Exoplaneten in der Milchstraße beträgt mehr als 100 Milliarden. Ein Exoplanet ist ein Planet, der sich außerhalb unseres Sonnensystems befindet. Derzeit haben Wissenschaftler nur einen kleinen Bruchteil davon entdeckt. Über die 10 unglaublichsten Planeten in diesem Beitrag.

Der dunkelste Exoplanet ist der weit entfernte, jupitergroße Gasriese TrES-2b.

Messungen haben gezeigt, dass der Planet TrES-2b weniger als ein Prozent des Lichts reflektiert und damit schwärzer als Kohle und von Natur aus dunkler als jeder andere Planet im Sonnensystem ist. Die Arbeit auf diesem Planeten wurde im Journal der Royal Astronomical Society Monthly Notices veröffentlicht. Planet TrES-2b reflektiert sogar weniger Licht als schwarze Acrylfarbe, es handelt sich also wirklich um eine dunkle Welt.

TrES-4

Der größte im Universum gefundene Planet ist TrES-4. Er wurde 2006 entdeckt und befindet sich im Sternbild Herkules. Der Planet mit der Bezeichnung TrES-4 umkreist einen Stern, der etwa 1.400 Lichtjahre vom Planeten Erde entfernt ist.

Forscher behaupten, dass der Durchmesser des entdeckten Planeten fast zweimal (genauer gesagt 1,7) größer ist als der Durchmesser von Jupiter (dies ist der größte Planet im Sonnensystem). Die Temperatur von TrES-4 beträgt etwa 1260 Grad Celsius.

COROT-7b

Ein Jahr auf COROT-7b dauert etwas mehr als 20 Stunden. Es ist nicht verwunderlich, dass das Wetter auf dieser Welt, gelinde gesagt, exotisch ist.

Astronomen vermuten, dass der Planet aus gegossenem und festem Gestein besteht und nicht aus gefrorenen Gasen, die unter solchen Bedingungen mit Sicherheit verdampfen. Die Temperatur sinkt laut Wissenschaftlern von +2000 °C auf der beleuchteten Oberfläche auf -200 °C auf der beleuchteten Oberfläche Nacht.

WASP-12b

Astronomen sahen eine kosmische Katastrophe: Ein Stern verschlang seinen eigenen Planeten, der sich in unmittelbarer Nähe befand. Die Rede ist vom Exoplaneten WASP-12b. Es wurde 2008 entdeckt.

WASP-12b ist wie die meisten bekannten Exoplaneten, die von Astronomen entdeckt wurden, eine große Gaswelt. Im Gegensatz zu den meisten anderen Exoplaneten umkreist WASP-12b seinen Stern jedoch in sehr geringer Entfernung – etwas mehr als 1,5 Millionen Kilometer (75-mal näher als die Erde an der Sonne).

Die weite Welt von WASP-12b hat seinem Tod bereits ins Auge geblickt, sagen Forscher. Das wichtigste Problem des Planeten ist seine Größe. Er ist so weit gewachsen, dass er seine Materie nicht mehr gegen die Gravitationskräfte seines Heimatsterns halten kann. WASP-12b gibt seine Materie mit enormer Geschwindigkeit an den Stern ab: sechs Milliarden Tonnen pro Sekunde. In diesem Fall wird der Planet in etwa zehn Millionen Jahren vom Stern vollständig zerstört. Nach kosmischen Maßstäben ist das ziemlich viel.

Kepler-10b

Mithilfe eines Weltraumteleskops konnten Astronomen den kleinsten felsigen Exoplaneten entdecken, dessen Durchmesser etwa dem 1,4-fachen des Erddurchmessers entspricht.

Der neue Planet erhielt die Bezeichnung Kepler-10b. Der von ihm umkreiste Stern befindet sich etwa 560 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Drache und ähnelt unserer Sonne. Kepler-10b gehört zur Klasse der „Supererden“ und befindet sich in einer Umlaufbahn ziemlich nahe an seinem Stern. Er umkreist ihn in nur 0,84 Erdentagen, während die Temperatur auf ihm mehrere tausend Grad Celsius erreicht. Wissenschaftler schätzen, dass Kepler-10b bei einem Durchmesser von 1,4-fachem Erddurchmesser eine Masse von 4,5-facher Erdmasse hat.

HD 189733b

HD 189733b ist ein Jupiter-großer Planet, der seinen Stern in 63 Lichtjahren Entfernung umkreist. Und obwohl dieser Planet aufgrund seiner Nähe zu seinem Stern eine ähnliche Größe wie Jupiter hat, ist er deutlich heißer als der dominierende Gasriese unseres Sonnensystems. Wie bei anderen gefundenen heißen Jupitern ist die Rotation dieses Planeten mit seiner Umlaufbewegung synchronisiert – der Planet ist dem Stern immer mit einer Seite zugewandt. Die Umlaufzeit beträgt 2,2 Erdentage.

Kepler-16b

Die Analyse der Daten des Kepler-16-Systems ergab, dass der im Juni 2011 darin entdeckte Exoplanet Kepler-16b zwei Sterne gleichzeitig umkreist. Wenn ein Beobachter sich auf der Oberfläche des Planeten befinden könnte, würde er zwei Sonnen auf- und untergehen sehen, genau wie auf dem Planeten Tatooine aus der fantastischen Star Wars-Saga.

Im Juni 2011 gaben Wissenschaftler bekannt, dass das System einen Planeten enthielt, den sie Kepler-16b nannten. Nach einer weiteren detaillierten Studie fanden sie heraus, dass Kepler-16b ein Doppelsternsystem auf einer Umlaufbahn umkreist, die ungefähr der Umlaufbahn der Venus entspricht, und alle 229 Tage eine Umdrehung durchführt.

Dank der gemeinsamen Bemühungen von Amateurastronomen, die am Planet Hunters-Projekt teilnehmen, und professionellen Astronomen wurde ein Planet in einem Vier-Sterne-System entdeckt. Der Planet umkreist zwei Sterne, die wiederum zwei weitere Sterne umkreisen.

PSR 1257 b und PSR 1257 c

Zwei Planeten umkreisen einen sterbenden Stern.

Kepler-36b und Kepler-36c

Exoplaneten Kepler-36b und Kepler-36c – diese neuen Planeten wurden vom Kepler-Teleskop entdeckt. Diese ungewöhnlichen Exoplaneten liegen auffallend nahe beieinander.

Astronomen haben ein Paar benachbarter Explaneten mit unterschiedlicher Dichte entdeckt, die sehr nahe beieinander kreisen. Exoplaneten sind zu nah an ihrem Stern und befinden sich nicht in der sogenannten „habitablen Zone“ des Sternensystems, also der Zone, in der flüssiges Wasser auf der Oberfläche existieren kann, aber das macht sie nicht interessant. Astronomen waren von der sehr großen Nähe dieser beiden völlig unterschiedlichen Planeten überrascht: Die Umlaufbahnen der Planeten sind so nah beieinander wie bei allen anderen Umlaufbahnen zuvor entdeckter Planeten.

Einführung

Lange Zeit war es schwierig, solche Planeten zu entdecken, weil... Sie sind zu klein und in einer so großen interstellaren Entfernung unsichtbar. Beispielsweise dauert es viereinhalb Jahre, um mit Lichtgeschwindigkeit zum nächsten Stern zu fliegen. Alle diese Planeten wurden nur in der Milchstraße in unterschiedlichen Entfernungen entdeckt. Der nächstgelegene ist Alpha Centauri B b, etwa 4,36 Lichtjahre entfernt. Die meisten der entdeckten Exoplaneten ähneln den Gasriesen Jupiter und Neptun.

Vielen Wissenschaftlern zufolge kann die Gesamtzahl solcher Planeten in unserer Milchstraße etwa 100 Milliarden erreichen, und bis zu 20 Milliarden solcher Planeten können als „erdähnlich“ eingestuft werden. Es wird angenommen, dass etwa 34 % aller sonnenähnlichen Sterne in ihrer bewohnbaren Zone erdähnliche Planeten haben könnten. Die beste Chance, einen bewohnbaren Planeten zu finden, ist die Suche in der Nähe von Braunen Zwergen. Solche erloschenen Sterne sind die ältesten in unserer Galaxie, ihr Alter kann bis zu 14 Milliarden Jahre erreichen und die Planeten in diesen Sonnensystemen sind viel älter als unsere Erde.

Geschichte der Entdeckung von Exoplaneten

Die erste Nachricht in der Geschichte über die Existenz eines bestimmten Himmelskörpers um einen anderen Stern stammte vom Astronomen des Madras-Observatoriums, Kapitän V. S. Jacob. Seine Notizen aus dem Jahr 1855 berichteten, dass im 70-Ophiuchi-System (einem Doppelsternsystem) mit hoher Wahrscheinlichkeit ein kosmischer Körper in Planetengröße existierte. Später im Jahr 1890 bestätigte Thomas J. See, ein Astronom an der Universität von Chicago, Jacobs Vermutung. Er berichtete, dass das Doppelsternsystem 70 Ophiuchi einen unsichtbaren Begleitstern mit einer Umlaufzeit von 36 Jahren hat. Berechnungen des Astrophysikers F.R. Multon widerlegen jedoch die Anwesenheit eines Exoplaneten in diesem System und sind bis 2014 nicht widerlegt.
Im Jahr 1916 entdeckte der Astronom Edward Barnard einen Stern, der als sich schnell bewegender roter Punkt am Sternenhimmel erschien. Dieser kleine Stern hat eine Masse, die weniger als siebenmal so groß ist wie die der Sonne. Auf dieser Grundlage versuchte der Astronom Peter Van de Kamp in den 1960er Jahren, den Satelliten von Barnards fliegendem Stern zu bestimmen. Er berichtete, dass der Stern einen eigenen Begleiter mit einer Masse von ca. Neue Berechnungen von J. Gatewood aus dem Jahr 1973 widerlegten die Anwesenheit massereicher Planeten in diesem Stern.
Fortschritte in der Wissenschaft in den 1980er Jahren führten dazu, dass Astronomen neue Techniken zur Entdeckung potenzieller Exoplaneten einsetzten. Die Suche begann insbesondere mit hochpräzisen Spektrometern und neuen wissenschaftlichen Methoden.

1989 wurde von D. Latham ein supermassiver Planet (oder Brauner Zwerg) in der Nähe des Sterns HD 114762 A gefunden. Sein Planetenstatus wurde jedoch erst 1999 bestätigt.

Die ersten potenziell lebensfähigen Planeten – Draugr und Poltergeist – wurden 1991 in der Nähe des Neutronensterns Lich (PSR 1257+12) vom Astronomen Alexander Volshchan entdeckt. Diese Planeten wurden als sekundäre Planeten erkannt, da sie nach der Supernova-Explosion entstanden waren.

1995 entdeckten die Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz mithilfe eines hochpräzisen Spektrometers das Wackeln des Sterns Helvetius (51 Pegasi) mit einer Periode von 4,23 Tagen. Der schwankende Planet Dimidius ähnelt Jupiter, befindet sich jedoch in unmittelbarer Nähe des Sterns. Unter Astronomen werden Planeten dieser Art „heiße Jupiter“ genannt.

Anschließend wurden durch Messung der Radialgeschwindigkeit von Sternen und Suche nach ihrer periodischen Doppler-Variation (Doppler-Methode) mehrere hundert Exoplaneten entdeckt.

Im August 2004 wurde der erste Planet im System des Sterns Cervantes (μ Altar) entdeckt – der heiße Neptun Quijote. Es umkreist den Stern in 9,55 Tagen in einer Entfernung von 0,09 AE. Das heißt, Oberflächentemperatur ~ 900 K (+626 °C), Masse ~ 14 Erdmassen.

Die erste Supererde, die einen normalen Stern (keinen Pulsar) umkreist, wurde 2005 in der Nähe des Sterns Gliese 876 entdeckt. Seine Masse beträgt 7,5 Erdmassen.

Im Jahr 2004 wurde das erste Infrarotbild des Exoplanetenkandidaten Brauner Zwerg 2M1207 aufgenommen.

Am 13. November 2008 gelang es erstmals, ein Bild eines gesamten Planetensystems auf einmal zu erhalten – eine Momentaufnahme von drei Planeten, die den Stern HR 8799 im Sternbild Pegasus umkreisen. Dies ist das erste Planetensystem, das um einen heißen weißen Stern vom frühen Spektraltyp (A5) entdeckt wurde. Alle bisher entdeckten Planetensysteme (mit Ausnahme der Planeten um Pulsare) wurden um Sterne späterer Klassen (F-M) entdeckt.

Am 13. November 2008 wurde durch direkte Beobachtungen auch erstmals der Planet Dagon rund um den Stern Fomalhaut entdeckt.

Im Jahr 2011 gab David Bennett von der University of Notre Dame (Indiana, USA) die Entdeckung von zehn einzelnen jupiterähnlichen Planeten mithilfe von Mikrolinsen mit dem 1,8-Meter-Teleskop am Mount John University Observatory in Neuseeland bekannt, basierend auf Beobachtungen aus den Jahren 2006–2007 . Es stimmt, zwei von ihnen könnten hochorbitale Satelliten der Sterne sein, die ihnen am nächsten sind.

Im September 2011 gaben Amateurastronomen die Entdeckung zweier ähnlicher Planeten, KIC 10905746 b und KIC 6185331 b, im Rahmen des Planet Hunters-Projekts bekannt, das der Analyse der vom Kepler-Teleskop gesammelten Daten dienen soll. Gleichzeitig wurden 10 Planetenkandidaten genannt, von denen jedoch zu diesem Zeitpunkt nur zwei von Wissenschaftlern mit ausreichender Sicherheit als Exoplaneten identifiziert wurden. Die Planeten wurden von freiwilligen Projektteilnehmern in Daten gefunden, die professionelle Astronomen aus dem einen oder anderen Grund herausgesucht hatten, und ohne die Hilfe von Freiwilligen wären diese Planeten wahrscheinlich unentdeckt geblieben.

Am 5. Dezember 2011 entdeckte das Kepler-Teleskop die erste Supererde in der bewohnbaren Zone, Kepler-22 b.

Am 20. Dezember 2011 entdeckte das Kepler-Teleskop die ersten erdgroßen und kleineren Exoplaneten in der Nähe des Sterns Kepler-20 – Kepler-20 e (mit einem Radius von 0,87 Erdmassen und einer Masse von 0,39 bis 1,67 Erdmassen) und Kepler -20 f (0,045 Jupitermasse und 1,03 Erdradius).

Am 22. Februar 2012 entdeckten Wissenschaftler des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in einer Entfernung von 40 Lichtjahren von der Erde die erste Supererde, vermutlich einen Ozeanplaneten – GJ 1214 b. Aktuelle Daten aus Transitpassagen deuten darauf hin, dass GJ 1214 b über eine ausgedehnte Wasserstoff-Helium-Atmosphäre, einen geringen Methangehalt und eine Wolkenschicht mit einem Druckniveau von 0,5 bar verfügt, was nicht den Eigenschaften einer Atmosphäre mit stabiler Dominanz entspricht Wasserdampf. Die Umlaufzeit des Planeten um einen Stern – einen Roten Zwerg – beträgt 38 Stunden, die Entfernung beträgt etwa 2 Millionen Kilometer. Die Temperatur auf der Planetenoberfläche beträgt etwa 230 °C. Im Jahr 2015 wurde ein neuer Planet entdeckt, der einem jungen Jupiter ähnelt.

Moderne Methoden zur Erkennung von Exoplaneten in anderen Sternensystemen

1. Doppler-Methode- Spektrometrisch, hat sich zur gebräuchlichsten Methode zur Erkennung potenzieller Exoplaneten mit einer Masse von mehreren Erdmassen entwickelt, die sich in der Nähe eines Stern- und Gasriesenplaneten befinden und eine Umlaufzeit von bis zu 10 Jahren haben. Die Methode beinhaltet die Berechnung der Radialgeschwindigkeit des Sterns. Wenn sich ein Planet um seinen Stern dreht, scheint er ihn zu schaukeln und sein Spektrum zu verschieben (Doppler-Verschiebung des Sternspektrums). Mit dieser Methode konnten im Jahr 2011 647 Planeten nachgewiesen werden.

- Diese Methode besteht darin, die Änderung der Helligkeit eines Sterns zu beobachten, wenn er einen Planeten vor seinem Hintergrund passiert. Diese Methode erfordert eine Langzeitbeobachtung des Sterns, und wenn ein Transit entdeckt wurde, muss er wiederholt bestätigt werden. Der Vorteil dieser Methode ist die Bestimmung der Größe des Planeten, der Zusammensetzung und des Vorhandenseins einer Atmosphäre (mittels eines Spektrographen). Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass der Planet nur dann sichtbar ist, wenn er sich während der Beobachtung in derselben Ebene befindet. Bis 2011 wurden 185 potenzielle Planeten entdeckt.

Bei der Berechnung solcher Objekte ist es erforderlich, dass sich zwischen dem vorgeschlagenen Planeten und dem Beobachter auf der Erde ein weiterer Stern befindet (der die Rolle einer Linse spielt). Wenn der Linsenstern Satelliten des Planeten hat, wird eine asymmetrische Lichtkurve beobachtet. Diese Methode wird äußerst selten verwendet, aber mit ihrer Hilfe ist es möglich, Planeten mit Erdmasse zu berechnen.
Bis 2011 wurden 13 Planeten mit dieser Methode berechnet.

beinhaltet eine Änderung der räumlichen Bewegung des Sterns unter dem Einfluss des Gravitationspotentials des Planeten. Grundsätzlich klärt diese Methode die Masse und Größe eines zuvor entdeckten Exoplaneten; insbesondere wurden die Abmessungen von Epsilon Eridani b geklärt.

Dabei handelt es sich um eine äußerst hochentwickelte Methode zur Erkennung terrestrischer Planeten, bei der gerichtete Energiestrahlen gemessen werden, die von einem Pulsar abgegeben werden. Rotiert ein bestimmter Planet um den Pulsar, dann hat das ausgesendete Signal einen besonderen oszillierenden Charakter. Im Jahr 2010 wurden fünf Planeten um zwei Pulsare herum entdeckt.

6. Direkte Beobachtung. Mit dieser Methode können Sie Planeten berechnen, die 10 bis 100 Astronomische Einheiten von ihrem Stern entfernt sind. Die entfernten Planeten sind heiß genug, sodass das Bild auf eine Auswahl von Sternen ausgerichtet ist. Ein markantes Beispiel für die Erkennung war das Planetensystem HR 8799. Wissenschaftler der NASA gehen davon aus, dass das James Webb-Weltraumteleskop mit einem 6,5-Meter-Spiegel in der Lage sein wird, Exolpnets und das Vorhandensein ihrer Atmosphäre direkt zu erkennen.

Arten von Exoplaneten, die von Astronomen entdeckt wurden

Aufgrund ihrer enormen Größe lassen sich solche Gasriesen mit modernen Methoden leichter in der Nähe entfernter Sterne nachweisen.

Der erste Planet des Gasriesen „Hot Jupiter“ wurde 51 Pegasi. Es befindet sich in einem Planetensystem mit einem ruhigen Stern, 50 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Der erste Planet, der den Pulsar PRS B1257+12 umkreist, wurde 1994 mit einem Radioteleskop aus einer Entfernung von 800 Lichtjahren von der Erde entdeckt. Ein Pulsar ist kein einfacher Stern, sondern ein schnell rotierender Blitz, der nach einer Supernova-Explosion entsteht. Es wird angenommen, dass der Ursprung des Lebens auf solchen Planeten äußerst gering ist, weil Exoplaneten befinden sich in der Zone extrem hoher Energie, die der Pulsar aussendet.

Diese Planetentypen haben eine Masse von bis zu 10 Erdmassen. Der erste entdeckte Planet dieser Art war ein Planetenpaar in der Nähe des Sterns PSR B1257+12.

Es wird angenommen, dass der Planet Supererde äußerst tektonisch ist. Astronomen der Harvard-Smithsonian University entwickeln eine Theorie, dass solche Planeten dünne tektonische Platten haben.

Exzentrische Planeten

Das Sonnensystem ist ganz klar ausgeglichen. Die darin befindlichen Planeten drehen sich auf glatten Bahnen. Die entdeckten exzentrischen seltsamen Planeten rotieren nicht in einem gleichmäßigen Kreis um den Stern. Ihre Umlaufbahn nähert sich entweder dem Stern oder entfernt sich davon.

Solche Planeten haben eine Masse vom 10- bis 20-fachen der Masse der Erde, also wie Neptun oder Uranus. Im Gegensatz zum „kalten Neptun“ liegt der heiße Neptun näher am Stern.

Es gibt zwei Arten solcher Planeten. Ein Planet mit flüssigem Wasser, der vollständig oder fast vollständig bedeckt ist.

Die zweite Option könnte ein Ozeanplanet wie „Heißer Neptun“ sein, der sich jedoch näher am Stern befindet. Diese Anordnung verhindert, dass das Wasser gefriert. Die Dicke der Wasserschicht kann mehrere tausend Kilometer erreichen.

Solche Planeten befinden sich sehr nahe an ihren Sternen, sie sind mit heißem Gestein und Lava bedeckt. Auf ihren Oberflächen passiert die wahre Hölle. Beispielsweise ist der entdeckte Planet Corot-7b dem Stern 23-mal näher als unser Merkur.

Grundsätzlich sind Planeten durch die Schwerkraft an Sterne gebunden, es gibt jedoch eine Theorie, dass sich ein Planet unter dem Einfluss bestimmter Prozesse oder Kollisionen von seinem Stern lösen und beginnen kann, frei zu schweben.

Die Suche nach bewohnbaren Planeten ist für Astronomen zu einem wahren Schatz geworden. Dank moderner Ausrüstung haben Wissenschaftler eine Reihe von Sternensystemen mit ähnlichen Planeten entdeckt. Zum Beispiel hat der Stern 55 Krebs 5 bestätigt Exoplaneten und ist nur 41 Lichtjahre von uns entfernt.

Mit welchen Instrumenten werden solche Planeten entdeckt?

Im Weltraum.

Kepler– Weltraumteleskop, Spiegeldurchmesser 0,95 m. Die Aufgabe besteht darin, 100 Sterne gleichzeitig zu verfolgen;

COROT– ein spezielles Weltraumteleskop mit einem 0,3-m-Spiegel. Die Aufgabe besteht darin, die Reflexionen von Sternen mithilfe der Doppler-Methode zu überwachen;

Gaia- Weltraumobservatorium. Im Jahr 2013 mit der Erstellung einer dreidimensionalen Karte der Milchstraße beauftragt, sollen Arbeiten zur Suche nach bewohnbaren Planeten durchgeführt werden.

Einige Planetensysteme mit Exoplaneten

• 51 Pegasi ist der erste sonnenähnliche Hauptreihenstern, bei dem ein Exoplanet entdeckt wurde.
• υ Andromeda ist der erste Hauptreihenstern, in dem ein Multiplanetensystem entdeckt wurde.
• Tau Ceti ist das nächstgelegene entdeckte multiplanetare System (fünf Planeten, die Entdeckung wurde noch nicht bestätigt).
• ε Eridani – die Sonne nicht mitgerechnet, ist dies der dritte Stern der nächstgelegenen Sterne mit einem Planeten, der ohne Teleskop sichtbar ist.
• 55 Krebs – derzeit gibt es 5 bekannte Planeten, von denen einer 55 Krebs e ist, eine vorbeiziehende heiße Supererde von der Größe von 2 Erdplaneten.
• μ Altar – hat einen der kleinsten bekannten Planeten, Mu Altar c, der möglicherweise zu den terrestrischen Planeten gehört.
• γ Cephei ist der erste relativ nahe Doppelstern, in dessen Bestandteil der Planet Gamma Cephei A b entdeckt wurde.
• Gliese 876 ist der erste Rote Zwerg, bei dem ein Planetensystem entdeckt wurde.
• HD 209458 – enthält einen der bemerkenswertesten Planeten – HD 209458 b („Osiris“) – den „verdampfenden Planeten“.
• OGLE-TR-56 ist der erste Stern, dessen Planet durch die Transitmethode entdeckt wurde.
• OGLE-235/MOA-53 ist der erste Exoplanet, der durch den Effekt der Gravitationsmikrolinse entdeckt wurde.
• 2M1207 ist wahrscheinlich das erste Bild eines extrasolaren Planetensystems.
• PSR 1257+12 ist ein Pulsar, dessen Planetensystem das erste war, das außerhalb des Sonnensystems entdeckt wurde. Es wird angenommen, dass einer der Planeten nur eine Masse von 0,025 Erden hat.
• HD 188753 ist das erste Dreifachsternsystem, in dem ein Planet entdeckt wurde (HD 188753 A b).
• HD 189733 – Zum ersten Mal in der Geschichte der Exoplanetenforschung wurde eine Karte der Oberflächentemperaturen für den Planeten HD 189733 A b erstellt.
• Gliese 581 c, Gliese 581 d, HD 85512 b und Kepler-22 b gehören zu den derzeit bekannten entdeckten Planeten, sie sind der Erde ziemlich ähnlich.
• KOI-961 d ist die kleinste Masse (zuverlässig), die derzeit bekannt ist (Oktober 2012), (<0,9 массы Земли).
• WASP-17 b ist der erste entdeckte Planet, der einen Stern in entgegengesetzter Richtung zur Rotation des Sterns selbst umkreist.
• COROT-7 b ist die erste Supererde (Februar 2009), die mit der Transitmethode entdeckt wurde, und hat eine Größe von 1,58 Erdgrößen.
• GJ 1214 b ist (theoretisch) der erste Ozeanplanet.
• HD 10180 ist der Stern mit der höchsten Anzahl entdeckter Planeten. Bis April 2012 wurden neun Planeten entdeckt.
• Gliese 581 g ist ein Planet mit hoher Wahrscheinlichkeit für die Existenz von flüssigem Wasser.
• Kepler-10 b ist der erste Eisenplanet (Planetendichte 8,8 g/cm³).
• Kepler-11 ist ein Stern im Sternbild Schwan in einer Entfernung von etwa 613 Parsec von uns. Es gibt mindestens 6 Planeten, die den Stern umkreisen.
• WASP-19 b ist ein Planet mit einer Umlaufzeit um den Stern von 0,7888399 Erdentagen (18,932 Stunden).
• WASP-33 b ist der heißeste Exoplanet, der seit 2011 bekannt ist. Temperatur - 3200 °C.
• WASP-43 b und GJ 1214 b haben die engsten Umlaufbahnen. WASP-43 b gehört zu den heißen Jupitern, GJ 1214 b zu den Supererden. WASP-43 b hat eine große Halbachse von 0,014 a. e. (2 Millionen km oder 5 Sternradien). Der Mutterstern von WASP-43 ist der Stern mit der geringsten Masse, um den herum heiße Riesen entdeckt wurden. GJ 1214 b hat eine große Halbachse von 0,014 ± 0,0019 a. e. (Orbitale Exzentrizität kleiner als 0,27 – schwach elliptische Umlaufbahn)
• KIC 10905746 b und KIC 6185331 b – zum ersten Mal wurden Exoplaneten von „Amateuren“ unter den von „Profis“ gesammelten Daten entdeckt (Planet Hunters-Projekt)
• Kepler-20 e und Kepler-20 f sind die ersten entdeckten Exoplaneten von der Größe der Erde oder kleiner, Kepler-20 e misst nur 0,87 und Kepler-20 f 1,03 Erdradien. Entdeckt durch das Kepler-Teleskop
• KOI-961 b, KOI-961 c und KOI-961 d sind ein Exoplanet in der Nähe des Roten Zwergs KOI-961 mit einem Radius von 0,78, 0,73 und 0,57 Erdradien. Der Radius von KOI-961 d ist etwas größer als der des Mars (0,53 Erdradien).
• HD 37605 c ist der erste kühle Jupiter, der 2012 entdeckt wurde.
• 47 Ursa Major ist ein System bestehend aus 3 kalten Jupitern – 47 Ursa Major b, 47 Ursa Major c und 47 Ursa Major d.
• GD 66 b ist wahrscheinlich der erste Heliumplanet.

Ein Exoplanet ist ein Planet, der sich außerhalb unseres Sonnensystems befindet. Tausende ähnlicher Objekte wurden in den letzten zwei Jahrzehnten entdeckt, hauptsächlich mit dem Kepler-Weltraumteleskop der NASA.

Exoplanet – was ist das?

Diese unterscheiden sich deutlich in ihrer Größe und Umlaufbahn. Einige von ihnen sind Riesenplaneten, die nahe um ihre Sterne kreisen. Einige sind mit Eis bedeckt, andere mit Steinen. Die NASA und andere Behörden sind auf der Suche nach einem Planeten der besonderen Art: Sie wollen einen erdähnlichen Exoplaneten, der einen sonnenähnlichen Stern in der bewohnbaren Zone umkreist.

Die bewohnbare Zone ist der Entfernungsbereich von einem Stern, in dem die Temperatur des Planeten die Existenz flüssiger Wasserozeane zulässt, was für das Leben von entscheidender Bedeutung ist. Die früheste Definition der Zone basierte auf einem einfachen thermischen Gleichgewicht, aber moderne Berechnungen beziehen viele andere Faktoren mit ein, darunter den Treibhauseffekt der Atmosphäre des Planeten. Dadurch verschwimmen die Grenzen der bewohnbaren Zone.

Theorie vom Ursprung des Lebens

Obwohl es sich bei dem Exoplaneten um eine Entdeckung aus den 1990er Jahren handelt, sind Astronomen seit Jahren von seiner Existenz überzeugt. Sie glaubten nicht nur, sondern stützten ihre Schlussfolgerungen auch auf die langsame Rotation unserer eigenen Sonne und anderer Sterne.

Astronomen haben eine Theorie über den Ursprung des Lebens in unserem Sonnensystem. Kurz gesagt, eine rotierende Wolke aus Gas und Staub (der sogenannte protosolare Nebel) kollabierte unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft und bildete unseren Stern und unsere Planeten. Danach bedeutete die Erhaltung des Drehimpulses, dass der zukünftige Stern immer schneller rotieren sollte. Obwohl es 99,8 % hat, verfügt es über 96 % seines Drehimpulses. Astronomen haben sich gefragt, warum sich unser Stern so langsam dreht.

Der junge Stern verfügte über ein sehr starkes Magnetfeld, dessen Kraftlinien die Scheibe aus wirbelndem Gas durchdrangen, aus der die Planeten entstanden. Diese Linien waren mit geladenen Gasteilchen verbunden und fungierten als Anker, indem sie die Entstehung der Sonne verlangsamten und das Gas in die Luft schleuderten, aus dem schließlich Planeten wurden. Die meisten Sterne rotieren langsam, daher kamen Astronomen zu dem Schluss, dass bei ihnen die gleiche „magnetische Bremsung“ stattgefunden hat, was bedeutet, dass es zu einer Planetenbildung gekommen sein muss. Daher die logische Schlussfolgerung: Um sonnenähnliche Sterne muss nach Planeten gesucht werden.

Frühe Entdeckungen

Aus diesem und anderen Gründen beschränkten Wissenschaftler ihre Suche nach Exoplaneten zunächst auf sonnenähnliche Sterne, aber die ersten beiden Entdeckungen im Jahr 1992 betrafen einen Pulsar (den schnell rotierenden Überrest eines Sterns, der als Supernova starb) namens PSR 1257+12 . Der erste bestätigte Exoplanet, der einen Stern umkreist (Foto im Artikel enthalten), der diese Anforderung erfüllt, wurde 1995 entdeckt. Daraus wurde 51 Pegasi b, dessen Masse mit c vergleichbar ist und der seiner Sonne 20-mal näher ist als der Erde. Das kam überraschend. Aber sieben Jahre zuvor geschah noch etwas Seltsames, das klar machte, dass viele Exoplaneten entdeckt werden würden.

1988 entdeckte eine Gruppe kanadischer Wissenschaftler einen Planeten von der Größe Jupiters, der Gamma Cephei umkreist. Da seine Umlaufbahn jedoch viel kleiner war als die des Jupiter, gaben die Wissenschaftler keine endgültige Entdeckung bekannt. Astronomen wagten es nicht, die Existenz solcher Planeten vorzuschlagen. Es unterschied sich so sehr von unserem Sonnensystem, dass Wissenschaftler äußerst vorsichtig waren.

Von groß bis klein

Fast jeder zuerst entdeckte Exoplanet ist ein riesiger jupiterähnlicher (oder noch größerer) Gasriese, der seinen Mutterstern in geringer Entfernung umkreist. Dies lässt sich dadurch erklären, dass Astronomen eine Technik zur Messung der Radialgeschwindigkeit verwendeten, die den Grad bestimmt, in dem der Stern „schwingt“, während die Planeten ihn umkreisen. Große in der Nähe hatten einen so großen Einfluss, dass er leicht erkannt werden konnte.

Vor der Ära der Entdeckungen von Exoplaneten konnten Instrumente die Bewegungen von Sternen nur auf einen Kilometer pro Sekunde genau messen, was nicht ausreichte, um ihre Schwingungen unter dem Einfluss von Planeten zu erfassen. Moderne Instrumente sind in der Lage, Geschwindigkeiten im Zentimeterbereich pro Sekunde zu messen, was teilweise auf die höhere Präzision der Geräte zurückzuführen ist, aber auch darauf, dass Astronomen besser darin sind, schwache Signale aus den Daten zu isolieren.

Kepler-Informationsexplosion

Bis heute gibt es mehr als 1.000 bestätigte Exoplaneten, die von einem einzigen Satelliten entdeckt wurden. Das Weltraumteleskop Kepler wurde 2009 in die Umlaufbahn gebracht und war vier Jahre lang auf der Suche nach bewohnbaren Planeten. Es verwendete eine Methode namens „Transit“ – die Messung der Verdunkelung eines Sterns, während ein kosmisches Objekt an ihm vorbeizog.

Kepler entdeckte eine Fülle verschiedener Planetentypen. Neben Gasriesen und Erdkörpern trug das Teleskop dazu bei, die Existenz einer neuen Klasse von „Supererden“ nachzuweisen, deren Größe im Bereich der Größen von Erde und Neptun liegt. Einige von ihnen befinden sich in den bewohnbaren Zonen ihrer Sterne, doch Astrobiologen prüfen noch immer Berechnungen, wie sich Leben auf solchen Welten entwickeln könnte.

Im Jahr 2014 führten Kepler-Astronomen eine Methode namens „Multiplizitätstests“ ein, die die Rate erhöhen würde, mit der Planetenkandidaten in den bestätigten Status befördert werden. Die Technik basiert auf der Stabilität der Umlaufbahn – viele Sterne verdunkelten sich in kurzen Abständen, was nur durch Planeten in kleinen Umlaufbahnen verursacht werden konnte, da sie sich, wenn sie Sterne wären, innerhalb weniger Millionen Jahre gegenseitig durch ihre Gravitation aus dem System drängen würden.

Andere Missionen

Obwohl die Satelliten (Kepler und der französische CoRoT), die nach Exoplaneten suchten, ihre ersten Missionen abgeschlossen haben, verarbeiten Wissenschaftler immer noch die mit ihrer Hilfe gewonnenen Daten und machen neue Entdeckungen. Und sie werden nicht ohne Arbeit bleiben. Die Satelliten MOST und NASA TESS sind weiterhin in Betrieb, und der Schweizer CHEOPS-Satellit und der ESA-Satellit PLATO werden in naher Zukunft mit der Suche nach Transits aus dem Weltraum beginnen. Auf der Erde führt der HARPS-Spektrograph am 3,6-Meter-Teleskop des Europäischen Südobservatoriums in Chile Doppler-Suchen nach Sternschwankungen durch, aber auch viele andere Teleskope sind auf der Jagd.

Ein Beispiel ist das Spitzer-Weltraumteleskop der NASA. Da es im Infrarotbereich des Spektrums empfindlich ist, ist es in der Lage, das Temperaturprofil des Exoplaneten zu messen und Einblicke in seine Atmosphäre zu geben.

Bei über 3.000 bekannten Planeten ist es schwierig, nur einige auszuwählen. Kleine, felsige Exoplaneten in der bewohnbaren Zone scheinen die besten Kandidaten zu sein, aber Astronomen haben andere identifiziert, die unser Verständnis der Entstehung und Entwicklung anderer Welten erweitert haben.

Die ersten Schwalben

51 Pegasi b. Wie oben erwähnt, war es der erste nachgewiesene Exoplanet, der einen sonnenähnlichen Stern umkreiste. Mit der halben Masse des Jupiter ist er im Abstand von Merkur vom Zentrum des Systems entfernt. Der Planet ist so nah an seinem Stern, dass höchstwahrscheinlich eine seiner Seiten durch Gezeiten blockiert ist – er ist ständig dem Stern zugewandt.

HD 209458 b. Es war der erste Exoplanet, der 1999 entdeckt wurde (Foto im Artikel enthalten), der seinen Stern durchquerte (allerdings unter Verwendung der Doppler-Methode), und es folgten weitere Entdeckungen. Es ist der erste Planet außerhalb des Sonnensystems, dessen Atmosphärenparameter, einschließlich seines Temperaturprofils und der Abwesenheit von Wolken, bestimmt wurden.

Bemerkenswerte Welten

55 Cancri e. Dieser Exoplanet wird als „Supererde“ bezeichnet und umkreist einen Stern, der hell genug ist, um mit bloßem Auge gesehen zu werden. Auf diese Weise können Astronomen das System detaillierter als jedes andere untersuchen. Sein „Jahr“ beträgt nur 17 Stunden und 41 Minuten (dies wurde ermittelt, als MOST das System 2011 zwei Wochen lang beobachtete). Theoretiker vermuten, dass 55 Cancri e reich an Kohlenstoff sein und einen Diamantkern haben könnte.

HD 80606 b. Dieser Exoplanet ist (zum Zeitpunkt seiner Entdeckung im Jahr 2001) der Rekordhalter für die Exzentrizität seiner Umlaufbahn. Es ist wahrscheinlich, dass seine Bewegungsbahn, ähnlich der Umlaufbahn des Halleyschen Kometen, mit dem Einfluss eines anderen Sterns zusammenhängt. Darüber hinaus führt eine solch extreme Umlaufbahn zu extremer Variabilität in der Umgebung des Planeten.

WASP-33b. Er wurde 2011 entdeckt und verfügt über eine Art Sonnenschutzschicht – die Stratosphäre –, die einen Teil des sichtbaren und ultravioletten Lichts des Muttersterns absorbiert. Der Planet bewegt sich im Orbit nicht nur in die entgegengesetzte Richtung, sondern verursacht auch Vibrationen im Stern, die vom MOST-Satelliten aufgezeichnet werden.

Zwillinge der Erde

Kepler-442b. Dieser Exoplanet wird als „Zwilling der Erde“ bezeichnet. Mit seiner Größe, Masse und seinem Temperaturregime ist es unserem Planeten am ähnlichsten. Es wurde am 6. Januar 2015 entdeckt und liegt 1.120 Lichtjahre entfernt. Die Oberflächentemperatur dieses felsigen Exoplaneten beträgt -40 °C. Seine Masse beträgt das 2,34-fache der Masse der Erde und seine Schwerkraft ist 30 % größer. Der Planet befindet sich außerhalb der Zone, in der die Gezeitensperre wirksam ist. In einem 2015 veröffentlichten Artikel wurde er zusammen mit Kepler-186f und 62f als bester Kandidat für potenziell bewohnte Planeten bezeichnet (siehe Foto).

Exoplanet Kepler-78b. Es umkreist den Stern Kepler-78. Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung im Jahr 2013 war der Planet in Bezug auf Masse, Radius und durchschnittliche Dichte der Erde am ähnlichsten. Es wurde nicht nur sein Transit vor dem Hintergrund des Sterns nachgewiesen, sondern auch eine Sonnenfinsternis und reflektiertes Licht entsprechend den Umlaufphasen. Das „Jahr“ des Exoplaneten dauert nur 8,5 Stunden, da er dem Stern 40-mal näher ist als Merkur von der Sonne entfernt.

Was ist ein Exoplanet? Dies ist ein Planet, der sich außerhalb des Sonnensystems befindet und um einen Stern kreist. Zusätzlich zu dieser Definition gibt es auch ein Konzept wie bewohnbare Zone(Goldlöckchen-Zone). Es bezieht sich auf eine bedingte Region im Weltraum, in der flüssiges Wasser auf dem darin befindlichen Planeten existieren kann. Wenn dieses Merkmal vorhanden ist, bedeutet dies, dass Bedingungen für die Entstehung von Leben vorhanden sind.

Johannes Kepler

Wie werden Exoplaneten entdeckt?

Im Gegensatz zu den Sternen, die am Nachthimmel der Erde hell leuchten, sind Exoplaneten so dunkel und klein, dass sie kaum zu sehen sind. Ihre Existenz im Weltraum wurde erst 1885 diskutiert, als Kapitän Jacob vom Madras-Observatorium die Anwesenheit eines Planetenkörpers im 70 Ophiuchi-System (einem Doppelsternsystem im Sternbild Schlangenträger) berichtete. Die Existenz dieses nicht leuchtenden Körpers wurde jedoch später in Frage gestellt.

Es vergingen viele Jahre, bis drei kanadische Astronomen einen weiteren extrasolaren Planeten entdeckten. Er wurde in der Nähe des Doppelsterns Gamma Cephei im Sternbild Kepheus gefunden. Dies geschah im Jahr 1988, aber die offizielle Wissenschaft bestätigte diese Entdeckung erst im Jahr 2002.

1995 entdeckten die Schweizer Astronomen Didier Queloz und Michel Mayor einen extrasolaren Planeten in der Nähe des Sterns 51 Pegasus im Sternbild Pegasus. Er hatte eine ähnliche Größe wie Jupiter, befand sich jedoch sehr nahe am Stern und vollführte in 4,23 Tagen eine vollständige Umdrehung um ihn. Sie nannten es Planet B.

Am 6. März 2009 startete die NASA das Kepler-Teleskop, dessen Aufgabe es war, Exoplaneten aufzuspüren. Dieses Gerät wurde nach dem deutschen Astronomen und Mathematiker Johannes Kepler benannt. Er war es, der die Gesetze der Planetenbewegung entdeckte.

Das Teleskop war mit den modernsten Instrumenten ausgestattet, mit denen das Licht von Sternen beobachtet werden konnte. Wenn ein nicht leuchtender kosmischer Körper vor einem Stern vorbeizieht, verdeckt er dessen Licht. Das Teleskop zeichnet dieses Phänomen auf und Astronomen identifizieren neue außerirdische Planeten.

Neben Kepler gibt es das Orbitalteleskop COROT. Es zeichnet die Lichtkurven von Sternen auf. Dieses Gerät wurde am 27. Dezember 2006 auf den Markt gebracht. Das Weltraumobservatorium Gaia wurde ebenfalls am 19. Dezember 2013 gestartet. Seine Hauptaufgabe besteht darin, eine dreidimensionale Karte der Milchstraße zu erstellen und extrasolare Planeten zu entdecken. Es gibt auch bodengestützte Observatorien, die den Weltraum überwachen.

Außerdem Transitmethode, das nicht leuchtende Körper vor dem Hintergrund eines Sterns identifiziert, gibt es andere Möglichkeiten, nach Exoplaneten zu suchen. Hier gilt es zu benennen Doppler-Methode, mit deren Hilfe man sehr große Planeten erkennen kann, deren Masse die der Erde deutlich übersteigt. Sie wirken auf den Stern ein und scheinen ihn zu rocken. Dadurch wird eine Verschiebung im Spektrum des Sterns beobachtet.

So könnte ein Exoplanet aussehen

Auch benutzt Gravitationsmikrolinse. Das Wesentliche ist, dass zwischen dem Astronomen auf der Erde und dem Stern, den er beobachtet, ein weiterer Stern stehen muss. Es übernimmt die Rolle einer Linse, das heißt, es bündelt mit seinem Gravitationsfeld das Streulicht des beobachteten Sterns. In der Nähe eines solchen Linsensterns könnte sich ein Planet befinden. Seine Präsenz äußert sich in einer asymmetrischen Lichtkurve und fehlendem Farbton. Mit dieser Methode ist es möglich, Planeten mit einer kleinen Masse zu identifizieren, die der der Erde entspricht.

Zusätzlich zu den genannten gibt es noch Astrometrische Methode. Es basiert auf der Aufzeichnung von Bewegungsänderungen eines Sterns unter dem Einfluss der Gravitationskräfte des Planeten. Dank der Astrometrie ist es möglich, die Massen solcher kosmischen Körper zu bestimmen.

Es wird auch von der Erde aus durchgeführt Radiobeobachtung von Pulsaren. Befinden sich Planeten in der Nähe des Pulsars, so erzeugt seine Strahlung im Weltraum konische Formen, die auf die Anwesenheit von Planetenkörpern hinweisen.

Und natürlich können Exoplaneten entdeckt werden direkte Beobachtung, wodurch sie vom Licht der Sterne isoliert werden. Diese Methode eignet sich in Fällen, in denen sich Planetenkörper in beträchtlicher Entfernung vom Stern befinden. Sie verfügen über eine Restwärme, die nach ihrer Bildung erhalten bleibt. Diese Methode liefert einen guten Effekt bei der Beobachtung junger Sterne.

Wie viele Exoplaneten wurden entdeckt?

Derzeit wurden für 10 % der im Suchprogramm enthaltenen Sterne Planeten entdeckt. Gleichzeitig nimmt ihre Zahl stetig zu. Im Juli 2015 gab es 1935 Planetenkörper. Aber es gibt noch mehr Kandidaten, die zu Exoplaneten werden könnten. Es gibt 4695 davon.

In der Milchstraße soll es mindestens 100 Milliarden solcher kosmischen Körper geben, gleichzeitig könnten etwa 20 Milliarden erdähnliche Körper sein. Nach modernen Schätzungen haben 34 % der sonnenähnlichen Sterne Planeten in ihren bewohnbaren Zonen, die in vielen Eigenschaften mit unseren vergleichbar sind.

Experten haben einen Ähnlichkeitsindex entwickelt. Es charakterisiert die Eignung eines bestimmten Planeten oder Satelliten für das Leben. Der Index berücksichtigt Eigenschaften wie Masse, Größe, Dichte, Entfernung zum Stern und Oberflächentemperatur.

Für unseren blauen Planeten beträgt der Index natürlicherweise 1. Für den Mars beträgt er 0,64, für einige Exoplaneten erreicht er jedoch 0,8. Für das kürzlich entdeckte Kepler-452b beträgt dieser Wert also 0,862.

Erdähnliche Exoplaneten, von links nach rechts:
Erde, Kepler-186f, Kepler-62f, Kepler-452b, Kepler-69c, Kepler-22b

Ist Leben auf Exoplaneten möglich?

Planeten außerhalb des Sonnensystems, deren Eigenschaften denen der Erde ähneln, könnten Leben beherbergen. Aber es kann sich radikal vom irdischen unterscheiden. Betrachten Sie zum Beispiel den bereits erwähnten Kepler-452b. Dieser Himmelskörper umkreist den Stern Kepler-452, der sich im Sternbild Schwan befindet und 1.400 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das Alter des Sterns beträgt 6 Milliarden Jahre, das heißt, er ist 1,5 Milliarden Jahre älter als die Sonne, übertrifft diese in der Helligkeit um 20 % und hat einen um 10 % größeren Durchmesser.

Kepler-452b hat einen Durchmesser, der 1,6-mal größer ist als der der Erde. Seine Umlaufzeit um den Stern beträgt 385 Tage. Es wird angenommen, dass es auf seiner Oberfläche aktive Vulkane gibt und die vom Stern empfangene Wärme die Möglichkeit einer Photosynthese nicht ausschließt.

Es gibt extrem viele solcher kosmischen Körper im Universum. Dies führt zu einer sehr einfachen Schlussfolgerung: Leben außerhalb des Sonnensystems ist möglich. Und da Leben möglich ist, bedeutet dies, dass die Existenz von Intelligenz nicht ausgeschlossen werden kann. Doch im Moment sind dies nur Annahmen und Vermutungen, aber es ist nicht bekannt, wann der Moment der Wahrheit kommen wird.

Juri Syromyatnikov