Ако успеем да спазим графика, новият телескоп ще заработи преди космическият телескоп Хъбъл да спре да работи. „Перспективата Хъбъл и Уеб да работят едновременно е много вълнуваща, защото техните възможности се допълват по много начини“, казва Джон Гарднър.
Очаква се повече от 7000 астрономи, участвали в проекта Хъбъл през повече от две десетилетия на работа, да използват Webb. Хъбъл изследва в ултравиолетовия, видимия и близкия инфрачервен диапазон, докато Уеб ще изследва в близкия и средния инфрачервен диапазон. Разделителна способност на Webb от 0,1 дъгова секунда [ дъга втора] ще му позволи да вижда обекти с размерите на футболна топка на разстояние от 547 километра, което съответства на [дифракционната] разделителна способност на 2,5-метровото огледало на Хъбъл [за видими дължини на вълните]. Разликата е, че Webb ще работи в инфрачервени лъчи с разделителна способност, която ще му позволи да вижда обекти 10 до 100 пъти по-бледи от Хъбъл, като по този начин разкрива ранните дни на Вселената.
В края на миналата година, по време на последната обслужваща мисия на Хъбъл, екипажът на совалката Атлантис инсталира широкоъгълна камера WFC 3, която значително разшири възможностите на телескопа в близката инфрачервена област. В резултат на това телескопът е надхвърлил 1 милиард години след Големия взрив, който постави началото на Вселената преди 13,7 милиарда години, и сега наблюдава обекти 600-800 милиона години след него. По-голямата инфрачервена разделителна способност на Webb и способността му да вижда прах от миналото, който закрива най-ранните дни на Вселената, ще даде на астрономите изображения на събития, случили се 250 милиона години след Големия взрив.
Такава далечна гледка ще ни позволи да видим как се формират клъстери от ранни обекти във Вселената, казва Джон Матер. Marcia Rieke очаква да види планети, формиращи се от [протопланетарния] диск.
Една от основните цели на Webb е да определи физическите и химичните параметри на планетарните системи и способността да поддържат живот. Телескопът трябва да може да открива сравнително малки планети - няколко пъти по-големи от Земята - което Хъбъл не може да направи. Освен това Webb ще има по-висока чувствителност към атмосферите на близките до Земята звезди. Телескопът ще може да предоставя близки изображения на планетите от Слънчевата система, от Марс и отвъд него. Голямата яркост на Венера и Меркурий е извън оптиката на телескопа.
Космическият кораб ще носи четири научни инструмента. Средният инфрачервен инструмент от консорциум от европейски държави, Европейската космическа агенция [ESA] и лабораторията за реактивни двигатели на НАСА ще използва три фотоматрици, работещи при 4 K, което ще изисква активна система за охлаждане, но няма да използва течен хелий, тъй като това би ограничаване на експлоатационния живот на устройството.
Другите три инструмента на телескопа са близък инфрачервен спектрограф от ESA, близка инфрачервена камера от Университета на Аризона и филтър на Lockheed Martin и система за прецизно насочване от Канадската космическа агенция. И трите инструмента ще бъдат пасивно охлаждани до температура 35-40 K.
Изстрелването ще бъде извършено на тежкотоварна ракета носител Ariane 5 ECA от космодрума Куру на ESA във Френска Гвиана. Полетът на Webb ще отнеме три месеца до слънчево-земната точка на Лагранж L2 на разстояние 1,5 милиона километра от Земята. Намирането в точка L2 ще осигури гравитационна стабилност, покритие на откритото пространство, без да бъде блокиран от Земята, освен това ще даде възможност да се мине с един щит, който да покрие телескопа от радиация от Слънцето, Земята и Луната, което е важни за осигуряване на температурни условия. Телескопът ще обикаля около Слънцето, а не около Земята.
В момента най-голямата космическа обсерватория е 3,5-метровият инфрачервен космически телескоп Herschel, изстрелян съвместно с космическия кораб Planck през май 2009 г. до точката L2 на ракетата-носител Ariane 5 с челен обтекател 4,57 метра. Работният диапазон на Herschel е в далечното инфрачервено лъчение до субмилиметрови вълни.
Инфрачервените телескопи изискват големи огледала и набор от инструменти, охладени до много ниски температури, за да открият слабата светлина на много отдалечени обекти. След първото подобно устройство, Infrared Orbiting Observatory, изстреляно през януари 1983 г., техните инструменти са активно охлаждани с течен хелий. Недостатъкът на този подход е, че хелият извира. Мисията на IRAS продължи само 10 месеца. ESA изчислява, че мисията Herschel ще продължи максимум четири години.
НАСА проучи различни дизайнерски опции за телескопа Webb в опит да избегне ограниченията на продължителността на живота. За да постигне това, екипът по договора, ръководен от Northrop Grumman Space Systems, и мултинационален научен екип разработват повече от дузина технологични иновации.
Начело в списъка е пробивът, постигнат в областта на детекторите за близкия и средния инфрачервен диапазон. Едно от най-необичайните нововъведения са microgates, 100x200 µm клетки, за NIRSpec. Всяка клетка се контролира индивидуално, за да блокира светлината от близки източници, когато детекторите NIRSpec са фокусирани върху отдалечени, тъмни обекти.
Но основната иновация на Webb е неговият размер. Главното огледало на телескопа ще се състои от 18 берилиеви елемента, всеки с диаметър 1,5 метра. Тяхната позиция се контролира толкова прецизно, че те ще действат като едно огледало, технология, заимствана от Уеб от големи наземни обсерватории.
Получаването на ясни изображения изисква охлаждане на инструментите, точно насочване и поддържане на телескопа в целта. Това беше постигнато чрез пробиви в шлайфането на берилиеви огледала, дизайна на въглеродна композитна структура, покрития за слънчев контрол и „термични превключватели“. Стотици задвижващи механизми са сертифицирани да работят при криогенни температури, за да позиционират прецизно огледалата. Други задвижвания са необходими за разгръщане на сенника, който е оформен като хвърчило с размерите на тенис корт. Ако екранът не работи, мисията ще бъде загубена.
6,5-метровото основно огледало Webba и други компоненти, включени в модула на оптичния телескоп, са твърде големи, за да се поберат под обтекателя на ракетата носител Ariane 5 в работно положение, така че ще бъдат сгънати [ прибл. гледайте двата видеоклипа в края на статията].
Northrop Grumman изгражда слънчевия щит „Webba“ [дълъг почти 22 метра] и платформата за космически кораби, която ще интегрира всички модули на телескопа, включително модула за научни инструменти, изграждан от Goddard Space Flight Center. В допълнение към горните компании, ITT Corporation, която осигурява наземна поддръжка и системно тестване, и Alliant Techsystems, която отговаря за 6-метровата основна огледална задна платка, изработена от графитен композит, са включени в проекта.
Телескопното огледало се разработва от Ball Aerospace, Brush Wellman, Axsys Technologies и Tinsley Laboratories и те прекараха 7 години в създаването му с допустими отклонения от една хилядна от ширината на човешки косъм. „Никой не е имал полирани огледала с такъв размер и ниво, проектирани да работят при криогенни температури“, каза Марк Бергеланд.
Създаването на издръжливи компоненти за летателния продукт вече е започнало, ръководителите на групите ще проведат проверка на проекта през май 2011 г. Работата по някои елементи на летателния продукт, които са преминали собствена проверка, е в ход от около 2 години.
Както при други космически кораби, НАСА създаде независим постоянен съвет за преглед, който да прегледа подробно резултатите от мисията [тестовете за изпълнение на елементи], за да предостави външна перспектива върху основите на тестването и самите тестове. Съветът очаква да представи препоръки на НАСА тази есен. Ако са необходими допълнителни тестове или промени в дизайна на превозното средство, проектът JWST ще се изправи пред закъснения в графика и увеличени разходи.
След стартирането и съпътстващите го вибрации, огледалната решетка трябва да бъде разгърната до това, което дизайнерите наричат „предварителна позиция“. Този процес включва освобождаване на всеки от 18-те сегмента на основното огледало от ръкохватките за изстрелване. Всеки сегмент има компютърно контролирана позиция с шест степени на свобода, освен това компютърът контролира удължаването/прибирането на централната точка на всяко огледало, за да промени радиуса на кривината на повърхността. Всяко огледало има собствена задвижваща система за извършване на тези движения. След като огледалата са отключени, задвижващите механизми трябва да изравнят позицията си с фронта на вълната до 20 нанометра.
Но зашеметяващата точност на центриране на ансамбъла с 18 огледала не е основното предизвикателство за фокусиране. Тази чест отива на композитната задна платка, която държи огледалата заедно, с много нисък коефициент на топлинно разширение, така че промените в позицията ще бъдат не повече от 40 - 50 нанометра. Телескопът ще бъде тестван два пъти месечно, така че всякакви промени в геометрията на задната платка да бъдат елиминирани чрез префокусиране на огледалата.
Друго предизвикателство беше слънцезащитният крем. Той използва пет слоя DuPont Kapton-E за защита на огледалата на телескопа от слънчева светлина и топлина [както и радиация от Земята, Луната и инструменти, монтирани под екрана] на инструментите на телескопа. Мембраните Kapton са покрити с кварц и алуминий, нанесен върху повърхността чрез отлагане на пари.
Външна мембрана с дебелина 0,0508 милиметра ще отразява 80% от падащата върху нея радиация; следващите слоеве на екрана с дебелина 0,0254 милиметра ще продължат да намаляват потока. Всяка мембрана е извита по такъв начин, че да отвежда топлината от централната част на екрана, над която е разположен самият телескоп. Екранът отразява и отхвърля топлината толкова ефективно, че 100 kW слънчева радиация, падаща върху първата мембрана, ще бъдат намалени до 10 mW зад последната мембрана [10 милиона пъти намаление].
В допълнение, екранът действа като щит за микрометеорити. Очаква се, че след като пробият първия слой, те ще се разпаднат на прах във втория, точно както в случая с микрометеоритите, които удрят изключително твърди берилиеви огледала. Ако телескопът бъде ударен от голям метеорит, това ще причини сериозни щети, но L2 не се счита за тяхната основна транспортна артерия.
Броят на екзопланетите, открити в данните, събрани от космическия телескоп Kepler и потвърдени от независими наблюдения с помощта на други астрономически инструменти, надхвърли хиляда, след като бяха открити още осем екзопланети сред 544 нови планети кандидати, разположени в зони, благоприятни за образуването и съществуването на техния живот. Нека припомним на нашите читатели, че космическият телескоп Кеплер събра основната информация по време на основната си мисия, наблюдавайки почти четири години нощното небе в района на съзвездието Лира, в което наблюдаваше повече от 150 хиляди звезди. Анализирайки огромното количество данни, събрани с течение на времето, научният екип на мисията Кеплер откри 4175 потенциални кандидати за планети и потвърди съществуването на 1000 от този брой. Но методите, използвани от учените за анализ на данни, непрекъснато се подобряват и това прави възможно намирането на следи от все повече и повече планети в привидно вече проучени данни.
Досега телескопът Kepler търсеше екзопланети, използвайки транзитния метод. Високочувствителните сензори на телескопа улавят най-малките промени в яркостта на звездите, които се случват в онези моменти, когато планета от далечна система преминава между звездата и Земята. Чрез записване на криви на промените в яркостта и извършване на други високоточни изчисления, оборудването на телескопа позволи на учените да разберат дали планетата наистина причинява намаляване на яркостта и ако отговорът на първия въпрос е положителен, да изчислят характеристиките на планетата , като обхват и период на орбита, маса, размер, наличие на атмосфера и др.
Последните осем планети, открити в данните на Kepler, наистина са перлите в короната на колекцията. Размерите на всички планети не надвишават размерите на Земята повече от два пъти, а орбитите им преминават в благоприятни зони, където температурата на повърхността позволява съществуването на течна вода. Освен това шест от осемте планети обикалят около звезди, подобни на Слънцето, а две от тях са скалисти планети, подобни на планетите във вътрешната слънчева система.
Първата от двете планети, споменати по-горе, Kepler-438b, разположена на 475 светлинни години и с 12 процента по-голяма от Земята, обикаля около звездата си с период от 35,2 дни. Втората планета, Kepler-442b, разположена на 1100 светлинни години, е с 33% по-голяма от Земята и има орбитална „година“ от 112 дни. Такива кратки орбитални периоди показват, че тези планети са много по-близо до своите звезди, отколкото Земята до Слънцето, но все още са в благоприятни зони поради факта, че техните звезди са по-малки и по-хладни от Слънцето.
„Телескопът Kepler събира данни в продължение на четири години. Това е доста дълго време и в огромното количество събрани данни все още можем да намерим планети с размерите на Земята, въртящи се около своите звезди в орбити, не по-големи от разстоянието от Земята до Слънцето за много дълго време", казва Фъргал Мълали. Фъргал Мълали, учен от НАСА Ames Research Center и член на научния екип на мисията Кеплер, каза: "И нови методи за анализ на събраните данни, които се подобряват всеки път, ни водят още по-близо до откриването на планети."
По трептенето на светлината на звездата може да се определи периодът на въртене на планетата около нея, нейният приблизителен размер и някои други характеристики. Въпреки това са необходими допълнителни наблюдения с помощта на други телескопи, за да се потвърди планетарният статус на всеки обект.
Първи резултати
Учените получиха първите резултати от телескопа шест месеца след изстрелването му. Тогава Кеплер откри пет потенциални екзопланети: Кеплер 4b, 5b, 6b, 7b и 8b - „горещи Юпитери“, на които не може да съществува живот.
През август 2010 г. учените потвърдиха откриването на първата планета в система с повече от една или по-скоро три планети, обикалящи около звезда: Кеплер-9.
Космически телескоп Кеплер. Илюстрация: NASA
През януари 2011 г. НАСА обяви откритието на Kepler за първата скалиста планета Kepler-10b, около 1,4 пъти по-голяма от Земята. Тази планета обаче се оказа твърде близо до своята звезда, за да има живот на нея - 20 пъти по-близо, отколкото Меркурий е до Слънцето. Когато обсъждат възможността за съществуване на живот, астрономите използват израза „зона на живот“ или „обитаема зона“. Това е разстоянието от звезда, на което не е нито твърде горещо, нито твърде студено, за да съществува течна вода на повърхността.
Хиляди нови планети
През февруари същата година учените публикуваха резултатите от Kepler за 2009 г. - списък от 1235 кандидати за екзопланети. От тях 68 са приблизително колкото Земята (5 от тях в обитаемата зона), 288 са по-големи от Земята, 662 са с размерите на Нептун, 165 са с размерите на Юпитер и 19 са по-големи от Юпитер. Освен това, по същото време беше обявено откриването на звезда (Kepler-11) с шест планети, по-големи от Земята, обикалящи около нея.
През септември учени съобщиха, че Кеплер е открил планета (Kepler-16b), която обикаля около двойна звезда, което означава, че има две слънца.
До декември 2011 г. броят на кандидатите за екзопланети, открити от Кеплер, е нараснал до 2326, 207 приблизително с размерите на Земята, 680 по-големи от Земята, 1181 с размерите на Нептун, 203 с размерите на Юпитер, 55 по-големи от Юпитер. В същото време НАСА обяви откриването на първата планета в обитаемата зона близо до звезда, подобна на Слънцето, Kepler-22b. Той беше 2,4 пъти по-голям от Земята. Това стана първата потвърдена планета в обитаемата зона.
Малко по-късно през декември същата година учени обявиха откриването на екзопланети с размерите на Земята, Kepler-20e и Kepler-20f, обикалящи около звезда, подобна на Слънцето, макар и твърде близо до него, за да попаднат в обитаемата зона.
Илюстрация на художника на планетата Kepler-62f. Илюстрация: NASA Ames/JPL-Caltech/Tim Pyle
През януари 2013 г. НАСА обяви, че още 461 нови планети са добавени към списъка с кандидати за екзопланети. Четири от тях не бяха два пъти по-големи от Земята и в същото време бяха в зоната на живот на своите звезди. През април учените съобщиха за откриването на две планетни системи, в които три планети, по-големи от Земята, са били в обитаемата зона. Общо в звездната система Кеплер-62 имаше пет планети и две в системата Кеплер-69.
Телескопът се разваля...
През май 2013 г. вторият от четирите гиродина на телескопа - устройства, необходими за ориентация и стабилизация - се провали. Без способността да се държи телескопът в стабилна позиция, стана невъзможно да продължи „ловът“ за екзопланети. Списъкът с екзопланети обаче продължи да расте, тъй като данните, натрупани по време на работата на телескопа, бяха анализирани. Така през юли 2013 г. списъкът с потенциални екзопланети вече включва 3277 кандидати.
През април 2014 г. учени съобщиха за откриването на планета с размерите на Земята, Kepler-186f, в обитаемата зона на звездата. Намира се в съзвездието Лебед, на 500 светлинни години от нас. Заедно с три други планети Kepler-186f обикаля около звезда червено джудже, наполовина по-голяма от нашето Слънце.
... но продължава да работи
През май 2014 г. НАСА обяви продължаването на работата на телескопа. Не беше възможно да се поправи напълно, но учените намериха начин да компенсират повредата, използвайки натиска на слънчевия вятър върху устройството. През декември 2014 г. телескоп, работещ в новия режим, успя да открие първата екзопланета.
В началото на 2015 г. броят на кандидат-планетите в списъка на Кеплер достигна 4175, а броят на потвърдените екзопланети беше хиляда. Сред новопотвърдените планети бяха Kepler-438b и Kepler-442b. Kepler-438b е на 475 светлинни години и е с 12% по-голям от Земята, Kepler-442b е на 1100 светлинни години и е с 33% по-голям от Земята. Те обикалят в обитаемата зона на звезди, по-малки и по-хладни от Слънцето.
Планетата Kepler-69c, както си я представя художник. Илюстрация: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Пайл
В същото време НАСА обяви откритието от Кеплер на най-старата известна планетарна система на 11 милиарда години. В него пет планети, по-малки от Земята, обикалят около звездата Kepler-444. Звездата е една четвърт по-малка от нашето Слънце и по-хладна, тя се намира на 117 светлинни години от Земята.
На 23 юли 2015 г. учените съобщиха за нова партида кандидат-планети, добавени към каталога на Кеплер. Сега техният брой е 4696, а броят на потвърдените планети е 1030, сред които 12 планети са не повече от два пъти по-големи от Земята и се намират в обитаемата зона на своите звезди. Една от тях е Kepler 452b, която е на 1400 светлинни години от Земята и обикаля около звезда, подобна на Слънцето, само с 4% по-масивна и с 10% по-ярка.
Преди няколко месеца учените обобщиха работата на „главния ловец на екзопланети“ - космическия телескоп Кеплер. От 4700 кандидати за „сестри на Земята“ изследователите избраха само 20 планети, които са най-сходни с нашия роден свят. По искане на редакторите на Life, астрономът и преподавател в планетариума в Санкт Петербург Мария Боруха ни разказа какво представляват екзопланетите, как се търсят и как могат да изглеждат.
Малко за слънчевата система
Съвременната дефиниция на думата „планета“, дадена от Международния астрономически съюз (IAU), съдържа три точки. Планетата е небесно тяло, което:
- Орбити около Слънцето.
- Той има достатъчна маса, за да достигне състояние на хидростатично равновесие под въздействието на собствената си гравитация.
- Почиства околностите около своята орбита от други обекти.
В Слънчевата система осем обекта отговарят на това определение: Меркурий, Венера, Земя, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.
Най-големите тела на Слънчевата система в мащаб
Първите четири планети са малки и скалисти, последвани от два огромни газови гиганта, след това два ледени гиганта. Освен това орбитите на всички планети са практически кръгли и лежат близо до една и съща равнина (Меркурий се откроява най-силно: орбиталният наклон е 7 градуса, аексцентричност (това учените наричат разликата между всяко конично сечение, напримерелипса, от правилен кръг) е 0,2.
Орбити на телата на Слънчевата система в мащаб
Това разположение на планетарната система ни е познато. Но това изобщо не означава, че всички планетарни системи във Вселената или поне в нашата Галактика трябва да са подредени по този начин. Освен това, по-нататъшното изследване на други планетарни системи напредва, толкова по-ясно става, че естественото разнообразие от планети е много по-богато, отколкото човек може да си представи.
Първи открития
Така екзопланетите (от старогръцки ἔξω - „отвън, отвън“) са всички планети, които обикалят около други звезди. Сега те отварят почти всеки ден. Към 11 август 2016 г. общият брой на откритите екзопланети е 3496 (с още няколко хиляди кандидати, които очакват потвърждение). И това е само началото на дълъг път на изследване на извънслънчевите системи.
Нарастващ брой открити екзопланети
ДА СЕ Трудно е да се каже кога и от кого е открита първата екзопланета: факт е, че много твърдения за откриването на екзопланети не са потвърдени. В същото време през 1988 г. се появи работа, в която изследователите посочиха възможността за съществуването на трети звезден компонент в двойната звезда Гама Цефей. Но както се оказа 15 години по-късно, Кембъл и неговите съавтори изобщо не откриха звезда, а екзопланета. Според съвременните оценки масата на тази планета е в диапазона от 4 до 18 маси на Юпитер и обикаля около звездата Gamma Cephei A (звездата Alrai) за 903 дни (орбиталният период на Юпитер в Слънчевата система е почти пет пъти по-дълго). През 2003 г. новата планета получи името Gamma Cephei A b - в съответствие с правилата за именуване на екзопланети (буква от латинската азбука се присвоява на името на звездата, започваща с b). Звездата Гама Цефей е с магнитуд 3,2м и се вижда в небето земляни дори и с просто око.
Съзвездие Цефей. Звездата Гама Цефей е подчертана със синя стрелка.
Какво са видели изследователите в тази част от небето? Как биха могли да объркат звезда и планета? Факт е, че повечето екзопланети се откриват чрез косвени методи: от почти три и половина хиляди открити екзопланети астрономите са видели светлината само на няколко десетки. Намирането на такива обекти и оценката на техните параметри, без да ги виждате директно, е възможно само чрез измерване на влиянието на екзопланетата върху звездата, около която тя обикаля. Кембъл и неговите съавтори откриха екзопланетата Gamma Cephei A b, използвайки един от косвените методи - метода на радиалната скорост.
Какво представлява методът на радиалната скорост?
Представете си, че гледате кола, която се отдалечава от вас. Разстоянието между вас непрекъснато се увеличава, което означава, че неговата радиална скорост спрямо вас е положителна. Ако кола се движи към вас и разстоянието между вас намалява, радиалната скорост е отрицателна. Ако колата кръжи около вас, нито се приближава, нито се отдалечава, нейната радиална скорост е нула. Възможно е по-формално определение на радиалната (радиална) скорост.
Сега чуйте какво се случва с клаксона на колата, когато се приближава и отдалечава от вас:
Доплеров ефект при движение на автомобил
Първо, когато скоростта на автомобила е ниска, чуваме „истинския“ звук на клаксон. С увеличаване на скоростта на автомобила звукът на сигнала постепенно се увеличава. В същото време, веднага щом колата започне да се отдалечава от нас, чуваме намаляване на честотата на звуковия сигнал. Този ефект от промяната на честотата на сигнала като функция на радиалната скорост се нарича ефект на Доплер. 
Да, да, това е същият „раиран“ ефект, защото е приложим за всякакви вълни, не само за звук, но и за видима светлина. Например, ако жълто фенерче лети бързо към вас, то ще изглежда зелено; ако идва от вас, ще изглежда червено. 
Как ефектът на Доплер се прилага към екзопланетни системи? Да разгледаме две тела - звезда и планета. На пръв поглед може да изглежда, че планетата се върти около звезда, но звездата стои неподвижна. Но всъщност звездата също се върти със същия период като планетата, докато описва малък кръг около центъра на масата на системата. И ако в същото време системата е разположена спрямо вас по такъв начин, че радиалната скорост на звездата за вас в някои моменти от време е различна от нула, вие може да забележите ефекта на Доплер в такава система и да подозирате, че масивно тяло обикаля около звездата. Например, радиалната скорост на звездата Gamma Cephei A варира от -27,5 m/s до +27,5 m/s поради екзопланетата, обикаляща около нея.
По този начин, когато изследователите обявяват откриването на звезда, използвайки метода на радиалната скорост, те не „виждат“ екзопланетата, както казват, със собствените си очи, а измерват нейното влияние върху звездата. Освен това големината на радиалната скорост на звездата ще бъде по-голяма от:
- по-масивна планета;
- по-лека звезда;
- разстоянието между звездата и планетата е по-малко;
- наклонът на орбиталната равнина на системата към нашата линия на зрение е по-малък.
Подобна ситуация възниква, когато планетите се откриват по най-ефективния днес метод – транзита.
Отворете планета чрез транзит
Транзитният метод (преминавания през диска) включва измерване на промените в потока на радиация (с други думи, светимост), идваща от звездата. Дори и с невъоръжено око можете да наблюдавате транзита, макар и в рамките на Слънчевата система. Преминаването на тела като Луната, Венера или Меркурий през слънчевия диск е класически пример за подобно явление.
Транзит на Венера през слънчевия диск, наблюдавано намаляване на яркостта
За откриване на планета чрез метода на преминаване е необходимо:
- орбитата на системата лежи в равнината на зрителната линия на наблюдателя;
- системата е имала период по-кратък от времето на наблюдение.
Освен това, колкото по-малка е разликата в размерите на планетата и звездата, толкова по-лесно е да се открие транзит в такава система. 
Повечето планети, открити чрез транзитния метод, са обекти, заснети от космическия телескоп Кеплер. В момента около четири хиляди кандидати за екзопланети, открити от този телескоп, очакват окончателното си потвърждение. И всички тези планети се намират само в малка част от небето, към която е насочен този телескоп.
Зрителното поле на телескопа Кеплер
Първата планета, чийто транзит беше наблюдаван през 2005 г., беше открита през 1999 г. с помощта на метода на радиалната скорост. Тя получи името HD 209458 b, но поради особената си популярност сред учените получи и собственото си име - Озирис. Тази планета обикаля около своята звезда от слънчев тип само за 3,5 дни и има радиус 1,4 пъти по-голям от този на Юпитер в Слънчевата система. Масата на планетата (0,7 масата на Юпитер) е определена по метода на радиалната скорост - Озирис предизвиква колебания в радиалната скорост на своята звезда от -84 m/s до +84 m/s.
Планети като Озирис се класифицират като „горещи Юпитери“. Те са близки по маса до Юпитер, но орбитират много близо до своите звезди и следователно са много горещи. И въпреки че в Слънчевата система няма планети от този тип, в нашата Галактика вече са открити няколкостотин „горещи Юпитери“. Именно такива планети бяха открити първи - по метода на транзита и метода на радиалната скорост по-лесно се установява наличието на големи планети в близост до звездата. Химическият състав на някои „горещи Юпитери“ (включително Озирис) е частично проучен и техните атмосфери са моделирани, но, за съжаление, виждането на светлината на такива обекти е много трудна задача.
Брой екзопланети, открити с различни методи
Снимки на екзопланети
В момента има само няколко десетки изображения на екзопланети. За да се подчертае светлината от планета, е необходимо да се „блокира“ светлината от звездата, около която планетата обикаля (или преди светлината да удари приемника на радиация, или след това - с помощта на софтуерни методи). Съответно е по-лесно да се снима голяма планета, разположена на значително разстояние от нейната звезда. Освен това в инфрачервената област на спектъра се оказва по-лесно да се изолира светлината на екзопланета близо до звезда.
Първата планета, открита чрез изображения през 2004 г., беше обект, наречен 2M1207 b.
Инфрачервена снимка на системата 2M1207. Отляво е планета, отдясно е кафяво джудже
Изображението на 2M1207 b, газов гигант, обикалящ около кафявото джудже 2M1207 (на разстояние 55 пъти по-голямо от разстоянието между Слънцето и Земята), е получено с помощта на един от телескопите VLT. Същата област от небето в съзвездието Кентавър е наблюдавана от телескопа Хъбъл, за да се потвърди съвместното движение на компонентите. Потокът от планетата, която може да продължи да се свива, в тази система е само сто пъти по-малък от потока от джуджето 2M1207 (за сравнение, когато наблюдавате Слънчевата система отстрани, най-ярките планети ще имат яркост около милиарди пъти по-слаба от Слънцето). В края на 2015 г. се появи работа, в която чрез прецизни фотометрични наблюдения е установен периодът на въртене на планетата 2M1207 b, който е приблизително 10 часа.
Първата заснета планетна система е HR 8799 в съзвездието Пегас.
Планетната система на звездата HR 8799. Планетите са обозначени с буквите b, c, e, d. В центъра има артефакти за изваждане на звездна светлина от изображението.
Планетната система се състои от гиганти пет (HR 8799 b) и седем пъти по-масивни от Юпитер (HR 8799 c, HR 8799 e, HR 8799 d), а размерът на планетарната система е близък до размера на Слънчевата система. Изследователите обявиха придобиването на изображения на тази планетарна система с помощта на телескопи в обсерваториите Кек и Джемини през 2008 г.
И така, какво следва?
Към днешна дата сред откритите екзопланети има такива, чиято повърхност е океан. Открити са газови гиганти, които губят своята атмосфера, и хтонични планети, които вече са загубили своята газова обвивка. Открити са планети, в чието небе могат да се видят няколко слънца наведнъж и множество планетни системи в близост до пулсари. Има планети, обикалящи около своите звезди на много високи орбити, и такива планети, които практически докосват повърхността на звездата си. Сред орбитите на екзопланетите има както кръгли, така и силно издължени и всичко това е толкова различно от нашата Слънчева система.
С нарастващите възможности на технологията за наблюдение, броят на планетите ще расте стабилно - в това няма съмнение. Няма съмнение, че новите планети ще продължат да изненадват изследователите. 20 екзопланети вече са признати за най-подобни на Земята, но потвърждаването на този статус все още е въпрос на много далечно бъдеще. Въпреки това, цялото човечество има една обща мечта - да открием друг свят, който да бъде толкова уютен, колкото нашата родна планета. И, разбира се, да го посетите някой ден.
Основната задача на френската космическа станция COROT, изстреляна от космодрума Байконур в средата на октомври тази година, е да търси възможен живот на други планети. С помощта на космически телескоп с диаметър 30 см се планира да се намерят няколко десетки земеподобни планети около далечни звезди. След това подробното изследване на откритите обекти ще бъде продължено от други, по-мощни космически телескопи, чието изстрелване е планирано за следващите години.
Първият надежден доклад за наблюдение на планета, разположена близо до друга звезда, дойде в края на 1995 г. Само десет години по-късно това постижение е удостоено с "Нобеловата награда на Изтока" - наградата на сър Рън Рън Шоу. За трета година хонконгският медиен магнат раздава 1 милион долара на учени, постигнали специални постижения в астрономията, математиката и науките за живота, включително медицината. Лауреатите по астрономия за 2005 г. бяха Мишел Майор от Женевския университет (Швейцария) и Джефри Марси от Калифорнийския университет в Бъркли (САЩ), които получиха наградата на церемония в Хонконг от ръцете на своя основател, 98-г. -старият мистър Шоу. Във времето след откриването на първата екзопланета изследователски екипи, ръководени от тези учени, са открили десетки нови далечни планети, като американските астрономи, водени от Марси, отчитат 70 от първите 100 открития. По този начин те взеха своеобразен реванш от швейцарската група Майор, която през 1995 г. изпревари с два месеца американците с доклада за първата екзопланета.Технология за идентификация
Първият, който видя планети близо до други звезди през телескоп, беше холандският математик и астроном Кристиан Хюйгенс през 17 век. Той обаче не можа да намери нищо, тъй като тези обекти не се виждат дори с мощни съвременни телескопи. Те са разположени невероятно далеч от наблюдателя, размерите им са малки в сравнение със звездите, а отразената светлина е слаба. И накрая, те се намират близо до родната си звезда. Ето защо, когато се наблюдава от Земята, се забелязва само нейната ярка светлина, а тъмните точки на екзопланетите просто се „удавят“ в нейното сияние. Поради това планетите извън Слънчевата система останаха неразпознати дълго време.
През 1995 г. астрономите Мишел Майор и Дидие Келоз от Женевския университет, провеждащи наблюдения в обсерваторията Haute-Provence във Франция, за първи път надеждно регистрират екзопланета. С помощта на свръхпрецизен спектрометър те откриха, че звезда 51 в съзвездието Пегас се „люлее“ с период от малко над четири земни дни. (Планетата, която обикаля около звездата, я разклаща с гравитационното си влияние, в резултат на което поради ефекта на Доплер може да се наблюдава изместване в спектъра на звездата.) Това откритие скоро беше потвърдено от американските астрономи Джефри Марси и Пол Бътлър. Впоследствие бяха открити още 180 екзопланети, използвайки същия метод за анализиране на периодичните промени в спектрите на звездите. Няколко планети са открити с помощта на така наречения фотометричен метод - чрез периодична промяна на яркостта на звезда, когато планетата е между звездата и наблюдателя. Именно този метод се планира да се използва за търсене на екзопланети на френския сателит COROT, който трябва да бъде изстрелян през октомври тази година, както и на американската станция Kepler. Пускането му е насрочено за 2008 г.
Горещи Нептун и Юпитер
Първата открита екзопланета прилича на Юпитер, но се намира много близо до звездата, поради което температурата на повърхността й достига почти +1000 °C. Този тип екзопланета, чиято маса е стотици пъти по-голяма от тази на Земята, е това, което астрономите наричат „горещи газови гиганти“ или „горещи юпитери“. През 2004 г., използвайки усъвършенствани спектрометри, беше възможно да се открие напълно нов клас екзопланети, много по-малки по размер - така наречените „горещи Нептуни“, чиято маса е само 15-20 пъти по-голяма от тази на Земята. Доклади за това бяха публикувани едновременно от европейски и американски астрономи. А в началото на тази година беше открита много малка екзопланета с маса само 6 пъти по-голяма от тази на Земята. Той е значително отдалечен от своята звезда, разположена в студения регион на планетарната система, и следователно трябва да бъде „леден гигант“, подобен на Уран или Нептун. Интересното е, че два газови гиганта вече бяха открити близо до същата звезда.
Откриването през 1995 г. на планета, разположена близо до звезда 51 в съзвездието Пегас, бележи началото на изцяло нова област на астрономията - изследването на извънслънчевите или екзопланети. Преди това планетите са били известни само около една звезда - нашето Слънце. За да търсят планети извън Слънчевата система, астрономите са изследвали около 3000 звезди през последното десетилетие и са открили планети близо до 155 от тях. Общо сега са известни повече от 190 екзопланети. В близост до някои звезди са открити две, три и дори четири планети.Откритите досега екзопланети се намират изключително далеч от нашата Слънчева система. Най-близката до нас звезда (освен нашето Слънце) - Проксима Кентавър - е 270 хиляди пъти по-далеч от Слънцето - на разстояние от 40 000 милиарда километра (4,22 светлинни години). Най-близката планетарна система е на 10 светлинни години, а най-отдалечената открита е на 20 000. Повечето екзопланети са на десетки или няколкостотин (до 400) светлинни години от нас. Всяка година астрономите откриват около 20 екзопланети. Сред тях се идентифицират все повече и повече нови сортове. „Най-тежкият“ е 11 пъти по-масивен от Юпитер, а най-големият по размер има диаметър 1,3 пъти по-голям от този на Юпитер.
Откъде идват планетите?
Все още няма надеждна теория, обясняваща как се формират планетарните системи от звезди. По този въпрос има само научни хипотези. Най-често срещаният от тях предполага, че Слънцето и планетите са възникнали от един облак от газ и прах - въртяща се космическа мъглявина. От латинската дума мъглявина („мъглявина“), тази хипотеза се нарича „мъглявина“. Колкото и да е странно, той е доста стар - два века и половина. Началото на съвременните представи за формирането на планетите е положено през 1755 г., когато в Кьонигсберг е публикувана книгата „Обща естествена история и теория на небесата“. Принадлежеше на писалката на неизвестен 31-годишен възпитаник на университета в Кьонигсберг Имануел Кант, който по това време беше домашен учител за деца на земевладелци и преподаваше в университета. Много е вероятно Кант да е получил идеята за произхода на планетите от облак прах от книга, публикувана през 1749 г. от шведския писател мистик Емануел Сведенборг (1688-1772), който изказал хипотеза (според него, разказана му от ангели) за образуването на звезди в резултат на вихрово движение на веществата на космическата мъглявина. Във всеки случай е известно, че доста скъпата книга на Сведенборг, в която е изложена тази хипотеза, е закупена само от три частни лица, единият от които е Кант. По-късно Кант ще стане известен като основател на немската класическа философия. Но книгата за небето остава малко известна, тъй като издателят й скоро фалира и почти целият тираж остава непродаден. Въпреки това хипотезата на Кант за появата на планети от облак прах - първоначалния Хаос - се оказа много упорита и в следващите времена послужи като основа за много теоретични аргументи. През 1796 г. френският математик и астроном Пиер-Симон Лаплас, очевидно незапознат с работата на Кант, изложи подобна хипотеза за формирането на планетите от Слънчевата система от газов облак и даде математическото си оправдание. Оттогава хипотезата на Кант-Лаплас се превърна във водещата космогонична хипотеза, обясняваща как са възникнали нашето Слънце и планети. Идеите за газово-праховия произход на Слънцето и планетите впоследствие бяха усъвършенствани и допълнени в съответствие с новата информация за свойствата и структурата на материята.
Днес се приема, че образуването на Слънцето и планетите е започнало преди около 10 милиарда години. Първоначалният облак се състоеше от 3/4 водород и 1/4 хелий, а делът на всички останали химични елементи беше незначителен. Въртящият се облак постепенно се компресира под въздействието на гравитацията. По-голямата част от материята беше концентрирана в центъра му, който постепенно се уплътни до такова състояние, че започна термоядрена реакция с отделяне на голямо количество топлина и светлина, тоест избухна звезда - нашето Слънце. Останките от облака газ и прах, въртящи се около него, постепенно придобиват формата на плосък диск. В него започват да се появяват съсиреци от по-плътна материя, които в продължение на милиарди години се „смесват“ в планети. Освен това планетите за първи път се появиха близо до Слънцето. Това са били сравнително малки образувания с висока плътност - желязо-каменни и каменни сфери - планети от земна група. След това гигантски планети, състоящи се главно от газове, се образуват в регион, по-отдалечен от Слънцето. Така първоначалният прахов диск престана да съществува, превръщайки се в планетарна система. Преди няколко години се появи хипотеза на геолога академик А.А. Маракушев, според който се предполага, че планетите от земен тип в миналото също са били заобиколени от обширни газови обвивки и са изглеждали като планети гиганти. Постепенно тези газове бяха отнесени в покрайнините на Слънчевата система и близо до Слънцето останаха само твърдите ядра на някогашните планети гиганти, които сега са планети от земната група. Тази хипотеза отразява най-новите данни за екзопланети, които са топки от газ, разположени много близо до своите звезди. Може би в бъдеще, под въздействието на нагряване и потоци звезден вятър (високоскоростни плазмени частици, излъчвани от звездата), те също ще загубят мощни атмосфери и ще се превърнат в близнаци на Земята, Венера и Марс.
Космически паноптикум
Екзопланетите са много необичайни. Някои се движат по силно издължени орбити, което води до значителни промени в температурата, докато други, поради изключително близкото си местоположение до звездата, постоянно се нагряват до +1200°C. Има екзопланети, които правят пълен оборот около своята звезда само за два земни дни, те се движат толкова бързо в своите орбити. Над някои две или дори три „слънца“ блестят наведнъж - тези планети се въртят около звезди, които са част от система от две или три звезди, разположени близо една до друга. Такива разнообразни свойства на екзопланетите първоначално изумиха астрономите. Трябваше да преразгледаме много установени теоретични модели за формирането на планетарни системи, тъй като съвременните идеи за формирането на планети от протопланетен облак от материя се основават на структурните характеристики на Слънчевата система. Смята се, че в най-горещата област близо до Слънцето са останали огнеупорни материали - метали и скали, от които са се образували планетите от земния тип. Газовете избягаха в по-хладен, по-отдалечен район, където се кондензираха в гигантски планети. Някои от газовете, които се озоваха на самия ръб, в най-студения регион, се превърнаха в лед, образувайки много малки планетоиди. Сред екзопланетите обаче се наблюдава съвсем различна картина: газовите гиганти са разположени почти близо до звездите си. Астрономите възнамеряват да обсъдят теоретичното обяснение на тези данни и първите резултати от новото разбиране на процеса на формиране и еволюция на звездите и планетите в началото на 2007 г. на международна научна конференция в Университета на Флорида.
Повечето открити екзопланети са гигантски топки от газ, подобни на Юпитер, с типична маса от около 100 земни маси. Има около 170 от тях, което е 90% от общия брой. Сред тях има пет разновидности. Най-често срещаните са „водни гиганти“, наречени така, защото, съдейки по разстоянието им от звездата, тяхната температура трябва да е същата като тази на Земята. Затова е естествено да се очаква те да са обвити в облаци от водна пара или ледени кристали. Като цяло, тези 54 готини „водни гиганти“ трябва да изглеждат като синкаво-бели топки. Следващите най-често срещани са 42 „горещи Юпитери“. Те са много близо до своите звезди (10 пъти по-близо, отколкото Земята е от Слънцето), поради което температурата им е от +700 до +1200°C. Смята се, че имат кафяво-лилава атмосфера с тъмни ивици от облаци, направени от графитен прах. Малко по-хладно е на 37 екзопланети със синкаво-лилава атмосфера, наречени „топли юпитери“, чиито температури варират от +200 до +600 ° C. Има 19 „гиганта на сярна киселина“, разположени в още по-хладни региони на планетарни системи. Предполага се, че те са обвити в облачна покривка от капчици сярна киселина – като например на Венера. Серните съединения могат да придадат на тези планети жълтеникаво-бял цвят. Вече споменатите „водни гиганти“ са разположени още по-далеч от съответните звезди, а в най-студените райони има 13 „близнака на Юпитер“, които са подобни по температура на истинския Юпитер (от -100 до -200 ° C на външната страна повърхността на облачния слой) и вероятно изглеждат приблизително по същия начин - със синкаво-бели и бежови ивици от облаци, осеяни с бели и оранжеви петна от големи вихри.
В допълнение към гигантските газови планети през последните две години бяха открити дузина по-малки екзопланети. Те са сравними по маса с „малките гиганти“ на Слънчевата система - Уран и Нептун (от 6 до 20 земни маси). Астрономите нарекоха този тип "Нептун". Сред тях има четири разновидности. „Горещите Нептуни“ са най-често срещаните, като са открити девет от тях. Те се намират много близо до своите звезди и затова са много горещи. Открити са и два „студени Нептуна“ или „ледени гиганти“, подобни на Нептун от Слънчевата система. В допълнение, две „суперземи“ също са класифицирани като този тип - масивни планети от земен тип, които нямат толкова плътна и гъста атмосфера като тези на гигантските планети. Една от „суперземите“ се смята за „гореща“, напомняща по характеристиките си на планетата Венера с много вероятна вулканична активност. От другата, „студена“, се предполага наличието на воден океан, за който вече неофициално е наречен Океанида. По принцип екзопланетите все още нямат собствени имена и се обозначават с буква от латинската азбука, добавена към номера на звездата, около която се въртят. Студената суперземя е най-малката от екзопланетите. Открит е през 2005 г. в резултат на съвместни изследвания на 73 астрономи от 12 страни. Наблюденията са извършени в шест обсерватории - в Чили, Южна Африка, Австралия, Нова Зеландия и Хавайските острови. Тази планета е изключително далеч от нас - 20 000 светлинни години.
Америка се присъединява
През 2008 г. НАСА планира да изстреля в космоса първия американски апарат, предназначен за изследване на екзопланети. Това ще бъде автоматична станция Kepler. Наречен е на немския астроном, който през 17 век установява законите за движението на планетите около Слънцето. С помощта на космически телескоп с диаметър 95 cm, способен едновременно да наблюдава промените в яркостта на 100 000 звезди, се планира да се намерят около 50 планети с размерите на Земята и до 600 планети с маса 2-3 пъти по-голяма от Земята. Търсенето ще се извърши чрез записване на периодичното отслабване на светлината на звездата, причинено от преминаването на планета на фона й. За съжаление, тази проста и визуална техника има един недостатък - тя ви позволява да видите само онези планети, които са на една и съща линия между Земята и звездата, докато много други, които кръжат в наклонени равнини, остават незабелязани. За 4 години Кеплер трябва да проучи в детайли две сравнително малки области от небето, всяка с размерите на „кофата“ на съзвездието Голяма мечка. Резултатите от работата на този телескоп ще позволят да се изгради своеобразна „периодична таблица“ на планетарните системи - да се класифицират според характеристиките на техните орбити и други свойства. Това ще даде представа колко типична или уникална е нашата собствена слънчева система и какви процеси са довели до формирането на планети, включително Земята.
Галактическа екосфера
Разбира се, най-голям интерес предизвикват онези екзопланети, на които може да съществува живот. За да започнете целенасочено да търсите „братя по ум“ в космоса, първо трябва да намерите планета с твърда повърхност, на която те хипотетично биха могли да живеят. Малко вероятно е извънземните да летят в атмосферата на газови гиганти или да плуват в дълбините на океаните. В допълнение към твърдата повърхност ви е необходима и комфортна температура, както и липсата на вредни лъчения, които са несъвместими с живота (поне с познатите ни форми на живот). Планетите, които имат вода, се считат за обитаеми. Следователно средната температура на повърхността им трябва да бъде около 0°C (тя може да се отклонява значително от тази стойност, но не повече от +100°C). Например средната температура на земната повърхност е +15°C, а диапазонът на колебания е от -90 до +60°C. Региони от космоса с благоприятни условия за развитието на живота, какъвто го познаваме на Земята, се наричат от астрономите „обитаеми зони“. Земните планети и техните спътници, разположени в такива зони, са най-вероятните места за проява на извънземни форми на живот. Възникването на благоприятни условия е възможно в случаите, когато планетата се намира едновременно в две обитаеми зони - околозвездна и галактическа.
Околозвездната обитаема зона (понякога наричана още „екосфера“) е въображаема сферична обвивка около звезда, в която температурата на повърхността на планетите позволява наличието на вода. Колкото по-гореща е звездата, толкова по-далеч е такава зона от нея. В нашата Слънчева система такива условия съществуват само на Земята. Най-близките до него планети Венера и Марс са разположени точно по границите на този слой – Венера е от горещата страна, а Марс от студената. Така че местоположението на Земята е много благоприятно. Ако беше по-близо до Слънцето, океаните щяха да се изпарят и повърхността щеше да се превърне в гореща пустиня. По-нататък от Слънцето ще настъпи глобално заледяване и Земята ще се превърне в мразовита пустиня. Галактическата обитаема зона е онази област от космоса, която е безопасна за проявлението на живот. Такъв регион трябва да е достатъчно близо до центъра на галактиката, за да съдържа много от тежките химически елементи, необходими за образуването на скалисти планети. В същото време този регион трябва да бъде на определено разстояние от центъра на галактиката, за да се избегнат радиационни изблици, които се появяват по време на експлозии на свръхнови, както и катастрофални сблъсъци с множество комети и астероиди, които могат да бъдат причинени от гравитационното влияние на скитащи звезди. Нашата галактика, Млечният път, има обитаема зона на приблизително 25 000 светлинни години от центъра. За пореден път имахме късмет Слънчевата система да се намира в подходящ район на Млечния път, който според астрономите включва само около 5% от всички звезди в нашата Галактика.
Бъдещите търсения на планети от земен тип в близост до други звезди, планирани с помощта на космически станции, са насочени именно към такива зони, благоприятни за живот. Това значително ще ограничи района на търсене и ще даде надежда за откриване на живот извън Земята. Вече е съставен списък с 5000 най-обещаващи звезди. Първо ще бъдат изследвани околностите на 30 звезди от този списък, чието местоположение се счита за най-благоприятно за възникване на живот.
Инфрачервен поглед към живота
Важен крайъгълен камък в изследването на екзопланетите ще започне с пускането на флота от космически телескопи през 2015 г. Това ще изисква две цели ракети Союз-Фрегат, изстреляни от космодрума Куру във Френска Гвиана (Южна Америка), разположен близо до екватора. Европейската космическа агенция нарече този проект Дарвин в чест на известния английски натуралист Чарлз Дарвин, чиято работа буквално преобърна представите за еволюцията на живите организми на Земята, съществували до средата на 19 век. Век и половина по-късно неговият космически съименник може да направи нещо подобно, но този път по отношение на планети извън нашата слънчева система. За целта трябва да бъдат изпратени три телескопа с огледала с диаметър 3,5 метра в орбита около Слънцето, до точка, разположена на 1,5 милиона километра от Земята (4 пъти по-далеч от Луната). Те ще наблюдават земни екзопланети в инфрачервения (топлинен) диапазон. Тези три автоматични станции представляват една система, чиято ефективност ще съответства на телескоп с много по-голямо огледало. Те ще бъдат разположени по окръжност с диаметър 100 м, като взаимното им разположение ще се коригира с лазерна система. За целта заедно с телескопите ще бъде изстрелян навигационен сателит, който ще координира местоположението им и ще помогне да се ориентират оптичните оси и на трите телескопа строго в дадена посока. Използвайки дискови радиатори, инфрачервените фотодетектори ще бъдат охлаждани до -240°C, за да осигурят висока чувствителност – десетки пъти по-голяма от тази на новия космически телескоп James Webb. За разлика от предишните станции COROT и Kepler, търсенето на признаци на живот ще се извършва по предварително изготвен списък и само в близост до звезди, разположени относително близо до нас - не повече от 8 светлинни години. Анализът на спектрите на атмосферите на екзопланети ще разкрие такива следи от възможна жизнена активност като наличието на кислород, въглероден диоксид и метан. Трябва да се получат и първите изображения на екзопланети, подобни на Земята.
Планетен часовник
Първият специализиран сателит за търсене на земни планети извън Слънчевата система ще бъде COROT, който е планиран да бъде изстрелян в средата на октомври тази година. На борда има космически телескоп с диаметър 30 см, предназначен да наблюдава периодични промени в яркостта на звезда, причинени от преминаването на планета на нейния фон. Получените данни ще позволят да се определи наличието на планета, да се установи нейният размер и особеностите на нейната орбита около звездата. Този проект е разработен от Френския национален център за космически изследвания (CNES) с участието на Европейската (ESA) и Бразилската (AEB) космически агенции. В подготовката на оборудването са участвали специалисти от Австрия, Испания, Германия и Белгия. С помощта на този спътник се очаква да се намерят няколко десетки земни планети само няколко пъти по-големи от Земята, която е най-голямата от „скалистите“ планети в нашата слънчева система. Това е почти невъзможно да се направи от Земята, където вибрациите на атмосферата пречат на такива малки обекти да бъдат открити - поради което всички екзопланети, открити досега, са гигантски образувания с размерите на Нептун, Юпитер и дори по-големи. Скалистите планети от земния тип са няколко пъти по-малки в диаметър и десетки и стотици пъти по-малка маса, но представляват интерес за търсенето на извънземен живот.
Научната апаратура, инсталирана на сателита COROT, се отличава не с размери или количество, а с качество - висока чувствителност. Сателитът съдържа телескоп, състоящ се от две параболични огледала с фокусно разстояние 1,1 m и зрително поле приблизително 3x3°, високостабилна цифрова камера и бордови компютър. Сателитът ще лети около Земята в полярна кръгова орбита на височина 900 км. Първият етап от наблюденията ще отнеме пет месеца, през които ще бъдат изследвани две части от небето. Общата продължителност на работата на сателита ще бъде две години и половина. През пролетта на 2006 г. COROT беше доставен на космодрума Байконур в Казахстан за предполетни тестове и монтаж на ракетата носител. Изстрелването е насрочено за 15 октомври тази година с помощта на руската ракета "Союз-Фрегат". Европейските автоматични станции вече многократно са изстрелвани в космоса на такива ракети, насочени към Марс и Венера. В допълнение към основната задача да търси екзопланети, сателитът ще извършва наблюдения на „звездни трусове“ - вибрации на повърхностите на звездите, причинени от процеси в техните недра.
Преди четири века италианският монах, доктор по теология и писател Джордано Бруно вярваше, че животът присъства на всички небесни тела. Той вярваше, че „интелигентните животни“ от други светове могат да бъдат много различни от хората, но нямаше възможност да си представи по-определено какъв е извънземният живот, тъй като нищо не се знаеше за природата на планетите по това време. Той не беше сам в убеждението си, че има живот отвъд Земята. Днес един от откривателите на двойната спирала на молекулата на ДНК, английският учен Франсис Крик, отбелязвайки, че генетичният код е идентичен във всички живи обекти, каза, че животът на Земята може да е възникнал благодарение на микроорганизми, донесени отвън. Той дори съвсем сериозно вярваше, че може би „все още сме под наблюдението на по-интелигентни същества от планета, разположена близо до някоя съседна звезда“. Какъв може да бъде извънземният живот? На повърхността на малки, но масивни планети, където гравитацията е силна, най-вероятно ще живеят плоски, пълзящи същества. И обитателите на гигантските планети ще трябва да се носят в тяхната плътна, влажна атмосфера. По-лесно е да си представим живота във водните обвивки на планетите - независимо дали на повърхността или под леда - по аналогия с моретата и океаните на Земята. Няма фундаментални бариери за живота на малките планети, далеч от тяхната звезда - техните обитатели просто ще бъдат принудени да се скрият от студа в пукнатини и да събират слаба светлина с рефлектор, подобен на цвете на лале.
Exo ловци на обекти
След сателита COROT, други космически станции трябва да се втурнат да търсят екзопланети. Освен това всеки следващ полет ще се извършва след анализ на данните, получени от предишни изстреляни превозни средства. Това ще позволи целенасочено търсене и ще намали времето, необходимо за откриване на интересни обекти. Най-близкото изстрелване е планирано за 2008 г.: американската автоматична станция Kepler ще поеме часовника, с помощта на който се планира да се намерят около 50 планети с размерите на Земята. След още една година трябва да започне своя полет втората американска станция SIM (Space Interferometry Mission), чието изследване ще обхване още по-голям брой звезди. Очаква се да се получи информация за няколко хиляди екзопланети, включително стотици планети от земния тип. В края на 2011 г. в космоса трябва да бъде изстрелян европейският апарат Gaia (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics), с помощта на който се планира да бъдат открити до 10 000 екзопланети.
През 2013 г. по съвместен проект на САЩ, Канада и Европа се планира изстрелването на големия космически телескоп JWST (James Webb Space Telescope). Този гигант с огледало с диаметър 6 метра, носещ името на бившия директор на НАСА, е предназначен да замени ветерана в космическата астрономия - телескопа Хъбъл. Сред задачите му ще бъде търсенето на планети извън Слънчевата система. През същата година ще бъде пуснат комплекс от две автоматични станции TPF (Terrestrial Planet Finder), предназначени изключително за наблюдение на атмосферата на екзопланети, подобни на нашата Земя. С помощта на тази космическа обсерватория се планира да се търсят обитаеми планети, като се анализират спектрите на техните газови обвивки, за да се открият водни пари, въглероден диоксид и озон - газове, които показват възможността за живот. И накрая, през 2015 г. Европейската космическа агенция ще изпрати флотилия от телескопи Дарвин в космоса, предназначени да търсят признаци на живот извън Слънчевата система чрез анализиране на състава на атмосферите на екзопланети.
Ако изследването на екзопланетите в космоса върви според плановете, то в рамките на десет години можем да очакваме първите достоверни новини за благоприятни за живот планети - данни за състава на атмосферите около тях и дори информация за структурата на техните повърхности.
