Гипотетическая «планета X», которая, вероятно, находится во внешней области Солнечной системы, тревожит умы ученых не один десяток лет. Ведь с ее помощью исследователи надеются объяснить аномалии в движении небольших объектов пояса Койпера, а также прояснить некоторые эволюционные процессы нашей системы. Несмотря на обширную базу данных о возможной орбите и физических свойствах этой планеты, она до сих пор остается неуловимой. Это привело к появлению десятков гипотез о ее возможном местонахождении. Группа астрономов из США «отсекла» лишние догадки и уточнила, где именно нужно искать загадочную девятую планету.
За последние 20 лет в поясе Койпера — области Солнечной системы, расположенной за орбитой Нептуна — ученые открыли серию холодных объектов с замысловатой структурой орбит. Проще говоря, в движении этих небольших космических тел исследователи наблюдали некоторые аномалии, которые невозможно было объяснить наличием всего восьми известных планет.
Тогда же астрономы стали предполагать, что на такое замысловатое движение объектов должно влиять некое большое тело, которое, вероятно, находится во внешней области Солнечной системы. Расчеты показали, что его масса должна составлять от пяти до десяти масс Земли, а движется оно, предположительно, по сильно вытянутой орбите радиусом в 400-800 раз больше радиуса земной. Со временем это гипотетическое тело стали называть «девятой планетой», или «планетой X».
К поиску «планеты X» приступили группы ученых и тысячи любителей астрономии по всему миру, но до сих пор ее не удалось наблюдать напрямую, даже с помощью самых чувствительных телескопов.
В 2016 году астрофизик Константин Батыгин и астроном Майкл Браун (Michael Brown) представили косвенные доказательства существования девятой планеты. В своем исследовании ученые описали шесть транснептуновых объектов, орбиты которых можно объяснить только существованием гигантского тела во внешней области Солнечной системы, а также предположили, как оно могло появиться. По мнению ученых, девятая планета — либо ядро зарождающегося газового гиганта, который был выброшен со своей первоначальной орбиты Юпитером во время формирования Солнечной системы, либо планета-сирота, захваченная притяжением Солнца.
В конце января 2024 года Браун и его коллеги представили новое исследование о гипотетической «планете X». Целью работы, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv, было сузить область возможного расположения девятой планеты, то есть уточнить, где именно ее следует искать, а также предоставить новые оценки ее параметров.
В своем исследовании астрономы опирались на набор данных Data Release 2, который собрала автоматическая система телескопов Pan-STARRS, расположенная на вершине вулкана Мауна-Кеа на Гавайях. Эта система предназначена для обнаружения объектов до 24-й звездной величины и позволяет сканировать 3/4 всей небесной полусферы, что составляет 30 тысяч квадратных градусов.
Предполагаемая орбита девятой планеты (выделена красным) вместе с некоторыми аномальными орбитами транснептуновых объектов (фиолетовые)
Команда смогла свести к минимуму число возможных местоположений девятой планеты: из 70 тысяч вероятных районов расположения «планеты X» ученые оставили 17 тысяч. Иными словами, специалисты исключили примерно 78 процентов мест, которые были рассчитаны на основе предыдущих исследований.
Кроме того, Браун и его коллеги уточнили новые приблизительные орбитальные параметры девятой планеты и массу. Так, по мнению ученых, большая полуось ее орбиты составляет 500 (+170;-120) астрономических единиц, афелий — 630 (+290; −170) астрономических единиц, текущее расстояние от Солнца — 550 (+250; −180) астрономических единиц, масса — 6,6 (+2,6;-1,7) масс Земли.
«Хотя мы и не нашли девятую планету, мы значительно сузили зону поиска», — пояснил Браун.
Авторы работы отметили, что большие надежды в поиске девятой планеты возлагают на Обсерваторию имени Веры Рубин, которая начнет работу в январе 2025 года, а точнее — на десятилетний обзор неба LSST (Legacy Survey of Space and Time).
Главным рабочим инструментом этой обсерватории станет 8,4-метровый трехзеркальный телескоп-анастигмат с широким полем зрения, в 40 раз большим, чем полный диск Луны. С его помощью ученые проведут десятилетний обзор неба LSST, в задачи которого войдут исследование темной материи и темной энергии, наблюдения за миллиардами далеких галактик, картографирование Млечного Пути, поиск вспышек новых и сверхновых и наблюдения за малыми телами Солнечной системы.
Если «планету X» все же удастся обнаружить, она поможет исследователям лучше понять не только структуру Солнечной системы, но и то, как она формировалась и эволюционировала.
Сейчас в Солнечной системе нет суперземель, а «планета X» по своим параметрам должна быть как раз такой. Если она все же существует, ее изучение поможет понять, почему этот тип небесных тел, самый распространенный в большинстве других планетных систем, не представлен во внутренних областях нашей собственной системы.
Объект обнаружен именно в том месте, где теория предсказывала влияние формирующейся планеты на структуру диска.
Совместное изображение диска вокруг звезды HD 135344B, полученное с помощью VLT и ALMA.
Используя Очень Большой Телескоп (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), астрономы обнаружили объект, который может оказаться формирующейся планетой внутри спиральной структуры протопланетного диска. Он находится в системе HD 135344B – молодой звезды на расстоянии около 440 световых лет от Земли. Объект заметили у начала одной из спиральных структур, именно в том месте, где, согласно теоретическим моделям, могла бы находиться планета, создающая отличительные узоры в газе и пыли. Об открытии сообщается в журнале Astronomy & Astrophysics.
Главной интригой открытия стало то, что планета не просто обнаружена, а запечатлена буквально «в процессе формирования». Это подтверждает одну из ключевых гипотез современной астрономии: спирали и щели в газопылевых дисках вокруг молодых звезд – это следы, оставленные новыми планетами, которые прорезают материю, из которой сами же и рождаются.
Планета-кандидат, по оценкам исследователей, примерно в два раза массивнее Юпитера и вращается вокруг своей звезды на расстоянии, сравнимом с орбитой Нептуна. Но самое важное – ее удалось обнаружить на основании собственного свечения, что крайне редко удается сделать с зарождающимися планетами.
«Мы, возможно, стали свидетелями рождения новой планеты в реальном времени. Мы никогда не увидим, как формировалась Земля, но теперь можем наблюдать подобный процесс в другой звездной системе», – отметили авторы открытия.
В 2019 году команда ученых из Университета Кагосимы в Японии, возглавляемая астрофизиком Кэйити Вада, представила революционную гипотезу: планеты могут формироваться и существовать не только вокруг звезд, но и вокруг сверхмассивных черных дыр.
Эти гипотетические объекты получили название "бланеты" — от английских слов "black hole" (черная дыра) и "planet" (планета). Возможность их существования бросает вызов традиционным представлениям о формировании планетных систем и открывает новые горизонты в понимании устройства Вселенной.
От гипотезы к реальности
Концепция планет, обращающихся вокруг черных дыр, может показаться фантастической, но она имеет серьезные научные основания. Современные исследования показывают, что вокруг сверхмассивных черных дыр существуют все необходимые условия для формирования планет: достаточное количество материала в аккреционных дисках и стабильные орбиты на безопасном расстоянии от горизонта событий.
Черная дыра, вопреки распространенному заблуждению, не представляет собой гигантский пылесос, засасывающий все вокруг. Любая черная дыра обладает конечной массой, а значит у ее "гравитационных полномочий" есть предел. По этой причине вокруг черных дыр могут вращаться (и вращаются!) космические тела. Более того, орбиты вокруг черной дыры могут быть даже более стабильными, чем вокруг звезд, поскольку черные дыры не испытывают таких драматических изменений как звезды.
Главное отличие бланет от обычных планет — это источник освещения. Вместо света родительской звезды такой мир освещало бы свечение аккреционного диска черной дыры. На стабильной орбите гравитация на поверхности бланеты могла бы быть вполне комфортной для жизни, однако близость черной дыры создавала бы уникальные условия. Из-за релятивистских эффектов наблюдатель на поверхности бланеты видел бы сильно искаженное звездное небо, а свет бы причудливо изгибался из-за искривления пространства-времени.
Основной вопрос — откуда бланеты могут получать энергию? Главным и наиболее мощным источником энергии для них мог бы служить аккреционный диск черной дыры, представляющий собой гигантскую структуру из раскаленных газа и пыли, вращающихся вокруг черной дыры на огромных скоростях. При движении вещества в аккреционном диске выделяется колоссальное количество энергии - до 40% массы вещества превращается в излучение. Для сравнения: термоядерные реакции в звездах переводят в энергию менее 1% массы.
Дополнительным источником тепла могла бы служить внутренняя энергия самой бланеты — геотермальная активность, подобная той, что мы наблюдаем на Земле. Особенно если учесть, что приливные силы со стороны черной дыры могли бы усиливать эти процессы.
Возможна ли жизнь?
Вопрос о возможности существования жизни на бланетах особенно интересен с научной точки зрения. Если такая жизнь существует, она должна обладать уникальными адаптациями к специфическим условиям своей среды.
Основные вызовы
Главным вызовом для жизни стало бы излучение от аккреционного диска черной дыры. На Земле от подобного — но несоизмеримо менее интенсивного — излучения нас защищают:
Магнитное поле планеты, отклоняющее заряженные частицы;
Атмосфера, поглощающая большую часть вредного излучения;
Бланетам понадобились бы схожие защитные механизмы, но более мощные. Мы знаем, что некоторые земные организмы, например, тихоходки или бактерии Deinococcus radiodurans, способны выживать при очень высоких дозах радиации. На бланетах могли бы появиться организмы с еще более эффективными механизмами защиты.
Использование доступной энергии
Земная жизнь научилась использовать солнечный свет через фотосинтез. Аналогично, организмы на бланетах теоретически могли бы развить механизмы улавливания и преобразования излучения аккреционного диска. Это могло бы быть что-то похожее на фотосинтез, но адаптированное к другому спектру излучения.
Суточные ритмы
Из-за особенностей орбитального движения вокруг черной дыры, смена дня и ночи на бланете могла бы существенно отличаться от земной. Это потребовало бы от живых организмов иных циклов активности и отдыха, возможно, более длительных или, наоборот, более коротких, чем у обитателей Земли.
Заключение
На сегодняшний день бланеты остаются гипотетическими объектами, но изучение этой возможности имеет важное научное значение. Исследование условий формирования и существования планет в экстремальных условиях помогает нам лучше понять фундаментальные принципы планетообразования и пределы условий, в которых возможно существование материи в планетарной форме. Эти знания могут быть применены не только к гипотетическим бланетам, но и к изучению экзопланет в необычных звездных системах. В будущем, с развитием наблюдательных технологий, астрономы смогут проверить эту гипотезу и, возможно, обнаружить первые свидетельства существования планет у сверхмассивных черных дыр.
История астрономии знает немало интригующих загадок, и одна из них связана с орбитальным движением Меркурия, привлекшим пристальное внимание ученых XIX века.
Расчеты показывали, что перигелий орбиты Меркурия (ближайшая к Солнцу точка орбиты) смещается на 526,7 угловых секунды за столетие из-за гравитационного влияния других планет. Однако наблюдаемое смещение было чуть больше предсказанного ньютоновской механикой (примерно 570 угловых секунд). Эта небольшая разница, всего около 43 угловых секунд за столетие, не могла быть объяснена в рамках классической физики. Такое несоответствие породило гипотезу о существовании неизвестной планеты между Солнцем и Меркурием, получившей название Вулкан.
Фантазия о планете Вулкан
Астрономы того времени разделились на два лагеря. Большинство считало, что аномалию в движении Меркурия можно объяснить только гравитационным влиянием дополнительной планеты, наблюдать которую напрямую мешают чрезмерная яркость Солнца и ограниченные возможности телескопов. Однако некоторые ученые проявили научную смелость, предположив, что дело не в скрытой планете, а в неполноте наших знаний физических законов Вселенной.
Спор разрешился с появлением общей теории относительности Эйнштейна, которая смогла точно описать орбитальное движение Меркурия без привлечения гипотетических планет. Это стало триумфом научного метода и важным уроком: иногда нужно пересматривать базовые представления, а не прибегать к "заплаткам" в виде новых небесных тел.
Современные исследования
Но что же сегодня мы знаем о пространстве между Солнцем и Меркурием? Современные исследования показывают, что там находится около 200 астероидов, пересекающих орбиту ближайшей к светилу планеты. При этом они настолько малы, что не влияют на статус Меркурия как полноценной планеты — для этого потребовалось бы наличие объектов сопоставимой массы, как в случае с Плутоном.
Особый интерес представляют гипотетические вулканоиды — астероиды, которые могли бы стабильно вращаться между Меркурием и Солнцем. Космический аппарат NASA "Мессенджер" и обсерватория NASA STEREO участвовали в масштабных поисках таких объектов, но безрезультатно.
Ученые пришли к выводу, что если вулканоиды и существуют, то их размер не превышает шести километров, а количество не достигает и десяти штук.
Таким образом, современная наука может уверенно утверждать: между Солнцем и Меркурием нет никакой планеты. Эта история показывает, как развитие теоретической физики и технологий помогает нам лучше понимать устройство Солнечной системы и Вселенной в целом.
Объект,
совпадающий по характеристикам с
карликовой планетой, обнаружили во
внешней области нашей системы, за
Нептуном. Он получил обозначение 2017
OF201, а его вытянутая орбита простирается
до внутренней части облака Оорта, что
ставит под сомнение существование
гипотетической Девятой планеты.
По
состоянию на 2025 год астрономы обнаружили
более пяти тысяч так называемых
транснептуновых объектов — небесных
тел, у которых среднее расстояние до
Солнца больше, чем у Нептуна (30,1
астрономическая единица). Самый известный
их представитель — Плутон, открытый в
1930 году в поясе Койпера. Это область за
орбитой Нептуна, населенной множеством
ледяных тел.
До
2006 года Плутон считали девятой планетой
Солнечной системы, а затем, после
обнаружения нескольких небесных
объектов, сравнимых с ним по размерам,
— Цереры и Эриды, астрономы лишили
Плутон этого статуса и перевели в разряд
карликовых планет.
Предполагается,
что транснептуновые объекты — остатки
протопланетного диска, из которого со
временем сформировались планеты.
Теоретически транснептуновые объекты
могут содержать информацию о ранних
этапах развития Солнечной системы.
Кроме того, изучая их местоположение и
орбиты, астрономы могут «прочитать»
следы древней миграции планет и понять,
как выглядела и развивалась наша система
в самом начале своей истории.
Особый
интерес у ученых вызывают экстремальные
транснептуновые объекты (extreme
trans-Neptunian object, ETNO) — небесные тела с
вытянутыми орбитами. Их афелий может
достигать границ гипотетического облака
Оорта — источника долгопериодических
комет.
Наблюдения
за ETNO показали, что их орбиты часто имеют
практически одинаковые параметры: они
вытянуты, наклонены и ориентированы в
одном направлении. Такую аномалию
объяснили гравитационным влиянием
массивного объекта — неоткрытой планеты,
которую называют Девятой планетой, или
Планетой X. Предположительно, своей
гравитацией она может «вытягивать»
орбиты ETNO в определенном направлении,
а также менять их наклон.
Однако
недавно астрономы обнаружили «белую
ворону» — транснептуновый объект с
параметрами, не вписывающимися в гипотезу
о гравитационном влиянии Планеты Х. Это
заставляет усомниться в существовании
самой Девятой планеты.
Во
время обработки массива данных, полученных
с 2011 по 2018 год с помощью наземных
телескопов Виктора Бланко в Чили и
«Канада — Франция — Гавайи» в США,
команда американских астрономов под
руководством Сихао Чена (Sihao Cheng) из
Института перспективных исследований
в Принстоне нашла 19 изображений странного
движущегося объекта в виде яркого пятна.
Последующий
анализ показал, что с большой долей
вероятности это карликовая планета.
Кандидат получил обозначение 2017 OF201.
Его диаметр — почти 700 километров, что
в три раза меньше диаметра Плутона. Но
этого достаточно, чтобы, согласно
определению, принятому Международным
астрономическим союзом в 2006 году,
считаться карликовой планетой.
Сейчас
объект находится на расстоянии 90,5
астрономической единицы от Земли, то
есть расположен в 90,5 раза дальше от нас,
чем Солнце. Он вращается вокруг светила
по орбите, пролегающей дальше орбиты
Нептуна. Причем она настолько вытянута,
что объект удаляется от нашей звезды
на очень большое расстояние и достигает
внутренней части Облака Оорта.
Большая
полуось орбиты 2017 OF201 составляет 838
астрономических единиц. Для сравнения,
у Плутона — 39 астрономических единиц.
Перигелий — 44,5 астрономической единицы,
а афелий — 1600. Такая вытянутая траектория
означает, что один оборот вокруг Солнца
2017 OF201 делает за 25 тысяч лет.
По
мнению ученых, необычная орбита объекта
объясняется результатом встречи с
планетой-гигантом, которая выбросила
карликовую планету в Облако Оорта, а
затем некие гравитационные возмущения
вернули ее ближе к Солнцу по той же
экстремальной траектории. Когда 2017
OF201 находится в афелии, космическое тело
может взаимодействовать с другими
звездами в галактике так же сильно, как
с некоторыми планетами в Солнечной
системе (когда в перигелии).
Чен
и его коллеги провели серию моделирований
взаимодействия орбиты 2017 OF201 с Девятой
планетой. Выяснилось, что при наличии
Планеты X объект выбрасывается через
пару сотен миллионов лет, а без нее
остается. Кроме того, сама карликовая
планета существует как минимум 3,5
миллиарда лет.
«Это
не означает, что Планеты X не существует.
Вероятно, ее влияние сложнее, чем мы
думаем, или 2017 OF201 попал на свою орбиту
по иному сценарию. Однако наше открытие
добавляет новую интригу в эту космическую
головоломку», — уточнил Чен.
2017
OF201 достаточно тусклый, его видимая
звездная величина — 22,6. Это значит, что
большую часть времени он не доступен
для прямых наблюдений, изучить его
можно, только когда объект расположен
очень близко к Солнцу.
В
ближайшее время Чен и его команда
планируют провести дополнительные
наблюдения за 2017 OF201, на этот раз с помощью
радиотелескопов. Таким образом ученые
собираются точнее определить размер
объекта, его химический состав и другие
параметры, чтобы окончательно подтвердить
статус карликовой планеты.
Среди землеподобных планет выделяются те, что расположены очень близко к своей звезде, с периодом обращения менее суток. Известно более 100 подобных объектов — они главные кандидаты на разрушение под действием приливных сил. Международный коллектив ученых описал один такой рекордный случай у красного карлика TOI6255.
Мы не смогли бы заметить полный аналог Земли с периодом обращения в год с помощью нынешних спектрографов. А вот ультракороткопериодические землеподобные объекты — вполне. Из-за близости к звезде они получают в тысячи раз больше тепла, чем наша планета. Кроме того, у них разрушены первичные водородно-гелиевые атмосферы, что облегчает изучение недр по составу вторичной газовой оболочки. Такие наблюдения может проводить телескоп «Джеймс Уэбб» методом изменения орбитальной фазы инфракрасного излучения и вторичных затмений.
Планета в тесной близости к звезде будет разрушаться приливными силами. Как показали исследования, обломки твердого тела, затянутые звездой, определенным образом меняют состав фотосферы. Наилучшие кандидаты для поглощения своей звездой — ультракороткопериодические планеты вроде TOI6255 b. Статья о ее открытии размещена на сервере препринтов за авторством большого числа ученых во главе с Фей Даем из Института астрономии при Гавайском университете (США).
Орбитальный телескоп TESS наблюдал звезду TOI6255 в 2022 году и засек два сигнала от возможных планет. Источник исследовали детальнее с помощью спектрографов Keck Planet Finder на 10-метровом телескопе Обсерватории Кека на Гавайях и CARMENES, размещенном на 3,5-метровом телескопе в Обсерватории Калар-Альто в Испании.
Ученые оценили массу звезды всего в 0,35 солнечной, а также подтвердили наличие одной каменной планеты — TOI6255 b — с периодом обращения 5,7 часа. По размеру она как Земля, только в 1,44 раза массивнее. Как полагают авторы исследования, на железное ядро планеты приходится от 45 до 30 процентов массы, остальное — силикатная мантия, скорее всего, расплавленная из-за высокой температуры на поверхности (свыше 1300 кельвинов). Такие миры называют лавовыми.
Из-за очень тесной близости к звезде планета, вероятно, деформирована. Расчеты показали, что у нее эллипсоидная форма с разницей по длине осей в 15 процентов. Уменьшение орбитального периода всего на 13 процентов приведет планету к пределу Роша, после чего ее разорвут приливные силы. Такие объекты известны, но TOI6255 b — рекордсмен. На движение к пределу Роша уйдет 400 миллионов лет, если верна добротность звезды Q, а в ней можно ошибиться на порядки.
Известны три планеты, которые уже начали разрушаться приливными силами: KOI-2700 b, KIC 12557548 b и K2-22b. Но их периоды обращения больше, чем у TOI6255 b. Ученые не обнаружили никаких признаков потери массы у вновь открытого мира — во всяком случае, пока.
Все крупные космические тела во Вселенной, которые мы наблюдаем — от планет до звезд — имеют сферическую форму. И чем массивнее объект, тем более идеальной становится эта сфера. Почему же природа так настойчиво выбирает именно эту форму? Давайте разберемся на примере планеты.
Итак, все дело в гравитации. Когда планета формируется, она начинает притягивать к себе все больше материи — пыль, газ, астероиды. С ростом массы усиливается и гравитационное поле. Сила тяжести всегда направлена к центру тела, стремясь придать ему максимально компактную форму. А самая компактная форма в природе — это сфера.
Почему планета не может быть кубической?
У куба есть углы, которые находятся дальше от центра массы, чем остальные части. Гравитация не позволит этому существовать — она будет "стягивать" углы к центру, пока планета не примет форму шара — самую устойчивую форму для массивных космических объектов.
Кроме того, кубическая форма создала бы огромные перепады давления и температуры. Углы куба испытывали бы колоссальное напряжение, что привело бы к их разрушению. В итоге планета все равно бы "схлопнулась" в шар.
Малые космические тела, такие как кометы, астероиды и небольшие спутники, часто имеют неправильную форму, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла "вылепить" из них сферу. Для сравнения: астероид Психея с диаметром около 226 километров имеет неправильную форму, в то время как Земля с диаметром 12 756 километров стремится к идеальной сфере.
Впрочем, даже планеты не являются безупречными шарами. Из-за вращения вокруг своей оси они слегка сплющиваются на полюсах и расширяются на экваторе (звезды, между прочим, тоже). Это называется экваториальным утолщением. Например, полярный радиус Земли на 21,38 километра короче экваториального.
Интересный факт: Мимас, 396-километровый спутник Сатурна, является самым маленьким известным космическим телом, обладающим сферической формой из-за собственной гравитации.
Недавняя оценка данных, полученных с помощью космического телескопа NASA "Кеплер", запущенного 6 марта 2009 года специально для поиска экзопланет (планет вне Солнечной системы), рисует впечатляющую картину: в Млечном Пути могут существовать сотни миллионов планет, которые попадают в категорию "потенциально обитаемых" — то есть похожих на Землю по размеру и находящихся в обитаемой зоне своих звезд. По наиболее консервативным подсчетам число таких миров составляет 300 миллионов.
Во-первых, расстояние до родительской звезды. Обитаемая зона (ее часто называют "зоной Златовласки") — это диапазон орбит, где при подходящих условиях на поверхности небесного тела может стабильно присутствовать жидкая вода. Но важно понимать, что нахождение в этой зоне не гарантирует, что жидкая вода там действительно есть. Все решают детали — атмосфера, давление, состав самой планеты, облачность, геологические особенности. Яркий пример — Марс. Он находится на внешней границе зоны обитаемости Солнечной системы, но жидкой воды на поверхности давно нет.Во-вторых, тип звезды. Особое внимание уделяется звездам класса G, похожим на наше Солнце. Связано это с тем, что они демонстрируют продолжительную — даже по космическим меркам — стабильность, а значит, обеспечивают более устойчивый климат на планетах. Плюс у нас есть готовый "эталон" для сравнения: мы точно знаем, что при таких условиях жизнь однажды уже возникла. Наблюдения вкупе с моделированием показывают, что около 18–22% солнцеподобных звезд располагают "землеподобными" планетами в обитаемой зоне."Зачем астрономы вообще охотятся за водой? Может быть, жизнь способна зародиться и существовать без нее", — скажет диванный эксперт широкого профиля.Нафантазировать можно многое, но в поисках полезно учитывать реальный опыт (жизнь на Земле). Исходя из него, вода — ключевой фактор для жизни, потому что это универсальный и самый распространенный во Вселенной растворитель: в жидкой воде проще всего протекают химические реакции, из которых могут складываться сложные органические структуры.
Но даже факт обнаружения землеподобной экзопланеты с морями и океанами, вращающейся в обитаемой зоне вокруг солнцеподобной звезды, не будет означать, что "там точно кто-то живет". Такой объект будет рассматриваться лишь как "потенциально обитаемый".Самое приятное в исследовании то, что часть таких миров может быть на относительно небольшом расстоянии от нас: оценки допускают несколько кандидатов в пределах примерно 30 световых лет. И именно они станут главными целями для телескопов будущего, которые смогут детально анализировать химический состав их атмосфер и, возможно, даже построить карты распределения температур и облачности.
"Астрономы обнаружили "алмазную планету", которая в пять раз больше Земли", "В космосе обнаружен алмаз размером с Землю", "Планета-алмаз — одно из чудес космоса" — такие заголовки все еще появляются в СМИ, рисуя в воображении читателей фантастические миры с сияющими алмазными горами и кристальными морями.
Особенно часто в контексте этих публикаций фигурирует экзопланета 55 Cancri e (55 Рака e), которую окрестили "алмазной планетой". Но давайте разберемся, почему существование таких планет с точки зрения науки невозможно.
Фантазии об алмазных мирах
Итак, чтобы понять, почему концепция "алмазной планеты" — это красивый миф, нужно вспомнить базовые принципы образования алмазов.
Алмаз — это кристаллическая модификация углерода, возникающая при специфических условиях. Для превращения углерода в алмаз необходимо сочетание экстремального давления (более 50 000 атмосфер) и высокой температуры (свыше 1 000 градусов Цельсия). На Земле природные алмазы формируются на глубине более 150 километров.
Теперь представим гипотетическую планету с высоким содержанием углерода. В ее недрах, где давление достигает колоссальных значений, действительно могут формироваться алмазные структуры. Однако по мере приближения к поверхности давление неизбежно падает. А без необходимого давления углерод существует в различных формах — графит, фуллерены, карбин, графен, аморфный углерод — но не в форме алмаза.
Именно поэтому полностью "алмазная планета" физически невозможна. Даже если в ядре такой планеты образуются алмазы, то на ее поверхности углерод будет существовать в иных формах, преимущественно в виде графита.
Откуда же взялся миф о том, что 55 Рака e — алмазная планета? В 2012 году астрономы установили, что эта экзопланета может быть богата углеродом. Масс-медиа подхватили эту новость, превратив "планету с высоким содержанием углерода" в "алмазную планету". Однако дальнейшие исследования показали, что даже исходное предположение о высоком содержании углерода может быть ошибочным.
Это не значит, что углеродные планеты неинтересны науке. Напротив! Планеты с высоким содержанием углерода могут существовать, и их изучение крайне важно для понимания разнообразия планетных систем во Вселенной. Просто реальность, как всегда, оказывается сложнее и интереснее простой "алмазной" фантазии.
Открытая планета в представлении художника К.С. Петрова-Водкина
В журнале «Астрономический вестник» опубликована
статья о новой планете, которую удалось обнаружить российским учёным в
начале 2023 года. Небесное тело может похвастаться гигантским океаном из
жидкости, напоминающей водку по составу.
По размеру эта планета
подобна Марсу, но около 30% её площади покрыты океаном. Спектральный
анализ позволил сделать вывод, что в нём содержится не вода и даже не
спирт, а скорее водка. Главный научный сотрудник Института астрономии
РАН Геннадий Клювин отдельно подчеркнул: только в России есть приборы,
позволяющие определять наличие подобной жидкости на других планетах.
Расстояние от Земли до планеты составляет 108 световых лет, она
вращается вокруг звезды GJ9827 в созвездии Рыб. Пока специалисты не дали
название новому небесному телу – согласно действующим правилам, это
можно сделать после подтверждения открытия Международным астрономическим
союзом.
«Есть несколько предложений: «Русская», «Наша», «Бахус».
Уже между собой называем её Белой планетой. Получим официальный документ
от коллег и будем думать», – сообщил один из первооткрывателей
«Комсомольской правде».
Две независимые исследовательские группы зафиксировали событие гравитационного микролинзирования, подтверждающее существование планеты-изгоя размером чуть меньше Сатурна, дрейфующей в одиночестве через космос. Событие, обозначенное как KMT-2024-BLG-0792 корейской сетью телескопов Korea Microlensing Telescope Network и OGLE-2024-BLG-0516 проектом Optical Gravitational Lensing Experiment, стало первым подтвержденным наблюдением выброшенной экзопланеты такого размера.
По оценкам NASA, лишь одна галактика может содержать триллионы планет-изгоев. Эти миры дрейфуют в одиночестве через межзвездное пространство без родительской звезды. При этом, обнаружение объектов остается сложнейшей задачей для традиционных астрономических методов, что делает каждое открытие редким взглядом на процессы планетарного формирования.
Гравитационное микролинзирование происходит, когда яркость фоновой звезды незначительно изменяется проходящим объектом на переднем плане вдоль линии наблюдения. При выравнивании планеты и звезды с точки зрения Земли микролинзирование может создать кольцо Эйнштейна – круговое световое кольцо.
Планеты-изгои крайне неуловимы, но астрономы уже идентифицировали несколько таких объектов. Последние исследования указывают на два способа формирования бесзвездных планет. Первый происходит через тот же процесс, что создает звезды – коллапс газа и пыли в единый гравитационный центр. Второй тип формируется внутри протопланетного диска вокруг молодой звезды – процесс, вероятно создавший Солнечную систему. После развития планетарной системы проходящая звезда или другое разрушительное событие может выбросить одну или несколько планет с орбит, отправив их в одиночное путешествие через межзвездное пространство.
До сих пор астрономы обнаруживали лишь несколько планет-изгоев размером с Юпитер. Однако недавно зафиксированное событие микролинзирования затрагивает гораздо меньшую планету. Наблюдение OGLE/KMT вероятно представляет первый случай, когда ученые засекли экзопланету, выброшенную из родной звездной системы.
Исследователи объединили данные двух наземных телескопных сетей с космическими наблюдениями телескопа Gaia от ESA для оценки массы планеты-изгоя. Объект находится в так называемой "пустыне Эйнштейна" – промежутке между двумя известными путями формирования планет-изгоев.
Увы, пока у человечества нет достаточно мощных телескопов, чтобы выискивать и отслеживать менее крупные планеты-изгои.
В бескрайних просторах Вселенной, среди мириадов звезд и галактик, существуют загадки, которые ставят под сомнение наши представления о реальности.Одной из таких загадок является концепциясферы Дайсона– гипотетической мегаструктуры, окружающей звезду и способной полностью использовать ее энергию.
Идея сферы Дайсона была впервые предложена в 1960 году физикомФрименом Дайсоном, который задался вопросом: как могла бы выглядеть высокоразвитая инопланетная цивилизация, достигшая такого уровня технологического прогресса, что смогла бы полностью использовать энергию своей родной звезды? Ответ, который он предложил, был поистине грандиозным и захватывающим.
Фримен Дайсон
Представьте себе огромную сферическую конструкцию, окружающую звезду и собирающую всю ее энергию. Такая мегаструктура могла бы обеспечить практически неограниченные ресурсы для развития цивилизации, позволяя ей достичь невообразимых высот. Но возможно ли вообще создание подобного гигантского сооружения? Или это всего лишь плод фантазии ученых?
Визуализация сферы Дайсона
В этой статье мы погрузимся в мир альтернативной истории и попытаемся разобраться, насколько реалистична идея сферы Дайсона. Мы рассмотрим различные теории и гипотезы, связанные с этой концепцией, и проанализируем, какие технологии потребовались бы для ее воплощения в жизнь. Возможно, где-то во Вселенной уже существуют следы подобных мегаструктур, созданных инопланетными цивилизациями?
Присоединяйтесь к нам в этом захватывающем путешествии по граням реальности и неизведанного. Вместе мы попытаемся приоткрыть завесу тайны и узнать, что скрывается за идеей сферы Дайсона – величайшей инженерной задачи, когда-либо задуманной разумными существами. Готовы ли вы бросить вызов своим представлениям о возможном и невозможном?
Идея сферы Дайсона поистине захватывает воображение. Представьте себе гигантскую сферическую конструкцию, окружающую звезду и полностью использующую ее энергию.Такая мегаструктура могла бы обеспечить практически неограниченные ресурсы для развития цивилизации, позволяя ей достичь невероятных высот.
Но что именно представляет собой сфера Дайсона и как она может работать?
В своей первоначальной концепции Дайсон предположил, что высокоразвитая инопланетная цивилизация, нуждающаяся в огромных количествах энергии, могла бы построить сферическую оболочку вокруг своей родной звезды. Эта оболочка, состоящая из множества отдельных элементов, могла бы полностью поглощать излучение звезды и использовать его для своих нужд.
Представьте себе, что вся поверхность сферы Дайсона покрыта солнечными панелями или другими устройствами для сбора энергии.Вся энергия, излучаемая звездой, будет собираться и преобразовываться в электричество или другие формы энергии, необходимые для поддержания жизни и деятельности цивилизации.
Но это лишь одна из возможных концепций сферы Дайсона.Другие ученые предлагали альтернативные варианты, такие как сфера, состоящая из множества отдельных станций, вращающихся вокруг звезды на определенном расстоянии. Эти станции могли бы собирать энергию звезды и передавать ее друг другу, образуя своего рода "энергетическую сеть".
Или жетакие как "сфера Дайсона из облаков". В этой идее вместо сплошной оболочки используются миллиарды отдельных элементов, собирающих энергию звезды и передающих ее друг другу. Такая система может быть более гибкой и легче в реализации, но также имеет свои недостатки и сложности.
Независимо от конкретной реализации, идея сферы Дайсона поднимает множество вопросов и загадок. Какие технологии потребовались бы для ее создания? Сможет ли когда-нибудь человечество достичь такого уровня развития? И, самое главное, существуют ли где-то во Вселенной следы подобных мегаструктур, созданных инопланетными цивилизациями?
Ниже мы рассмотрим некоторые теории и гипотезы, связанные с возможностью создания сферы Дайсона, а также проанализируем, какие технологические достижения потребовались бы для ее воплощения в жизнь.
Несмотря на кажущуюся фантастичность идеи сферы Дайсона, ученые всерьез рассматривают возможность ее создания в далеком будущем. Для этого, однако, потребуются поистине гигантские технологические достижения и ресурсы.
Одна из ключевых проблем заключается в масштабах такого проекта. Для создания сферы Дайсона вокруг Солнца потребовалось бы огромное количество материалов –по некоторым оценкам, эквивалентное массе Юпитера или даже больше.Добыча и транспортировка такого объема ресурсов представляется крайне сложной задачей даже для высокоразвитой цивилизации.
Кроме того, необходимо решить вопрос о том, как удержать такую гигантскую конструкцию на орбите вокруг звезды. Одним из возможных решений может быть использование силы гравитации самой сферы для ее стабилизации. Однако это потребует невероятно точных расчетов и инженерных решений.
Несмотря на кажущуюся фантастичность идеи сферы Дайсона, ученые продолжают изучать возможности ее практической реализации.Одним из ключевых вопросов является выбор материалов и технологий для строительства подобной гигантской конструкции.
Традиционные строительные материалы, такие как сталь или бетон, не подходят для создания сферы Дайсона из-за их огромной массы и недостаточной прочности. Гораздо более перспективными являются прочные и легкие материалы на основе углерода, такие какуглеродные нанотрубкиилиаэрогели.
Углеродные нанотрубки обладают удивительной прочностью на разрыв, в сотни раз превышающей прочность стали при гораздо меньшей плотности. Кроме того, они могут эффективно проводить электрический ток, что позволит использовать их для передачи энергии по всей сфере.
Визуализация нанотрубки
Аэрогели – это уникальные пористые материалы с очень низкой плотностью и высокой изоляционной способностью. Они могут быть использованы для создания легких и прочных конструкций, защищающих от экстремальных температур и излучения.
Кирпич массой 2,5 кг стоит на куске аэрогеля массой 2,38 г
Для сборки столь масштабного сооружения потребуются принципиально новые технологии автоматизированного строительства в космосе. Одним из вариантов может стать использование огромных 3D-принтеров, работающих с расплавленными материалами или специальными строительными составами.
Другой подход– применениенанороботов, способных самостоятельно собирать конструкции из отдельных молекул и атомов. Такие наноразмерные роботы смогут создавать прочные и сверхлегкие структуры, недоступные для традиционных технологий.
Для питания нанороботов и других систем автоматизированного строительства может использоваться энергия самой звезды. Часть излучения светила будет собираться и преобразовываться в электрическую энергию для обеспечения работы строительных механизмов.
Конечно, реализация подобных грандиозных проектов потребует колоссальных ресурсов и усилий. Однако некоторые ученые считают, что при достаточном технологическом развитии создание сферы Дайсона вполне возможно в отдаленном будущем.
Несмотря на теоретическую привлекательность идеи сферы Дайсона, ее практическая реализация сталкивается с огромными, возможно, даже непреодолимыми трудностями применительно к нашему современному уровню знаний.Создание подобной гигантской инженерной конструкции требует колоссальных ресурсов и технологий, которые на данный момент даже трудно себе представить.
Рассмотрим уровень технологии нашей цивилизации на данный момент согласношкале Кардашева
Шкала цивилизаций Кардашева классифицирует цивилизации по их способности использовать и контролировать энергию. Вот объяснение различных типов цивилизаций по этой шкале:
Цивилизация 0 типа- это современная человеческая цивилизация, которая использует энергию, доступную на планете, такую как ископаемое топливо, гидроэлектроэнергию, ядерную энергию и возобновляемые источники энергии.
Цивилизация 1 типа- это цивилизация, способная использовать всю энергию, излучаемую их родной звездой. Это означает, что они могут собирать и использовать всю энергию, производимую звездой, что в миллионы раз превышает текущее энергопотребление человечества.
Цивилизация 2 типа- это цивилизация, которая может контролировать и использовать всю энергию своей родной галактики. Это потребляемая энергия на несколько порядков выше, чем у цивилизации 1 типа.
Для постройки сферы Дайсона - гигантской конструкции, окружающей звезду и улавливающей всю ее энергию - требуется цивилизация 1 типа.Сфера Дайсона является одним из способов использования всей энергии звезды, что является определяющей характеристикой цивилизации 1 типа по шкале Кардашова.
Таким образом, для создания сферы Дайсона необходимо достичь уровня цивилизации 1 типа, что означает полный контроль над энергетическими ресурсами родной звезды
Одной из главных проблем является масштаб проекта.Для того чтобы полностью окружить звезду типа Солнца, сфера Дайсона должна иметь радиус около 150 миллионов километров. Это означает, что для ее строительства потребуется невероятное количество материалов, исчисляемое массой целых планет.
Даже если использовать самые прочные и легкие материалы, известные науке,общая масса сферы будет астрономической. Доставка такого огромного количества ресурсов в космос с поверхности планеты представляется невыполнимой задачей.
Кроме того,сфера Дайсона должна выдерживать экстремальные условия открытого космоса:вакуум, перепады температур, интенсивное излучение звезды. Создание надежной защиты от этих факторов потребует применения передовых, возможно, пока даже не открытых технологий.
Еще одной серьезной, если не САМОЙ ГЛАВНОЙ проблемой, является стабилизация такой гигантской конструкции.
Сфера Дайсона должна сохранять свою форму и положение относительно звезды, несмотря на гравитационные возмущения и другие внешние воздействия. Решение этой задачи требует глубокого понимания законов физики и разработки принципиально новых инженерных решений.
Наконец, само строительство сферы Дайсона в космосе является беспрецедентной технологической задачей. Для ее выполнения потребуются полностью автоматизированные системы, способные работать в условиях открытого космоса без участия человека. Создание подобных самовоспроизводящихся роботизированных комплексов на сегодняшний день кажется фантастикой.
Таким образом, хотя концепция сферы Дайсона и привлекает воображение, ее воплощение в реальность в обозримом будущем представляется маловероятным. Для ее реализации человечеству потребуется достичь невиданного технологического и научного прогресса, преодолев множество фундаментальных ограничений. Возможно, более реалистичным вариантом будет создание менее масштабных инженерных сооружений в космосе, таких как орбитальные солнечные электростанции или поселения на других планетах.
Хотя создание полноценной сферы Дайсона на данный момент кажется фантастической идеей, ученые не исключают, что следы подобных мегаструктур могут быть обнаружены в космосе.Поиск признаков деятельности внеземных цивилизаций ведется уже несколько десятилетий в рамках проектаSETI (Search for Extraterrestrial Intelligence).
Одним из потенциальных признаков существования сферы Дайсона может бытьнеобычное инфракрасное излучение вокруг звезды. Поскольку сфера собирает большую часть энергии светила, она должна излучать огромное количество тепла в инфракрасном диапазоне. Такие аномалии могут быть зафиксированы современными телескопами.
Кроме того, ученые рассматривают возможность обнаружения индустриальных следов деятельности цивилизации, способной построить сферу Дайсона.Например, в окрестностях звезды могут присутствовать необычные химические элементы или соединения, характерные для промышленного производства.
Еще один возможный признак – наличие крупных инженерных сооружений вокруг звезды.
В 2015 году астрономы объявили об обнаружении необычной звездыKIC 8462852 (Звезда Табби), которая демонстрироваластранные колебания яркости. Одной из гипотез, объясняющих это явление, была деятельность внеземной цивилизации по строительству крупной мегаструктуры вокруг светила. Однако позже были выдвинуты и более правдоподобные естественные причины.
Тем не менее, поиск следов инопланетных мегаструктур продолжается с использованием все более совершенных телескопов и методов наблюдения.Обнаружение сферы Дайсона стало бы величайшим открытием в истории науки, доказательством существования внеземного разума.
Поиск признаков сферы Дайсона и других следов деятельности внеземных цивилизаций остается одной из самых интригующих и перспективных областей современной астрономии и астробиологии. Возможно, уже в ближайшие десятилетия человечество получит первые достоверные доказательства того, что мы не одиноки во Вселенной.
НашTelegram-канал. Еще больше тайн, паранормального и неизведанного.
Комментарии