Планеты с плотностью меньше воды: в космосе есть миры, похожие на пенопласт

Наблюдаемая Вселенная стала чуть "населённее": официальный счётчик NASA перевалил за 6000 экзопланет. Это не просто круглая дата в базе — рубеж, за которым уже можно не только радоваться отдельным открытиям, но и сравнивать целые популяции миров с нашими планетами, понимать, где искать "вторую Землю", и какие инструменты для этого понадобятся завтра.

Что именно произошло и почему это важно

Координацией учёта открытий занимается Институт экзопланетологии NASA (NExScI) при IPAC Калтеха. Он собирает результаты команд со всего мира, поэтому "шеститысячной" планеты как таковой нет: список пополняют пакетами подтверждений. Параллельно в архиве остаются тысячи кандидатов — объекты, для которых нужны повторные наблюдения и независимые методы проверки. В итоге мы видим не только россыпь "рекордсменов", но и статистику: как часто встречаются каменистые миры, сколько "горячих Юпитеров", бывают ли системы, похожие на нашу.

"Эта веха знаменует собой десятилетия космических исследований, проводимых с помощью космических телескопов НАСА, — исследований, которые полностью изменили то, как человечество видит ночное небо", — сказал исполняющий обязанности директора Отделения астрофизики Шон Домагал-Голдман.

От "есть ли они вообще?" к "на что они похожи?"

Первые планеты у звёзд, подобных Солнцу, нашли в 1995 году. С тех пор темп ускоряется: лишь три года назад база достигла 5000 подтверждённых миров, а теперь — уже 6000. Причина проста: появились миссии "широкого охвата" (например, Kepler и TESS), выросла чувствительность наземных спектрографов, а алгоритмы обработки стали лучше отделять сигнал планеты от "шума" звезды и атмосферы Земли.

Как ищут экзопланеты: пять подходов простыми словами

1. Транзиты. Планета проходит по диску звезды и "крадёт" крошку света — мы видим кратковременное потускнение. Метод даёт радиус и орбитальный период, иногда — атмосферу (по спектрам).
2. Лучевые скорости. Гравитация планеты "раскачивает" звезду; по смещению спектральных линий измеряют массу (минимальную).
3. Прямая съёмка. Редкие случаи, когда удаётся "погасить" звезду коронографом и увидеть тусклую планету. Таких снимков меньше сотни — звезда обычно ярче планеты в миллиарды раз.
4. Микролинзирование. Гравитация звезды с планетой на переднем плане кратко усиливает свет далёкой звезды — всплеск яркости выдаёт систему даже на гигантских расстояниях.
5. Астрометрия. Невероятно точное измерение "качания" звезды на небе, когда вокруг неё обращаются массивные планеты. Именно таким методом миссия Gaia ЕКА ожидаемо даст тысячи новых кандидатов.

Что уже рассказала статистика

Несмотря на паритет каменистых и гигантских планет в нашей системе, в Галактике каменистые встречаются чаще. Есть и классы, которых у нас нет: "суперземли" (чуть крупнее Земли) и "мини-Нептуны". Встретились горячие Юпитеры на орбитах ближе, чем у Меркурия; миры, вращающиеся сразу вокруг двух звёзд; свободноплавающие планеты без звёзд; лавовые и ультралёгкие "пенопластовые" миры; планеты с облаками из драгоценных камней. Эти примеры важны не красотой, а подсказками о том, как формируются системы и где искать обитаемые зоны.

"Каждый из открытых нами типов планет даёт нам информацию об условиях их формирования и, в конечном счёте, о том, насколько распространены планеты, подобные Земле, и где нам следует их искать", — сказала руководитель Программы исследования экзопланет NASA Дон Гелино.

Сравнение: что дают разные миссии и технологии

Советы шаг за шагом: как "читать" новости об экзопланетах

1. Смотрите на метод. Транзит+лучевые скорости вместе дают плотность, а значит и подсказку о составе.
2. Проверяйте статус. "Кандидат" в архивах (NExScI/NASA Exoplanet Archive) — ещё не "подтверждённая планета".
3. Сравнивайте со Солнечной системой. Радиус в "землях", масса в "нептунах", орбита в "астрономических единицах" — так проще понять реальный масштаб.
4. Ищите данные об атмосфере. Передан ли сигнал JWST? Есть ли признаки водяного пара, CO₂, CH₄? Это не "жизнь", но важные кирпичики.
5. Оценивайте отбор целей. Яркость звезды и расстояние до неё - половина успеха для будущих спектрографов и коронографов.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

Путать "кандидата" с подтверждённой планетой → Завышенные ожидания, разочарования при опровержении → Ждать повторных наблюдений, смотреть на независимые методы.

Делать выводы об "обитаемости" по одному параметру → Неверные интерпретации → Сопоставлять орбиту, спектральный класс звезды, атмосферу и активность.

Считать любой "след воды" доказательством жизни → Ненаучные сенсации → Отделять биосигнатуры от абиогенных механизмов.

А что если…

А что если скрыть свет звезды почти полностью? Задача будущего десятилетия — научиться вырезать блики с контрастом до 10 миллиардов к одному, чтобы на фоне "Солнца" увидеть "Землю". Для этого NASA тестирует коронограф Roman — демонстратор технологий, способный в идеале делать прямые изображения "юпитеров" на земных дистанциях. Следующий шаг — "Обсерватория обитаемых миров" (Habitable Worlds Observatory): продвинутая коронография и, возможно, "звездолёт-тень" (starshade) для ещё более жёсткого подавления света.

"Нам действительно нужна совместная работа всего сообщества, если мы хотим максимально эффективно инвестировать в эти миссии, которые генерируют кандидатов в экзопланеты", — заявила заместитель научного руководителя Архива экзопланет NASA Аврора Кессели.

Таблица "Плюсы и минусы" ключевых методов

FAQ

Почему "6000-я" не имеет имени?
Потому что подтверждения поступают пакетами от разных команд. NExScI фиксирует общий счёт без "юбилейной" таблички.

Почему так мало прямых снимков?
Звезда ярче планеты на 10⁶-10¹⁰ раз; нужно одновременно высокое угловое разрешение и подавление бликов — задача на грани технологий.

JWST уже нашёл "вторую Землю"?
Нет. JWST анализирует атмосферы доступных по яркости и геометрии цельных миров; для землеподобных у солнцеподобных звёзд требуются будущие коронографы/звёздные "тени".

Чем поможет Gaia?
Астрометрия даст массы и орбиты множества планет, особенно на больших дистанциях от звезды — то, что "плохо видят" транзиты.

Мифы и правда

Миф: "обнаружили воду — значит, нашли жизнь".

Правда: вода — необходимое, но недостаточное условие; нужны биосигнатуры и их правдоподобная интерпретация.

Миф: "все экзопланеты — горячие Юпитеры".

Правда: это лишь "легко ловимая" вершина айсберга; статистика показывает обилие суперземель и мини-Нептунов.

Миф: "телескопы видят планеты как шарики, как у нас в учебнике".

Правда: чаще всего это кривые блеска/спектры; изображения — редкость.

3 факта, которые удивляют

1. Некоторые планеты имеют плотность меньше воды — условный "пенопласт": вероятно, большие газовые оболочки и высокая температура.
2. Есть "лавовые миры", где сутки короче земных, а дневная сторона расплавлена до океанов магмы.
3. Планеты могут быть "сиротами" — свободноплавающими, выброшенными из своих систем и идущими через Галактику в одиночку.

Исторический контекст

1995: первая планета у солнцеподобной звезды (лучевые скорости).

2009-2018: Kepler переводит область в "большие данные" — тысячи кандидатов.

2018-н.в.: TESS охватывает яркие ближайшие звёзды, упрощая последующие исследования.

2022-н.в.: JWST подтверждает, что химия атмосфер экзопланет "видна" детально — уже изучены сотни.

2020-е: Gaia добавляет астрометрию, Roman готовит коронограф и "сезон" микролинзирования.

2030-е: ожидаемая "Обсерватория обитаемых миров" — ставка на "Земли у Солнц".

Где здесь "товарные" и прикладные аспекты

Астроспецтехника и сервисы — не про сувениры, а про науку: коронографы, адаптивная оптика, ИК-детекторы, прецизионные спектрографы (echelle), архивы данных (NExScI, MAST), программные пакеты для кривых блеска (Lightkurve) и анализа спектров. Для "гражданских" астрономов — фотометрия транзитов на любительских телескопах, удалённые обсерватории по подписке, доступ к открытым данным JWST/Gaia/TESS.