Экзопланеттер: ашылу тарихы және қазіргі жетістіктері

Әлем-жұлдыздар мен планеталар ғана емес. Бұл айтарлықтай көп: ақылға қонымды өмір бесігі, әлемдік ақыл, жалпы бәрі.

Біз әлемнің деп аталатын мұхиттағы тамшы ғана емес. Бірақ бұл тамшы бүкіл жер мұхитында жоғалып кеткен жоқ, ол әлемнің барлық жіптерімен мүлдем байланысты, бұл тамшы әлемнің барлық нәрселеріне әсер етеді.

Жер өркениеті әлемдегі жалғыз емес. Олардың шексіз жиыны. Олар дамудың әртүрлі деңгейлерінде. Олар біздің дамуымыздан озып, басқалары артта қалып отыр. Бірақ бізде бір жаратушы бар-әлемдік ақыл.

Әлемнің даму заңдары (соның ішінде жер) анықталған. Басқа заңдарды біз ойлап таба алмаймыз. Бірақ біз қалыпты өмір сүргіміз келсе, осы заңдарға сәйкес өз өмірімізді (экономиканы, өнеркәсіпті қоса алғанда) құра аламыз және қажет. Ал ол үшін оларды білу керек.

Ғаламды зерттеу 21 ғасырдың ғылыми ізденістерінің ең қызықты беттерінің бірі болады.

Экзопланеттер

Егер ежелгі жер ғаламның орталығы деп есептесе, онда бүгінгі күні космологтар Жер ғаламшарының бірегейлігі туралы мәселені бірнешеге бөлуді ұсынады: Күн жүйесінен тыс планеталар бар ма?; күн сәулесіне ұқсас планеталық жүйелер бар ма?; «жер тәрізді» планеталар бар ма?

Күн жүйесіне жатпайтын өзге ғаламшарлар әдебиетте экзопланеттермен болды. Грек консолі «экзо» білдіреді «тыс», «сыртында». Мұндай ғаламшардың балама атауы бар – толықпай планета (extrasolarplanet).

Күн жүйесінің ғаламшары жарықты қоршаған тегіс газ-шаң бұлттарынан пайда болды. Қазіргі бағалау бойынша шамамен 60 мил қажет болды. Нәтижесінде ғаламшардың қалыптасуына келген заттың шоғырланғанына 20 жыл. Күн айналасында шамамен бір жазықтықта айналатын планетаның екі негізгі тобы бөлінеді. Орташа тығыздығы бар бірінші топқа (шамамен 5 г/см3 ) Меркурий, Венер, жер және Марс жатады. Екінші топ ғаламшардан тұрады: Юпитер, Сатурн, Уран және Нептун, олардың орташаланған тығыздығы шамамен 1,4 г/см3 құрайды . Плутон аталған топтардың ешқайсысына жатпайды және ғарыш коллизияларының әртүрлі түрлерінің нәтижесінде күннің гравитациялық өрісі аспан жолында «кіріккен» бөтен ғарыш денесінің әсерін құрайды.

Күн жүйесінің ғаламшарының көпшілігінің түзілуінің бірыңғай сипатының маңызды дәлелі-олардың бір бағытта баяу айналатын күн айналасында іс жүзінде бір жазықтықтағы бір бағыттағы қозғалыстары болып табылады.

2003 жылдың 14 қарашасына түнде Күн жүйесінің планетасының шекарасы қалай ауыстырылса да, оны енді Плутонның орбитасымен салыстырғанда күннен үш есе алыс өткізуге болады. Қажылық обсерваториясының астрономдары (АҚШ, Калифорния штаты) Седна атауын алған көктегі денені тапты – теңіздің эскимолық богиниінің құрметіне. Ершіктің диаметрі 1700 км – ден кем және Марспен бірге-олар Күн жүйесіндегі ең қызыл боялған планеталар. Оның бетіндегі Температура -240°с аспайды. Ол күнге 10 мың 500 жылда бір рет жақындап келеді, және ұзақ емес. Сонымен қатар, бұл нүктеде (перигелия) шамамен 80 а.е. күннен, яғни, күннен 80 есе алыс.

Планетоид ретінде қарастырылатын Седнаны ашу ерекше оқиға емес. Планетоиды жылына бірнеше рет ашады. Алайда, Күн жүйесіндегі мұндай ірі денелерді Плутонның бар екендігі туралы белгілі болған кезде 1930 жылдан бері таппады. Және Седна жалпы Жарық айналасына айналғандықтан, оны Күн жүйесінің планетасының тең құқылы (бірақ қолданылмайтын) туысы ретінде қарастыруға болады.

Седна осінің айналасында толық айналым 20-30 Жер күні жасайды. Тек Меркурий мен Венера баяу айналады (олар өздерінің айналуында оларға жақын күннің гравитациялық күшімен баяулайды). Алдағы 72 жылда Седна күнге жақындап, тиісінше, бәрі жарқын болады. Ал содан кейін өзінің эллипстік орбитасы бойынша Күн жүйесінің шеткі қуатына шығарылады.

Сол уақытта Күн жүйесі планетасының белдеуін ресми түрде кеңейту әлі болған жоқ. Халықаралық астрономиялық одақ (LAU) планетаның ең аз мөлшерін анықтау үшін жұмыс тобын құрды. Сонымен қатар астрономдардың екі тобы(Испан және американдық) Плутоннан үлкен болуы мүмкін жаңа нысанның ашылғаны туралы жариялады. Оның орбитасының көп бөлігі Плутоннан әлдеқайда алыс жатыр, және ол Нептунға қарағанда күнге жақындамайды.

Жалпы, оқиғалардың мұндай дамуы Күн жүйесі деген не? Тоғыз планетадан және олардың серіктерінен басқа (астероидтар мен кометалардың мириадалары) қазіргі уақытта Күн жүйесінің бір бөлігі ретінде Койпер белбеуі мен Оорт бұлты да қарастырылады.

Койпер белдеуі-Нептун орбитасының артынан 30-дан 100 а-ға дейін жатқан көктегі сала.е. күн, астероидтар және комет ядроларының типтес объектілері. 1951 жылы американдық астрон Джерард Койпер (1905 — 1973) осындай құбылыстың болуы туралы болжам айтты. Бірақ тек 1922 жылы диаметрі шамамен 280 км болатын Қойпер белдеуінің бірінші объектісі ашылды. Қойпер белдеуінің ірі нысандарының қатарына Квавар, Иксион, Варуна, Хаос және Седна сияқты аспан денелері жатады. Ғалымдардың бағалауы бойынша, кем дегенде, диаметрі 100км астам Төспер белдеуінің 35 мың нысаны болуы мүмкін. Барлық осы нысандар-алыс жабайы жануарлар емес. Олар, қазіргі заманғы көзқарасқа сәйкес, барлық Күн жүйесі қалыптасқан газ тозаңды тұмандықтың «бүлінген» қалдықтары болып табылмайды. Зерттеушілер күтуде, олардың химиялық құрамы мен кеңістікте таралуын зерттеу Күн жүйесі эволюциясының ерте кезеңдерінің моделін іздеу үшін маңызды мәліметтер береді.

Оорттың бұлты (1950 жылы голланд астрономы Яна Оорттың аты бойынша Күн жүйесі 20000-ден 200000 а-ға дейінгі қашықтықта орналасқан кометалық денелердің алып бұлтымен қоршалған.е. жер бетінен) — претопланетті денелердің сфералық формасының, Күннің пайда болу дәуірінің қалдықтарының және Күн жүйесінің ішкі денелерінің жиналуы. (Ян Оорт бірінші болып Құс Жолы тұтас екенін дәлелдеді.) Бұлтты құрайтын шағын денелер (олардың шамамен Юпитердің массасына тең жалпы салмағы бар триллионнан артық болуы мүмкін), баяу, миллиондаған жыл кезеңі бар Күн айналасында айналады. Бұл жерден, Оорттың бұлтынан Күн жүйесіне олардың кейбір құраушы денелері – тас және мұз сынықтарының жиналуы кіреді. Күнге жақындаған сайын олар қыздырыла бастайды, нәтижесінде газ ағысының пайда болуы болып табылады. Мұндай нысандар ұзақ периодтық кометалар деп аталады. Қазіргі уақытта Оорт бұлты күннен 20-дан 50 мыңға дейінгі астрономиялық бірлік қашықтықта, яғни Күн жүйесінің алыс шекарасында орналасқан.

Жақында Италияның Паду қаласындағы Халықаралық астрономиялық конференцияда Луизиана штатының университетінің атақты американдық ғалым Джон Матезе математикалық есептермен бекітілген гипотезаны ұсынды. Зерттеушінің пікірінше, бұлт ішінде Юпитерден 1,5 — 6 рет массивті Күн жүйесінің «шынайы» оныншы планетасы жасырылады және 25 мың а қашықтықта күн айналасына айналады.е. (шамамен 0.4 жарық жыл), 4 – 5 миллион жыл ішінде бір айналым жасайды.

Бірақ, ең сенсациялық, бұл гипотезаға сәйкес, бұл «көрінбейтін» Күн жүйесі планетасының қарама-қарсы қозғалысына қарай өз орбитасы бойынша қарау керек. Мұндай орбита тұрақсыз және онда Күн жүйесі пайда болған уақыттан бастап күннің жанында қалып қоймас еді. Бірақ бұл дегеніміз, Күн жүйесінде мұндай планета кейінірек пайда болды және оқиға еркін күнмен «басып алған» панасыз «ғаламшарды ғарышта болды.

Астрономияның маңызды міндеттерінің бірі-белгілі бір жұлдыз айналасында планеталық жүйелердің қалыптасу процесін түсінуге қол жеткізу болып табылады. Ғаламшардың құрылуы өте сирек құбылыс емес. Күн тәртібінде — «жаңа» ғаламшардың өлшемдерін белгілеу, олардың орбиталары мен т. б. анықтау. Олар планеталарды қалыптастыру үшін материал жеткізеді. Бірақ бірнеше жағдайларда ғана мүмкін болғанша, ұсақ, кернеулі шаң бөлшектерінен тұратын өте әлсіз жарқырайтын дисктерді тану.

Планеталардың пайда болу барысы туралы қазіргі заманғы түсініктер бойынша олардың ядросы қатты планетезимальдан (дала бөлшектерінің жабысқан кесектерінен) қалыптасады. Ядроның массасы белгілі бір сыни мәнге жеткенде, ғаламшардың массасы жоғары жылдамдықпен болатын жұлдызаралық газды жерсіндірудің нәтижесі ретінде тез өсе бастайды. Бұл процесс протопланет дискінің сыртқы аймақтарынан оның орталығына ғаламшардың көшіп-қонуына да ықпал етеді.

Жер түріндегі планеталар негізгі массасы газ құраушысына тиесілі алып ғаламшардан әлдеқайда аз массаға ие.

Планетаның қалыптасуының басында қыздырылған денелер болды. Жер қойнауы, оның ішінде Жер қойнауы, қазір Цельсий бойынша мың градус температураға ие. Жер беті суыған кезде жер бетінде көретінімізге және жер тәрізді планеталарда байқайтынға ұқсас бет бедері пайда болады. Ал «біздің» Юпитер оның жер қойнауында термоядролық реакциялар басталуы үшін жұлдызға дейін «дотянул» емес, оны жұлдыз етіп жасады.

Экзопланет болу мүмкіндігі ұзақ уақыт бойы айыпталады. Американдық астрон Эдуард Барнард 1916 жылда жұлдыздың қозғалуына әсер ететін планетаны ашқанын болжады. Кейіннен, бұл жұлдыз Альфа Кентавр жүйесінен кейін күннен алыста екінші орында тұр, бірақ планетада әлі жоқ.