为什么找到有人居住的行星是如此复杂

已经发现了超过一千颗系外行星，其中只有31颗是宜居的：



但是您不应该以这个数量来讨好自己-可能会发现，尽管这些行星处于“ 宜居带”，但它们的真实条件（例如我们的金星）可以与估算值有所不同，并排除像我们这样的生活。原因是不可能直接观察位于“宜居区域”的行星，这意味着缺乏关于最重要参数-行星的反照率及其大气成分的可靠数据。如果没有这些参数，对系外行星表面温度的估算将非常粗糙。

但是让我们从一个问题开始，为什么表面温度如此重要？对于类似于地球的生命的起源和存在，需要液态水的存在。因此，应该将存在生命的行星包括在所谓的“宜居区”中，或者以另一种方式，“戈尔德洛克区”是一系列轨道，在这些轨道上，行星表面的温度应在0-100摄氏度的范围内波动。显然，对于小恒星，该区域更靠近恒星，对于大恒星


，该区域更远：比较太阳（黄矮星）和格利赛581（红矮星）的居住区。

自然地，生命也可能来自其他类别的恒星，但它们将不会有令人羡慕的命运-对于A级恒星，恒星的预期寿命将小于5亿年，并且无需谈论生命向复杂形式的任何演化和发展。

M恒星中最小的一类（褐矮星）虽然寿命长达数百亿年，但由于行星必须太靠近恒星才能接收到足够的能量，因此被认为是较差的候选星。这可能会导致潮汐力，导致行星一直旋转，一侧转向恒星（就像我们的月亮一侧转向地球一样），这意味着一侧是永恒的日子，而另一侧是永恒的夜晚。而且，这样的行星将需要非常稠密的大气，以保护其表面上的生命免受恒星辐射的影响。这两个条件同时存在的可能性被认为非常低。


几类恒星-适用于生命行星的主要搜索对象是K类（红矮星）和G类（如我们的太阳）

因此，我们决定在何处寻找什么，现在仍然需要确定-找到我们需要的东西有多困难。如果没有关于反照率和行星大气成分的精确数据（是否存在，是否存在温室效应，以及它对行星的影响），我们将无法准确确定其表面温度。因此，我们需要用我们的仪器来观察地球。

第一颗系外行星于2008年9月14日被双子座天文台的地面8米望远镜捕获-这是1RXS J160929.1-210524 b。在我们看来，这不是行星-它的质量超过木星8倍（地球-甚至是2500倍），并且表面温度为1400摄氏度。在这种情况下，行星包括所有不能支持其核内部热核反应的物体（这至少是木星的12.5质量）。


1RXS J160929.1-210524星和一颗在其轨道上运行的行星。与以前所有关于中子星和双星或三重星系附近行星的壮观照片所签名的都是“在艺术家看来，系外行星的出现”不同，这份朴实的证词是系外行星研究领域的重要一步。

这颗恒星位于距我们470光年的位置，其质量略小于太阳的质量。恒星与行星之间的距离约为330 AU。当然，这并不是这架望远镜的测量范围，最容易找到这样的行星，它在形成之后还没有冷却，并且本身会发出很多光。

下一步已经在2010年1月13日采取-使用甚大望远镜，获得了系外行星HR 8799 c的辐射光谱。行星处于38 AU距他的星星只有130光年。表面温度约为800摄氏度。根据分光光度法的结果，根据结果的解释，在大气中检测到甲烷，以及另外两种物质：氨/乙炔和二氧化碳/氢氰酸。


深蓝色线是HR 8799 c行星的发射光谱，浅蓝色区域是可能的误差范围（这是由于行星的光谱必须与更亮的恒星的光谱“分离”的事实）

如您所见，这些行星几乎完全被“加热”了”，这绝非偶然。自适应光学技术和电子技术的发展使地面望远镜能够取得巨大成功-几乎消除了大气干扰的影响，仅保留了少量的图像“模糊”。


凯克天文台的工作望远镜的照片清晰可见，工作自适应光学系统的激光束，照片中模糊的星星是照片长时间曝光的结果，这是捕获激光束所必需的。

但是今年2.4岁的哈勃（今年已25岁）无法再与地面巨人竞争，达到了10.5米。如您所知，我们的大气几乎不透射红外线，即使在像夏威夷的Keka天文台这样的高空天文台（4145 m），它也可以让您最大程度地利用可见光和近红外光。因此，他们无法直接获得温度约为300 K（与我们一样）的行星的照片-它们的大部分辐射都落在远红外区域，可见部分是一些碎屑。

未来的詹姆斯·韦伯太空望远镜将拥有比哈勃望远镜大2.7倍的反射镜，这意味着它可以看到系外行星的区域将扩大相同的数量。他将能够看到与地面望远镜相同的弱物，最重要的是-“看到”在红外线中发射的行星。这将为寻找适合生活的系外行星迈出巨大的一步。获得此类行星的发射光谱的可能性将使我们有机会从温度的“估计”转变为精确的测量。这是进行合适的行星搜索的主要因素。


现有和设计的最大的望远镜，包括其启用日期。望远镜第一次拍摄到系外行星（双子座北和南）位于中心，一个位于另一个上方（蓝色和绿色）。进行第一次光谱分析的望远镜（超大型望远镜）如下。未来的望远镜：詹姆斯·韦伯太空船从底部到底部，地面望远镜从底部到顶部：麦哲伦巨型望远镜，欧洲超大型望远镜，三十米望远镜。规模人是右下角。

phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog适用于生活的
系外行星目录www.gemini.edu/sunstarplanet系外行星的第一张照片
系外行星HR 8799 c的空间分辨光谱。M. Janson，C.Bergfors，M.Goto，W.Brandner，D.Lafreniere有关系外行星第一次光谱分析的文章

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384847/