Էկզոմոլորակ

էկզոմոլորակ(գազային հսկա)՝ նկարչի պատկերացմամբ:

Տեսականորեն գոյություն ունեցող էկզոմոլորակ(2 արբանյակներով ծով-մոլորակ) նկարչի պատկերացմամբ

Gliese 581d էկզոմոլորակը նկարչի պատկերացմամբ

Էկզոմոլորակ (հունարեն՝ ἔξω, exō՝ դուրս, դրսից) կամ արտաարեգակնային մոլորակ, Արևից տարբերվող աստղի շուրջ պտտվող մոլորակ:

Երկար ժամանակ այլ աստղերի մոտ գտնվող էկզոմոլորակների հայտնաբերումը դժվարին խնդիր էր հանդիսանում, քանի որ մոլորակները չափազանց փոքր են և դժվար նշմարելի աստղերի համեմատ, իսկ իրենք՝ աստղերը, Արևից բավականաչափ հեռու են գտնվում(ամենամոտը 4.24 լուսատարի հեռավորության վրա է գտնվում):

Առաջին էկզոմոլորակները հայտնաբերվել են 1980-ական թվականներին:

Հիմա էկզոմոլորակների հայտնաբերման գործընթացը բավական հեշտացել է շնորհիվ կատարելագործված տեխնոլոգիաների:

2016 թվական հոկտեմբերի 5-ի տվյալներով հաստատապես հայտնվում է 2650 մոլորակային համակարգում գտնվող 3533 էկզոմոլորակի գոյության մասին, ընդ որում 595 մոլորակային համակարգերում կա մեկից ավելի էկզոմոլորակ: Հարկ է նշել, որ թեկնածուների քանակը զգալիորեն ավելի մեծ է: Այսպես, 2015 թվականի հունվարին «Կեպլեր» նախագծի օգնությամբ թվարկվում էր ավելի քան 4175 մոլորակ, բայց կարգավիճակի ստացման համար անհրաժեշտ է ոչ երկրային դիտակներով կատարվող կրկնակի գրանցում:

Ընդհանուր հաշվով Ծիր Կաթինում հաշվվում է 100 միլիարդ էկզոմոլորակ, որոնցից 5-20 միլիարդը, հնարավոր է, երկրանման մոլորակներ են: Ներկայումս գոյություն ունեցող հաշվարկներով արեգակնանման աստղերի 34%-ի բնակելի գոտում կան Երկրի հետ համեմատելի մոլորակներ:

Արեգակնային համակարգից դուրս կա Երկրին շատ նման 216 մոլորակ:

Հայտնաբերված էկզոմոլորակների մեծ մասի ուսումնասիրման համար կիրառվում է դիտարկման անուղղակի մեթոդներ: Էկզոմոլորակների զգալի մասը գազային հսկաներ են և շատ ավելի նման են Յուպիտերին, քան Երկրին: Բնականաբար դա բացատրվում է ուսումնասիրման մեթոդների սահմանափակությամբ(ավելի հեշտ է հայտնաբերել կարճ պարբերական զանգվածային մոլորակները):

Հայտնաբերման պատմություն

Տարբեր մեթոդներով հայտնաբերված մոլորակների քանակը:

Էկզոմոլորակների հայտաբերման անիմացիոն ժամանակագրություն: Կետի գույնը համապատասխանում է հայտնաբերման մեթոդին: Հորիզոնական առանցքը մոլորակի մեծ կիսաառանցքի երկարությունն է: Ուղղահայաց առանցքը մոլորակի զանգվածն է: Որպես համեմատություն սպիտակ կետերով նշանակված են արեգակնային համակարգի մոլորակները:

Պատմականորեն առաջին հայտարարությունը էկզոմոլորակների գոյության մասին կատարել է Մադրասի աստղադիտարանի(անգլ.՝ East India Company’s Madras Observatory) աստղագետ կապիտան Ջեյկոբը (անգլ.՝ Capt. W. S. Jacob) 1855 թվականին:

Էկզոմոլորակների հայտնաբերման առաջին փորձերը կապված էին մոտակա աստղերի դիտարկման հետ: Դեռ 1916 թվական Էդուարդ Բերնարդը հայնտաբերեց կարմիր աստղ, որը այլ աստղերի նկատմամբ արագ տեղաշարժվում էր երկնքում: Աստղագետները այն անվանեցին Բերնարդի լողացող աստղ:

Այն մեզ ամենամոտ աստղերից մեկն է, որի զանգվածը շուրջ 7 անգամ փոքր է Արեգակի զանգվածից:

1960-ական թվականների սկզբին Պիտեր Վան դը Կամպը հայտարարեց, որ գտել է Բերնարդի աստղի արբանյակներից մեկը, որի զանգվածը մոտավորապես հավասար էր Յուպիտերի զանգվածին: Բայց 1973 թվականին Ջ. Գեյտվուդը պարզեց, որ Բերնարդի աստղը շարժվում է առանց տատանումների, հետևաբար, չի կարող ունենալ զանգվածային մոլորակներ:

1980-ակամ թվականների սկզբին աստղագետների շատ խմբեր սկսեցին պարբերաբար չափել Արևին մոտ գտնվող աստղերի արագությունները, էկզոմոլորակների հայտնաբերման համար օգտագործելով բարձր ճշգրտություն ունեցող սպեկտրաչափեր:

Առաջին էկզոմոլորակները 1991 թվականին հայտնաբերվել է նեյտրոնային աստղի (PSR 1257+12) մոտ աստղագետ Ալեքսանդր Վոլչանի կողմից: Այդ մոլորակները ճանաչվեցին երկրորդական, այսինքն առաջացել են գերնոր աստղի պայթյունից հետո:

1995 թվականին աստղագետներ Միշել Մայորը և Դիդյե Կելոսը մեծ ճշգրտություն ունեցող սպեկտրաչափի օգնությամբ նկատեցին 51 Պեգաս աստղի տատանումները 4.23 օր պարբերությամբ: Մոլորակը, որն առաջացնում էր այդ տատանումները, հիշեցնում էր Յուպիտերին, բայց գտնվում էր աստղի անմիջական հարևանությամբ:

Աստղագետների մոտ ընդունված է այդպիսի մոլորակներն անվանել «տաք յուպիտերներ»:

2004 թվականին ստացվել է 2M1207 շագանակագույն թզուկի մոտ գտնվող էկզոմոլորակի թեկնածուի ենթակարմիր ճառագայթներով առաջին պատկերը:

2008 թվականի նոյեմբերի 13-ին առաջին անգամ հնարավոր եղավ ստանալ միանգամից 3 մոլորակ ունեցող մոլորակային համակարգի պատկերը:

Մոլորակները պտտվում էին Պեգաս համաստեղությունում գտնվող HR 8799 աստղի շուրջ:

2008 թվական նոյեմբերի 13-ին առաջին անգամ հնարավոր եղավ նաև ուղղակի դիտումներով նկատել Ֆոմալգաուտ Բ մոլորակը, որը պտտվում էր Ֆոմալգաուտ աստղի շուրջ:

2011 թվականին Նոտր Դամի համալսարանից Դևիդ Բենեթը(Ինդիանա, ԱՄՆ) 2006-2007թ թվականների ընթացքում Նոր Զելանդիայում գտնվող Մունտ Ջոն համալսարանական աստղադիտարանում 1.8 մետրանոց դիտակի օգնությամբ կատարված դիտարկումների հիման վրա հայտարարեց 10 միայնակ յուպիտերանման էկզոմոլարկների գոյության մասին, որոնցից երկուսը հնարավոր է հանդիսանում են մոտակա աստղերի մեծ ուղեծրային արբանյակներ:

2011 թվականին դեկտեմբերին Կեպլեր աստղադիտակի օգնությամբ բնակելի գոտում հայտնաբերվեց առաջին գերերկիրը՝ Կեպլեր 22 Բ-ն:

2011թ. դեկտեմբերի 20-ին Կեպլեր աստղադիտակի օգնությամբ Կեպլեր 20 աստղի մոտ հայտնաբերվեցին ևս 2 էկզոմոլորակներ, որոնցից մեկի՝ Կեպլեր 20 Ե-ի, զանգվածը համեմատական էր Երկրի զանգվածին(շառավիղը՝ 0.87 Երկրի շառավիղ, զանգվածը՝ 0.39-1.67 երկրային զանգված), իսկ մյուսը՝ Կեպլեր 20 Ֆ-ն, ուներ 0.045 Յուպիտերյան զանգված և 1.03 երկրայի շառավ:

2012 թվականի փետրվարի 22-ին Հարվարդ-Սմիթսոնյան աստղագիտական կենտրոնի գիտնականները Երկրից 40 լուսատարի հեռավորության վրա հայտնաբերեցին առաջին էկզոմոլորարկը՝ GJ 1214 b, որը, ենթադրաբար, հանդիսանում էր մոլորակ-օվկիանոս: Վերջին ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ GJ 1214 b-ն ունի ջրածնահելիումային մթնոլորտ, առկա է մեթանի ցածր մակարդակ: Հայտնաբերվեց ամպերի առկայություն 0.5 բար ճնշումով, որը չի համընկնում ջրային գոլորշիներով հագեցած մթնոլորտի հատկությունների հետ: Կարմիր գաճաճի շուրջ պտտման պարբերությունը 38 ժամ է, հեռավորությունը՝ շուրջ 2 միլիոն կիլոմետր: Մակերևույթին ջերմաստիճանը մոտավորապես 230 °C է:

2015 թվականին հայտնաբերվել է էկզոմոլորակ, որը նման է երիտասարդ Յուպիտերին:

Էկզոմոլորակների հայտնաբերման ծրագրեր և գործիքներ

Kepler 6 աստղից երկիր հասած լույս ինտենսիվության կորը, փոփոխությունը պայմանավորված է Kepler 6b աստղի ծածկմամբ էկզոմոլորակի կողմից: Դիտումները կատարվել են «Կեպլեր» աստղադիտակով

Աստղագիտական արբանյակներ

• COROT (ESA) — մասնագիտացված 30 սմ-ոց ուղեծրային տիեզերական աստղադիտակ, որը նկարում է էկզոմոլորակների փայլուն կորերը: Գործարկվել է 2006 թվականի դեկտեմբերի 27-ին: Ենթադրվում էր նրա օգնությամբ հայտնաբերել երկրատիպ տասնյակ մոլորակներ:

2010 թվականի մարտին COROT-ը հայտնաբերել է յոթ էկզոմոլորակ և մի գորշ թզուկ։

• "Կեպլեր" (NASA) — Շմիդտի համակարգով աշխատող(հայելիների տրամագծերը մոտավորապես՝ 0,95 մ) տիեզերական աստղադիտակ: Կարող է միաժամանակ հետևել 100 հազար աստղերի: Ենթադրվում էր Կեպլերի օգնությամբ հայտնաբերել 50 երկրանման մոլորակ և 600 մոլորակ, որոնք չափերով 2.2 անգամ գերազանցում են Երկրին: «Կեպլեր»-ը Արևի շուրջ պտտվում է 1 աստղագիտական միավոր շառավիղ ունեցող ուղեծրով: 2013 թվականի մայիսին աստղադիտակը դուրս հանվեց գործածությունից: Այդ ժամանակ «Կեպլեր»-ը հավաստիորեն հայտնաբերել էր 132 էկզոմոլորակներ: Արտաարեգակնային մոլորակների թեկնածուների քանակը անցնում էր 2740-ը:
• Gaia — տիեզերական աստղադիտարան: Բացի հիմնական նպատակներից (մեր Գալակտիկայի եռաչափ քարտեզի կառուցում), ենթադրվում էր հայտնաբերել ավելի քան 10 հազար էկզոմոլորակ: Ուղեծիր էր դուրս բերվել 2013 թվականի դեկտեմբերի 19-ին:

Երկրային աստղադիտարաններ

Դիտման տարանցիկ մեթոդ

• SuperWASP — ամենահաջողված ոչ երկրային աստղադիտարաններից մեկը: Այս մեթոդով 2012 թվականին բացահայտվել է ավելի քանի 70 էկզոմոլորակ: Բաղկացած է 2 աստղադիտարաններից՝ SuperWASP-North, որը գտնվում է Պալմա կղզու Ռոքե դե Լոս Մուչաչոսում(Կանարյան կղզիներ) և Հարավաֆրիկյան հանրապետության աստղադիտարան:
• HATNet նախագիծ — 6 ավտոմատ աստղադիտակներից կազմված համակարգ, որոնցից 4-ը գտնվում են Արիզոնայի Ֆրեդի Լուորենսի անվան աստղադիտարանում, 2-ը՝ Հավայան կղզիներում գտնվող Սմիթսոնյան աստղաֆիզիկական աստղադիտարանում: Հայտնաբերվել է ավելի քան 33 էկզոմոլորակ:

Դիտման լուսային արագությունների մեթոդ(դոպլերյան մեթոդ)

• HARPS — բարձր ճշգրտությամբ սպեկտրաչափ, որը տեղադրվել է 2002 թվականին Չիլիում գտնվող Լա Սիլյա աստղադիտարանի 3.6 մետրանոց դիտակի վրա: Ուսումնասիրությունները կատարվում են լուսային ճառագայթների արագությունների մեթոդով: ESO-ի մաս է հանդիսանում:
• Կեկա աստղադիտարան — աշխարհում 2 խոշորագույն հայելային դիտակներից կազմված աստղադիտարան: Սկզբնական հայելիների(յուրաքանչյուր աստղադիտակում 3-ն են) տրամագիծը 10 մետր է:

Գործող նախագծեր

• PEGASE —նախատեսվում էր 2010-2012 թվականների համար:
• TESS — հաստատվել է: Մեկնարկը կայացել է 2017 թվականին:
• EChO — նախագծի տեսական մշակման փուլում է: Հաստատման դեպքում մեկնարկը սպասվում է 2022 թվականին:
• Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope (ATLAST) - մեկնարկը 2025 թվականից հետո: Տիեզերական կարևոր նախագծերի թվում է երկրային աստղադիտարանների զարգացման խնդիրը:

Էկզոմոլորակների որոնման մեթոդներ

• 1. Դոպլերի մեթոդ—աստղի անկյունային արագության որոշման մեթոդ: Այն ամենատարածված մեթոդն է: Դոպլերի մեթոդի օգնությամբ հնարավոր է հայտնաբերել Երկրի զանգվածից մի քանի և ավելի անգամ մեծ մոլորակներ, որոնք գտնվում են աստղին շատ մոտ և մոլորակ-հսկաներ, որոնք պտտվում են իրենց աստղի շուրջ 10 և ավելի տարի պարբերությամբ: Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս պարզել անկյունայի արագության տատանման պարբերությունը «աստղ-միայնակ մոլորակ» զույգի համար, մոլորակի զանգվածը, էքսցենտրիսիտետը և էկզոմոլորակի զանգվածի ստորին սահմանը՝ $M_{j}\sin \alpha$: Մոլորակի ուղեծրային հարթության և դեպի Երկիր ուղղության կազմած $\alpha$ անկյունը արդի մեթոդները հնարավորություն չեն տալիս չափել: Այս մեթոդով 2011 թվականին գրացվել է 647 մոլորակ:
  2. Տարանցիկ մեթոդը կապված է աստղի ֆոնի վրա մոլորակի հայտնվելու հետ: Այդ պահին աստղի լուսավորությունը նվազում է: Մեթոդը հնարավորություն է տալիս պարզել մոլորակի չափերը, իսկ Դոպլերի մեթոդի զուգորդման հետ հնարավոր է լինում պարզել նաև մոլորակի խտությունը: Տեղեկություններ է տալիս մթնոլորտի առկայության և կազմության մասին: Հարկ է նշել, որ այս մեթոդով հնարավոր է հայտնաբերել միայն այն մոլորակները, որոնց պտտման ուղեծրերը գտնվում են դիտման կետի հետ նույն հարթության մեջ: 2011 թվականի նոյեմբերի դրությամբ հայտնաբերվել է 185 մոլորակ:
  3. Գրավիտացիոն միկրոոսպնյակավորման մեթոդ: Դիտարկվող օբյեկտի(աստղ, գալակտիկա) և Երկրի վրա գտնվող դիտորդի միջև պետք է լինի այլ աստղ(այն ոսպնյակի դեր է կատարում), որը իր գրավիտացիոն դաշտի շնորհիվ կֆոկուսացնի դիտարկվող աստղային համակարգից առաքվող լույսը: Այս մեթոդի կիրառությունները խիստ սահմանափակ են: Մեթոդը զգայուն է փոքր զանգված ունեցող մոլորակների դեպքում: 2011 թվականի սեպտեմբերի դրությամբ հայտնաբերված է 13 մոլորակ:
  4. Աստղաչափական մեթոդ: Մեթոդը հիմնված է մոլորակի գրավիտացիոն դաշտի ազդեցությամբ աստղի սեփական շարժման փոփոխության ուսումնասիրման վրա: Աստղաչափության միջոցով պարզվել են մի շարք էկզոմոլորակների զանգվածները, մասնավորապես՝ Էպսիլոն Էրիդանա Բ-ի: Այս մեթոդի ապագան կապված է SIM-ի հետ:
  5. Պուլսարների ռադիոդիտում: Եթե պուլսարի շուրջ պտտվում են մոլորակներ, ապա ճառագայթված ազդանշանը ուն տատանողական բնույթ: Հզոր ճառագայթումները տարածության մեջ առաջացնում են կոնական մակերևույթներ: Եթե այդպիսի մակերևույթի վրա հայտնվում է Երկիրը, ապա հնարավոր է գրանցել ճառագայթումը: 2010 թվականի մարտի դրությամբ 2 պուլսարերի մոտ հայտնաբերվել է 5 մոլորակ:
  6. Ուղղակի դիտում: Գոյություն ունի էկզոմոլորակների պատկերի ստացման ուղղակի մեթոդ, որը հիմնված է աստղից դեպի մոլորակ եկող լույսի մեկուսացման վրա: Այս մեթոդի կիրառման վառ օրինակ է HR 8799 մոլորակային համակարգի 4 մոլորակների հայտնաբերումը: Մեթոդը լավ աշխատում է ջերմ և իրենց աստղերից բավականաչափ հեռացված մոլորակների համար(~ 10-100 ա. մ.): Այդպիսի մոլորակները ջերմ են իրենց առաջացումից հետո մնացած ջերմության հաշվին: Այդ պատճառով մեթոդը լավ կիրառելի է երիտասարդ մոլորակների դեպքում: Ենթադրվում է, որ Ջեյմս Ուեբբի անվան տիեզերական աստղադիտակը 6.5 մետրանոց հայելու շնորհիվ ոչ միայն կկարողանա ուղղակի դիտումներով հայտնաբերել էկզոմոլորակներ, այլ կկարողանա մանրամասն ուսումնասիրել մոլորակների մթնոլորտային բաղադրությունը:

Էկզոմոլակների դասեր

Ըստ Սուդարսկու դասակարգման առանձնացվում են էզկոմոլորակների հետևյալ տեսակներ.

• I. Գազային էկզոմոլորակներ՝
  • սառը յուպիտեր;
  • տաք յուպիտեր;
  • փուխր մոլորակ;
  • սառը նեպտուն;
  • տաք նեպտուն;
  • հելիումային մոլորակ;
  • ջրային հսկա;
  • սառցե հսկա;
  • գերծանր յուպիտեր;
  • էքսցենտրիկ յուպիտեր;
• 2. Երկրի տիպի էկզոմոլորակ
  • գերծանր երկիր;
  • մեգա երկիր;
  • մինի երկիր;
  • օվկիանոսային մոլորակ;
  • քթոնիկ մոլորակ;
  • միջուկազուրկ մոլորակ;
  • երկաթյա մոլորակ
  • ածխածնային մոլորակ
  • լավային ծածկույթով մոլորակ;
  • անապատային մոլորակ:

Գոյություն ունեն էկզոմոլորակների կատալոգներ, այդ թվում նաև կազմված ՆԱՍԱ-ի կողմից, և էկզմոլորակների եվրոպական հանրագիտարան:

Արտաքին հղումներ

• The Extrasolar Planets Encyclopaedia (անգլ.)