Экзопланеты в обитаемой зоне - Курсовая работа

Открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды 51 Пегаса, положило начало постоянному росту числа известных экзопланет. В течение следующих десяти лет стало известно, что газовые гиганты широко распространены, что процесс формирования планет может давать удивительное разнообразие конфигураций. Были обнаружены планеты с массами значительно больше массы Юпитера, планеты, движущиеся по высокоэллиптичным орбитам, планеты, вращающиеся на расстоянии менее 10 звездных радиусов, планеты в резонансных многопланетных системах и планеты, вращающиеся вокруг компонентов двойных звездных систем. К моменту первой конференции PPIV было известно 7 или 8 планет (и 17 кандидатов в планеты было оглашено во время слушаний). На 15 марта 2015 года достоверно подтверждено существование 1901 экзопланеты в 1199 планетных системах, из которых в 478 имеется более одной планеты, [1].Если будет открыта жизнь, не требующая воды (например, на основе жидкого аммиака), то это изменит представления о зоне обитаемости: жизнепригодным окажется намного больший объем пространства. Появится понятие зоны обитаемости для каждого типа жизни, и зона, пригодная для водно-углеродной жизни (аналогичной земной), будет лишь частным случаем. Конечно, светимость всех звезд постепенно возрастает, и зона обитаемости от звезды отодвигается, но если это происходит слишком быстро (как, например, в случае сверхмассивных звезд), то планеты пробудут внутри обитаемой зоны недолго, и шанс возникновения на них жизни очень мал. К примеру, пояс астероидов показывает, что рядом с Юпитером отдельные тела не смогли соединиться в планету изза его резонансного действия, и появись юпитероподобная планета между Венерой и Марсом - Земля почти наверняка не смогла бы приобрести свой нынешний вид. В Солнечной системе планеты земной группы расположены внутри, а газовые гиганты - снаружи, но данные по экзопланетам показывают, что эта схема не является универсальной: часто гигантские планеты находятся близко к звезде, разрушая потенциальную зону обитаемости.Планета, расположенная ближе к светилу, чем внутренняя граница обитаемой зоны, будет чрезмерно нагреваться его излучением, в результате чего вода испарится. Расчет положения границ зоны обитаемости и их смещения со временем довольно сложен (в частности, изза отрицательных обратных связей в CNO-цикле, способных сделать звезду более стабильной). Формулы для расстояний до внутренней и внешней границ обитаемой зоны можно получить из уравнений теплового баланса для планет, которые находились бы на этих расстояниях. Запишем уравнение теплового баланса математически в дифференциальной форме, то есть для единичной площади поверхности планеты, когда звезда находится в зените. Можно выразить через температуру звезды и расстояние между звездой и планетой: (1.5) где r - расстояние между звездой и планетой.Чтобы найти границы классической обитаемой зоны, необходимо знать светимость звезды и ее эффективную температуру. Эффективная температура, Те, получается из измеренных критериев спектрального класса и класса светимости. Чтобы получить светимость, L, требуются расстояние до звезды, d, видимая звездная величина, V, и болометрическая поправка, BC. При расчете L по уравнению (1.11) преобладающая неопределенность заключена в расстоянии до звезды, d.Выведем формулу, по которой можно рассчитать расстояние от звезды, на котором энергия излучения звезды, попадающая на планету, равна энергии излучения Солнца, падающей на Землю. С учетом отражательной способности планеты ее освещенность, когда звезда в зените, можно посчитать по формуле: (1.7) Потребуем, чтобы освещенность на экзопланете равнялась освещенности от Солнца на Земле, и найдем расстояние от звезды до экзопланеты: (1.10) где - расстояние от звезды до экзопланеты в астрономических единицах, на котором энергия излучения звезды, попадающая на планету, равна энергии излучения Солнца, падающей на Землю. Это расстояние от звезды до планеты можно назвать радиусом эффективной земной орбиты, если эксцентриситет орбиты невелик.Список потенциально жизнепригодных экзопланет отсортирован по критерию сходства с Землей с использованием индекса подобия Земле, разработанного Лабораторией жизнепригодности планет при Университете Пуэрто-Рико в Аресибо, [8]. Категория масс подразделяется на следующие типы: астероид, меркурий, миниземля, земля, суперземля, нептун и юпитер. Масса представлена в массах Земли, радиус - в радиусах Земли, средний звездный поток планеты (Flux) - в земных потоках (средний звездный поток Земли = 1,0 Fз). 4 Gliese 667 Cc 0.84 0.64-0.62-0.15 0.21 теплая суперземля мезопланета 7.24 подтверждена 2011 11 Tau Ceti e 0.78 0.00-0.92-0.15 0.16 теплая суперземля мезопланета 3.65 не подтверждена 2012В ходе выполнения курсовой работы по теме «Экзопланеты в обитаемой зоне» был рассмотрен ряд вопросов. В первой главе было подробно рассмотрено понятие обитаемой зоны, получены формулы для определения границ обитаемой зоны, определена их зависимость от характеристик родительской звезды.

Содержание

Введение

1. Понятие обитаемой зоны

1.1 Формулы для вычисления границ обитаемой зоны

1.2 Зависимость границ обитаемой зоны от физических характеристик звезды

1.3 Эффективный радиус земной орбиты

2. Экзопланеты в обитаемой зоне

Заключение

Список использованной литературы