Экзопланеты: рождение, жизнь и смерть 17/18

Исследования экзопланет — едва ли не саммая бурно развивающаяся
область астрофизики.
Первые объекты этого типа начали открывать лишь в 90-е гг., и
современный поток новых результатов очень велик.
Обнаруживаются интереснейшие экземпляры, ставящие перед учеными новые загадки.

В курсе об экзопланетах мы рассмотрим методы исследований и полученные результаты. Начнем с рассказа о том, как экзопланеты открывают, затем поговорим о ряде интересных и важных примеров. После этого перейдем в обсуждению внутреннего строения экзопланет, а затем — к моделям их формирования.
В завершение курса обсудим методы поиска обитаемых планет.

Лектор:

xTzFx_croper_ru

Попов Сергей Борисович, доктор физико-математических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник ГАИШ МГУ, лауреат (2016 год) премии «За верность науке» Министерства образования и науки РФ в категории «Популяризатор года».

План курса:

1. Экзопланеты: как открываем и изучаем. Часть 1

В первой лекции курса мы начнем рассматривать, как открывают и исследуют экзопланеты. В начале мы рассмотрим два основных метода обнаружения: метод лучевых скоростей и метод транзитов. Именно эти два метода привели к обнаружению тысяч экзопланет, в том числе в зонах обитаемости. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. В целом, они хорошо дополняют друг друга. Некоторые аспекты методов мы попробуем разобрать на уровне формул, так что захватите блокноты и ручки.

2. Экзопланеты: как открываем и изучаем. Часть 2

На второй лекции мы продолжим рассматривать методы открытия экзопланет. Основное внимание мы уделим транзитам — прохождениям планет по дискам звезд. На сегодняшний день этот метод дал наибольшее количество открытых планет (почти 3000) и наибольшее количество кандидатов в экзопланеты. Все это, в первую очередь, благодаря работе спутника Кеплер. Но через год полетят спутники TESS и CHEOPS — так что рекорды Кеплера, видимо, долго не продержатся. После обсуждения обнаружения транзитных планет мы перейдем к другому важному методу — гравитационному микролинзированию, — и обсудим, в чем состоит значимость этого способа. Хотя с его помощью пока обнаружено лишь около сотни планет, тем не менее, он по праву входит в тройку основных методов, дополняющих друг друга и позволивших за относительно короткий период составить адекватное представление о демографии экзопланет в нашей Галактике.

3. Кунсткамера экзопланет

В третьей лекции мы займемся перечислением и разбором множества отдельных результатов, полученных при изучении экзопланет. Перед нами предстанет «зоопарк» этих объектов, включая как типичные, так и весьма экзотические образцы. Это подготовит нас к дальнейшему подробному обсуждению внутреннего строения, формирования и эволюции экзопланет, чем мы будем заниматься на последующих трех лекциях.

4. Из чего сделаны планеты

Лекция посвящена внутреннему строению экзопланет. Кратко, варианты основных компонент планет можно описать тремя словами: камни, лед и газ. Под «камнями» в первую очередь имеется ввиду сочетание таких элементов как железо, кислород, магний, сера и некоторых других. Льды бывают самыми разными (замерзший аммиак, углекислота и др.), но доминирует — водяной. Газы — это в первую очередь водород и гелий, которых больше всего во вселенной. Мы начнем с разговора о планетах Солнечной системы. Затем перейдем к данным по экзопланетам. И, наконец, если останется время, обсудим атмосферы экзопланет.

5. Экзолуны и образование планет

На очередной лекции курса мы рассмотрим две темы. Во-первых, поговорим о спутниках экзопланет — экзолунах. Пока ни одного такого объекта не обнаружили, хотя искали, и даже есть один кандидат. Во-вторых, и это будет будет более обстоятельный и длинный разговор, займемся вопросом формирования планет. Поговорим о протопланетных и остаточных дисках. Попытаемся понять, почему планеты бывают именно такими, какими мы их наблюдаем: например, почему трудно сделать легкую газовую или тяжелую каменную планету. Наконец, обсудим, как планеты могут блуждать по диску,в котором они образуются, существенно меняя свое положения, чаще всего подбираясь очень близко к своей звезде.

6. Формирование Солнечной системы

Ни про какую планетную систему мы не знаем столько, сколько про нашу, Солнечную. Поэтому ее образование описать гораздо сложнее! Слишком много деталей: параметры планет и их орбиты, детали распределения малых тел, соотношение составов разных тел, напрямую измеренные возраста и т.д. и т.п. Это все требует довольно детальных моделей. На протяжении последних 12 лет в этой области был достигнут заметный прогресс. Мы начнем с обсуждения того, как определяют возраст Солнечной системы. Затем поговорим о том, как определяют параметры протопланетного диска в рамках т.н. минимальной модели протосолнечной туманности, а потом перейдем к основам современного представления о формировании и ранней эволюции Солнечной системы: Nice model и Grand Tack model.

7. Экзопланеты: заключительные главы

В финальной лекции курса мы рассмотрим сразу несколько интересных тем. В основном они будут касаться поздних этапов экзопланетной системы, когда звезда уходит со стадии Главной последовательности, и в начале превращается в красный гигант, а затем — в белый карлик. Также мы поговорим и о планетах вокруг нейтронных звезд и о механизмах их формирования. Среди эффектов, о которых мы поговорим будут эффекты Ярковского (включая менее известную версию, связанную с увеличением скорости собственного вращения тела) и Лидова-Козаи. Кроме того, мы поговорим о формировании и эволюции экзопланет в двойных системах, включая вопросы, связанные с зонами обитаемости для таких ситуаций.

Этот курс уже прошел, но Вы можете приобрести его видеозаписи. Узнать подробности можно по почте arhe.msk@gmail.com