Što je egzoplanet? Kako otkrivaju i proučavaju egzoplanete?

Exoplanet - planet koji je izvan granica našeg Sunčevog sustava. Tijekom protekla dva desetljeća otkrivene su tisuće takvih predmeta, uglavnom uz pomoć NASA-inog Keplerovog svemirskog teleskopa.

Exoplanet - što je to?

ovi prostornih objekata znatno se razlikuju po veličini i orbitu. Neki od njih su divovski planeti koji kruže oko svojih zvijezda. Neki su prekriveni ledom, drugi su stijene. NASA i druge agencije traže posebnu vrstu planeta: trebaju egzoplanet, sličan Zemlji, koji se vrti oko zvijezde slične Suncu i nalazi se u naseljenoj zoni.

Naseljena zona je raspon udaljenosti od zvijezde u kojoj temperatura planeta dopušta postojanje tekućih oceana vode, što je presudno za život. Najranija definicija zone bila je temeljena na jednostavnoj toplinskoj ravnoteži, ali moderni kalkulatori uključuju mnoge druge čimbenike, uključujući i efekt staklenika atmosfere planeta. To čini granice naseljene zone fuzzy.

Teorija o podrijetlu života

Iako je egzoplanet otkriće devedesetih godina, mnogi su astronomi bili uvjereni u njihovo postojanje. Oni nisu samo vjerovali, već su svoje zaključke temeljili na sporom rotacijom vlastitog Sunca i drugih zvijezda.

Astronomi imaju teoriju o podrijetlu života u našem Sunčevom sustavu. Ukratko, rotirajući oblak plina i prašine (tzv. Protosolarna maglica) pod utjecajem vlastite gravitacije urušio se i formirao našu zvijezdu i planete. Nakon toga, očuvanje kutnog zamaha značilo je da budućnost svjetiljke rotira brže i brže. Međutim, iako ima 99,8% mase Sunčevog sustava, planeti imaju 96% svog kutnog momenta. Astronomi se pitaju zašto se naša zvijezda tako polako rotira.

Mlada svjetiljka imala je vrlo snažno magnetsko polje, njezine linije sila prožirale su disk vrtložnog plina iz kojeg su nastali planeti. Ove linije bile su povezane s nabijenim česticama plina i djelovale su kao sidra, usporavajući rotaciju Sunca u nastajanju i odmotavajući plin koji se konačno pretvorio u planete. Većina zvijezda polako se okreće, pa su astronomi zaključili da im se dogodilo isto "magnetsko kočenje", što znači da bi se nastala planeta. Stoga je logičan zaključak: planete treba tražiti oko zvijezda poput Sunca.

Rana otkrića

Zbog tog i drugih razloga, istraživači su najprije ograničiti potragu za egzoplaneta zvijezde slične Suncu, ali prva dva otkrića u 1992. pripadao je pulsara (brzo vrti ostatke rasvjetna tijela koja su umrla u supernova) naziva PSR B1257 + 12. Prvi potvrđeni egzoplanet koji cirkulira oko zvijezde (fotografija objavljena u članku), koja zadovoljava taj uvjet, otvorena je 1995. godine. Postao je 51 Pegasi b, čija masa je suglasna masa Jupitera, i koja je 20 puta bliža Suncu od Zemlje. Ovo je bilo iznenađenje. Ali još je jedna neobična pojava dogodila sedam godina prije, zahvaljujući kojoj je postalo jasno da će mnogi egzoplaneti biti otkriveni.

Godine 1988. otkriven je skup kanadskih znanstvenika veličine planeta s Jupiterom se kreće oko Gamme Cepheus. No budući da je njegova orbita bila mnogo manja od orbite Jupitera, znanstvenici nisu naveli konačnu detekciju. Astronomi se nisu usudili tvrditi da takvi planeti postoje. Bilo je toliko različito od našeg sunčevog sustava da su znanstvenici bili izuzetno oprezni.

Od velikih do malih

Gotovo svaki egzoplanet otkriven u početku je veliki Jupiter-sličan (ili još više) plinski div koji rotira na maloj udaljenosti od njegove roditeljske zvijezde. To je objašnjeno činjenicom da su astronomi koristili tehniku ​​mjerenja radijalne brzine, koja određuje stupanj "ljulja" zvijezde kada se planeti vrte oko nje. Velika blizina prostorna tijela imao je tako značajan utjecaj da bi se mogao lako otkriti.

Prije otkrivanja egzoplaneta, instrumenti su mogli mjeriti samo kretanja zvijezda unutar kilometra u sekundi, što nije bilo dovoljno za otkrivanje njihovih vibracija pod utjecajem planeta. Moderni instrumenti sposobni su mjeriti brzinu do centimetara u sekundi, dijelom zbog povećane preciznosti opreme, ali i zbog većeg iskustva astronoma u izoliranju slabih signala iz podataka.

Eksplozija informacija "Kepler"

Do danas, postoji više od 1000 potvrđenih egzoplaneta otkrivenih jednim satelitom. Keplerov svemirski teleskop lansiran je u orbitu u 2009 i lovio za naseljene planete četiri godine. Koristio je metodu pod nazivom "tranzit" - izmjerio je zamračenje zvijezde dok je prolazio kozmički objekt ispred nje.

"Kepler" je otkrio obilje različitih tipova planeta. Osim plinskih divova i tijela zemaljske skupine, teleskop je pomogao u uspostavljanju postojanja nove klase "superzemlja", dimenzije koje su unutar dimenzija Zemlje i Neptuna. Neki od njih nalaze se u naseljenim zonama njihovih zvijezda, ali astrobiolozi i dalje provjeravaju izračune kako bi saznali kako se život može razviti u takvim svjetovima.

U 2014. godini astronomi Keplera predstavili su metodu "provjere višestrukosti" koja je trebala povećati brzinu prevođenja planeta kandidata u potvrđeni status. Tehnika se temelji na orbitalnoj stabilnosti - mnoge zvijezde isključuje nakon kratkog vremenskog razdoblja, što bi moglo biti samo zbog planeta u malim orbitama, da li je to zvijezda, oni bi gravitacijski guraju jedan drugoga sustava u roku od nekoliko milijuna godina.

Ostale misije

Iako su sateliti (Kepler i francuski CoRoT), koji su lovili za egzoplanete, završili svoje početne misije, znanstvenici i dalje obrađuju podatke dobivene njihovom pomoći, stvarajući nova otkrića. Bez posla oni neće ostati. Satovi MOST i NASA TESS nastavljaju raditi, a Švicarski CHEOPS i satelit ESA PLATO počinju tražiti tranzit iz svemira u bliskoj budućnosti. Na Zemlji je spektograf harfe 3,6 metara teleskop Europskog južnog opservatorija u Čileu ima Doppler potragu za zvjezdane oscilacija, ali su uključeni u lovu i mnogim drugim teleskopima.

Jedan primjer je NASA-in Spitzer svemirski teleskop. Budući da je osjetljiv u infracrvenom području spektra, može mjeriti temperaturni profil egzoplaneta i dati ideju o svojoj atmosferi.

Od preko 3000 poznatih planeta, teško je odabrati nekoliko njih. Čini se da su mali krupni egzoplaneti u naseljenoj zoni najbolji kandidati, ali astronomi razlikuju druge koji su proširili naše razumijevanje formiranja i razvoja drugih svjetova.

Prvi proguta

51 Pegasi b. Kao što je gore spomenuto, ovo je bio prvi dokazani egzoplanet koji se vrti oko zvijezde solarne vrste. Nakon pola mase Jupitera, uklanja se iz središta sustava udaljenost od Merkura. Planet je toliko blizu svjetlosti da, najvjerojatnije, jedna strana je u zarobljenju plime i morske vode - stalno se suočava sa zvijezdom.

HD 209458 b. To je bio prvi egzoplanet otkriven 1999. godine (fotografija je stavljena u članak), koja je prolazila po svojoj zvijezdi (iako je korištena metoda Doppler), a slijede druga otkrića. Ovo je prvi planet izvan Sunčevog sustava, u kojem su određeni parametri njegove atmosfere, uključujući temperaturni profil i odsutnost oblaka.

Značajni svjetovi

55 Cancri e. Ovaj egzoplanet je ono što se zove "super zemlja" koja orbitira zvijezdu, dovoljno svijetloj da ga se vidi golim okom. Stoga astronomi mogu detaljnije proučiti sustav nego bilo koji drugi. Njena "godina" je samo 17 sati i 41 minuta (to je utvrđeno kada je MOST gledao sustav za dva tjedna u 2011). Teoretičari sugeriraju da 55 Cancri mogu biti bogati ugljikom i imaju dijamantnu jezgru.

HD 80606 b. Ovaj egzoplanet je vlasnik rekorda (u vrijeme svog otkrića 2001. godine) zbog ekscentričnosti orbite. Vjerojatno je da put njegova kretanja, slično orbiti Halleyove komete, može biti povezan s utjecajem druge zvijezde. Osim toga, takva ekstremna orbita uzrokuje ekstremnu varijabilnost okoliša planeta.

WASP-33b. Otvoren je 2011. i ima neku vrstu sloja krema za sunčanje - stratosferu - koja upija neke vidljive i ultraljubičaste svjetlosti roditeljske zvijezde. Planeta ne samo da se kreće u orbiti u suprotnom smjeru, nego uzrokuje oscilacije svjetiljke koje se MOST satelit registrira.

Blizanci Zemlje

Kepler-442b. Ovaj egzoplanet je, kako kažu, "blizanac Zemlje". S njegovom veličinom, masom i temperaturom, to je najviše poput našeg planeta. Otvoren 6. siječnja 2015., u konstelacija Leara na udaljenosti od 1.120 svjetlosnih godina. Temperatura na površini ovog stjenovitog egzoplaneta je -40 ° C. Masa je 2,34 puta veća od mase Zemlje, a gravitacija je 30% veća. Planeta je izvan zone u kojoj je zarobljenje plime. U radu objavljenom u 2015. godini, zajedno s Kepler-186f i 62f, proglašena je najboljim kandidatom za potencijalno naseljene planete (vidi fotografiju).

Exoplanet Kepler-78b. Rotira se oko Kepler-78 zvijezde. Za vrijeme otvaranja 2013. godine, planet je najviše nalikovao na Zemlju s obzirom na masu, radijus i prosječnu gustoću. Pronađeno je ne samo njegovo prolazak na pozadini svjetiljke, već i pomračenje i reflektirana svjetlost koja odgovara orbitalnim fazama. "Godina" egzoplaneta traje samo 8,5 sati, budući da je 40 puta bliže zvijezdi od udaljenosti od Merkura do Sunca.