Človeštvo je dokaj zgodaj spoznalo, da so na nebu zvezde in jih je veliko. Nato je to misel dopolnil argument, da so zvezde podobne našemu Soncu ali pa so bile naenkrat podobne. Potem je postalo jasno, da se Zemlja in drugi planeti vrtijo okoli Sonca in postavlja se razumno vprašanje: "Zakaj se planeti ne morejo vrteti okoli drugih zvezd?" Teorija v morebitnem obstoju planetov zunaj osončja ni videla težav, vendar znanost vedno potrebuje dejstva. In sčasoma smo ugotovili dejstva.
Exoplanet
Kaj je eksoplanet? Vse je preprosto nezaslišano - to je planet zunaj osončja, ki se vrti okoli zvezde. Izraz je nastal iz kratice extra solar planet, torej ekstrasolarni planet. A ne bodite zmedeni: ni vse zunaj osončja eksoplanet, obstajajo tudi nebesna telesa - sirote, tako imenovani planeti, ki potujejo skozi vesolje zunaj orbite matične zvezde.
Kaj so eksoplaneti? So zelo različni. Vesoljski teleskop Kepler je 8 let opazoval le dve ozvezdji - Cygnus in Lyru, vendar je našel približno tisoč kandidatov za eksoplanete. In imamo 88 ozvezdij in ta dva imata še kaj odkriti.
Tako obstaja veliko eksoplanetov in so si različni. Načini odkrivanja, o katerih bomo govorili kasneje, nam ne omogočajo natančnega določanja sestave, atmosfere in narave odkritih planetov. Kaj lahko rečemo, da eksoplaneta niti neposredno ne vidimo. Toda tudi prek posrednih znakov in podatkov lahko naredimo klasifikacijo.
Dva glavna razreda eksoplanetov sta majhna skalna planeta in orjaška planeta. Če to klasifikacijo uporabimo v našem osončju, bodo v prvo šli Venera, Živo srebro, Zemlja in Mars, v drugo pa Jupiter, Saturn, Uran in Neptun.
Vsak od razredov lahko razdelimo na več podrazredov. Analizirajmo najosnovnejše.
Promocijski video:
Ktonski planet
Ktonični planet je plinski velikan, ki hitro pada na matično zvezdo. V središču plinskega velikana je majhno gosto jedro, ki zadržuje ogromne mase plinastih snovi. Postopno se približuje matični zvezdi, plinski velikan začne izhlapevati svojo lupino, dokler ne ostane eno jedro.
Umetniška upodobitev tranzita ktoničnega planeta HD 209458b pred svojo zvezdo. Evropska vesoljska agencija, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Francija) in NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super zemlja
Glavno in edino merilo, po katerem se lahko planet uvrsti med super-zemljo, je njegova masa. Takšni planeti so običajno nekajkrat težji od Zemlje, hkrati pa so veliko manjši od plinskega velikana. V nasprotju s ktoničnimi planeti je bilo odkritih kar precej takih nebesnih teles, zato so leta 2007 astronomi našli območje nastanka super-zemlje Gliese 581-c v območju bivanja.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Vroči jupiter
Ime dobro znanega planeta je napisano z majhno črko ne po pomoti, vroči Jupiter ni točno določen planet, temveč cel planetarni razred. Za razliko od našega plinskega velikana se vroči Jupiterji nahajajo skoraj v bližini matične zvezde, ki njihovo ozračje segreje na 1500 K. Zaradi številnih lastnosti, predvsem njihove velike velikosti, so odkrili veliko vročih Jupitrov.
Hladni jupiter
Temu razredu pripadata prvotni Jupiter in Saturn - hladni Jupiter se nahaja na takšni razdalji od zvezde, da večino svoje toplote dobiva iz notranjih procesov in ne iz sevanja.
Ledeni velikan
V našem sistemu imamo tudi takšna planeta: Uran in Neptun sta tipična predstavnika ledenih velikanov - planetov z veliko velikostjo in oddaljenosti od rodne zvezde. Zaradi dejstva, da žarki takšne planete širijo, skoraj vsa njihova površina veže led, ne le vodni led, temveč tudi led metana in vodikovega sulfida.
Podoba Voyagerja 2 Neptuna avgusta 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Seznam vrst eksoplanetov se lahko nadaljuje zelo dolgo. Obstajajo planeti oceanov, ogljikovi planeti, vroči in hladni neptun in še veliko, veliko več. Govorili bomo o tem, kako so odkriti.
Metode za odkrivanje eksoplanetov
Naredimo preprost eksperiment. Nekako v topli poletni noči, po možnosti na jugu, v bližini Ekvatorja, dvignite pogled na nočno nebo. Kaj boste videli? Tako je, nešteto zvezd. Različne zvezde - svetle in ne zelo svetle, samotne in v ozvezdjih. Toda praktično vsi, razen Merkura, Jupitra, Lune in morda Marsa, bodo zvezde.
Enako je z velikanskimi teleskopi v opazovalnicah. Zvezde zaradi svoje velikosti in sevanja skoraj v celoti zamašijo ves opazovani prostor vesolja, planeti, ki svetijo z zelo šibko odbojno svetlobo, pa preprosto niso vidni v njihovem ozadju. Če torej obstaja nekje civilizacija naše stopnje razvoja, najverjetneje ugiba o prisotnosti Jupitra in Saturna blizu Sonca, vendar nič več.
Toda eksoplaneti so najdeni in to zelo zanesljivo. Za to imamo več načinov.
Najbolj plodna je tranzitna ali tranzitna fotometrija. Dejstvo je, da ima vsaka zvezda takšen indikator, kot je svetilnost. Grobo rečeno, svetilnost je vsa svetloba, ki jo oddaja zvezda na enoto časa. Če pa kakšno nebesno telo prehaja med teleskopom opazovalca in zvezdo, potem v času prehoda svetilnost pade. In če se ta postopek občasno ponavlja, to pomeni, da se planet vrti okoli zvezde. Pri tej metodi obstajajo prednosti in slabosti. Glavni plus je možnost določitve velikosti eksoplaneta. Minus - če želite natančno določiti prisotnost planeta z dolgim orbitalnim obdobjem, na primer, na primer Jupiter (12 let), boste morali zvezdo opazovati zelo dolgo.
Doplerska metoda. Poimenovana po avstrijskem matematiku Christianu Dopplerju, metoda meri spektralni premik zvezde pod vplivom planeta. Zakoni gravitacije delujejo v obe smeri, tudi za nas, zato nas ne privlači samo Zemlja, ampak tudi Zemlja. Podobno je v paru planet - zvezda. Vrtenje masivnega eksoplaneta premakne radialno hitrost matične zvezde in instrumenti prikazujejo, kako planet niha v rdečem območju spektra, nato v vijoličnem. Dopplerova metoda omogoča skupaj s tranzitno določiti gostoto planeta, vendar še enkrat - le, če je dovolj velika.
Gravitacijsko mikroleščanje. Ta metoda je vezana na prisotnost druge zvezde med teleskopom astronoma in opazovano zvezdo, ki deluje kot gravitacijska leča. Če pa ima zvezda leče svoj planet, potem bo svetloba opazovane zvezde značilno popačena.
In končno je eksoplanet zlahka videti. Sami planeti so zelo šibki svetlobni viri, zato je s to metodo zelo težko zaznati zemeljska nebesna telesa. Najverjetnejši predmeti za zaznavanje so velikani, večji od Jupitra, ki so dovolj oddaljeni od zvezde, da sami oddajajo infrardeče žarke.
Do leta 2014 sta Dopplerjeva metoda ali metoda radialne hitrosti in tranzitna metoda delili vodstvo po številu odkritih eksoplanetov. Leta 2014 je zahvaljujoč vodilnemu iskanju eksoplanetov - teleskopu Kepler, tranzitna metoda šla daleč naprej.
Zanimivo dejstvo: informacije, ki jih je pridobil Kepler, so tako obsežne, da so na voljo za raziskovanje vsem. Tako je projekt Lovci na planete že pomagal odkriti tri eksoplanete.
Možnost življenja in možnosti kolonizacije
Seveda običajni ljudje manj zanimajo vroče neptune in metode zaznavanja eksoplanetov. Glavni interes javnosti je možnost življenja in kolonizacije oddaljenih nebesnih teles.
Forplayday / bigstock.com
Skupno so junija 2017 odkrili 3.614 eksoplanetov. Od tega jih spominja na Zemljo - 216. Izbrati je mogoče veliko. Toda domnevna kolonizacija in možnost obstoja življenja sta omejena s številnimi parametri.
Bivalno območje
Navajeni, da vse sami merijo, so zemeljski astronomi izpeljali koncept bivalne cone. Bistvo koncepta je, da mora vsaka zvezda imeti določeno cono, v kateri se lahko naselijo planeti.
Glavni pogoj bivalne cone je obstoj tekoče vode. Zato mora biti planet dovolj blizu zvezde, da voda ne zmrzne, in dovolj daleč, da ne izhlapi. Za izračun središča bivalne cone je bila celo izpeljana enačba, ki je videti kot dAU = √Lstar / Lsun, kjer je d povprečni polmer bivalne cone, Lstar je svetilnost zvezde, Lsun pa svetilnost Sonca.
Na seznamu bivalnih eksoplanetov je 52 planetov, poroča Univerza v Portoriku. Eden od njih je mini-zemlja TRAPPIST - 1d, 21 planetov, primerljivih z Zemljo, in 30 super-zemelj.
Glavna merila so sestava planeta, temperatura površine, velikost in atmosfera. Planete ocenjujemo glede na stopnjo podobnosti z Zemljo in izpeljan je celo poseben numerični kriterij, ki je sestavljen iz vsega zgoraj navedenega. Če planet v indeksu podobnosti na Zemlji pridobi od 0,8 do 1, ga lahko varno vpišemo na seznam možnih kolonij. Torej, izbirajte, gospodje kolonisti!
Kepler-438b
Do leta 2016 je bil rekorder po podobnosti z Zemljo. Njegov ESI (indeks podobnosti z Zemljo) je 0,88. Sam planet se nahaja v 470 svetlobnih letih od Zemlje v ozvezdju Lyra, matična zvezda Kepler-438b pa je le polovica Sonca. Sam planet se nahaja v območju nastanitve zvezde, po velikosti presega Zemljo za 12%.
Proxima Centauri b
Domača zvezda tega planeta je Proxima Centauri, ki je najbližje Soncu. Sam planet, tako kot svetilnik, se nahaja 4,22 svetlobnih let od nas. Po indeksu podobnosti Proxima Centauri pridobiva 0,85 in samozavestno ostaja na vrhu.
TRAPPIST-1 d
Trenutno je planet TRAPPIST, ki ga je odkril teleskop, najbolj podoben naši domači Zemlji. Je tudi tretja od svoje matične zvezde, po velikosti nekoliko slabša od Zemlje in po sestavi zelo podobna. Ocenjena površina na površini je +15 stopinj Celzija.
Na žalost razpoložljivost primernih planetov za kolonizacijo še zdaleč ni najpomembnejša ovira na poti človeške kolonizacije vesolja. Celo do Proxime Centauri b, s trenutnimi tehnologijami, imajo potencialni kolonisti zelo, zelo dolg čas letenja. In dokler se ne naučimo učinkovito premagovati razdalj vsaj 10 svetlobnih let, je o osvajanju eksoplanetov prezgodaj govoriti.
Še vedno obstaja veliko različic eksoplanetov. Toda največja odkritja nas čakajo naprej - na Zemlji so že pripravljeni ambiciozni mednarodni projekti za ustvarjanje velikanskih teleskopov in vesoljskih opazovalnic, ki bodo lahko videli, česar zdaj ne moremo najti. Nisem pa še omenil, da imajo eksoplaneti satelite.