Vesoljski teleskop Kepler je odkril 20 novih eksoplanetov, ki krožijo okrog šibkih zvezd. Pet jih je znotraj bivalnega območja. Se pravi, kjer je lahko tekoča voda in življenje samo. Ekipa Keplerja je to sporočila na skupnem sestanku oddelka za planetarne raziskave Ameriškega astronomskega društva in Evropskega planetarnega kongresa.
Novi planeti velikosti Zemlje, včasih nekoliko manjši, včasih večji, kot je Neptun (ti se imenujejo superzemlje). So primerni za bivanje tam celo za nas, ne da bi se upogibali pred pretirano privlačnostjo in ne da bi odleteli v vesolje pred izjemno lahkotnostjo. Vrtijo se okoli zelo majhnih zvezd - oranžnih in rdečih palčkov razredov K in M. Te zvezde so paraziti, ki znanstvenikom preprečujejo, da bi opazili nekaj pomembnega. V vsakem primeru jih je Courtney Dressing, astronom iz Caltecha, ki je predstavil odkritje, poimenoval.
Res so vseprisotne: do tri četrtine zvezd v Galaksiji so rdeči palčki. Približno 250 je blizu, v 30 svetlobnih letih od našega Sonca (kar je ogromno v primerjavi z njimi, desetkrat več). Courtney sama, mlada in lepa, vztraja, da je treba v bližini tako zatemnjenih zvezd iskati bivalne planete. V zadnjih letih je to postalo tisto, kar se danes imenuje trend ali mainstream.
Torej, rdeči palčki. Šibke zvezde, ki imajo manj kot deset odstotkov mase sončne mase, njihova temperatura fotosfere pa je 3500 Kelvinov in nižja, kar je skoraj polovica temperature Sonca. Vendar hipotetično lahko živijo še bilijon let, kar presega obzorje najbolj nasilne domišljije. Celotno vesolje se je začelo šele pred 13,8 milijardami let. V tem času se je rodilo in umrlo veliko zvezd, palčki pa nameravajo obstajati stotine krat dlje. Nihče od fizikov se ne bo napovedal, kako se bo tako dolgo dogajalo s svetom, če pa bo vse ostalo "kot prej", potem lahko življenje v zvezdah razreda M z veliko verjetnostjo nastane. Če že ni zasnovan.
Kepler-20f je eksoplanet, ki kroži okoli zvezde Kepler-20 v ozvezdju Lyra. Masa - 0,66 zemeljske mase. Orbita je četrta od starševske zvezde. Leto na planetu traja 19 zemeljskih dni
Foto: NASA / misija Kepler
V iskanju tujega življenja se upi zemljanov izmenjujejo z razočaranji. Zemeljskemu umu nihče ne piše sporočil iz nezemljanov, nikjer ne vidimo jasnih sledi niti primitivnih organizmov. V upanju na Mars - skoraj ustavil. Zdaj upamo na Evropo, luno Jupitra. Toda najbolj upanje je seveda na eksplanetah (planetih, ki krožijo okoli zvezde, ki ni Sonce).
Promocijski video:
Prvi eksoplanet je leta 1990 odkril poljski astronom Alexander Wolschan. Izračunal je, da ima ena od nevtronskih zvezd dva planeta, večja od Zemlje: enega 3,4-krat, drugega 2,8. Od takrat je bilo v bližini drugih zvezd odkritih veliko planetov, danes pa jih je skupaj s kandidati (še niso potrjeni signali) znanih približno pet tisoč.
Kakšna je potem senzacija? Dejstvo, da se je izkazalo, da ima več planetov hkrati velikost Zemlje in bivalno območje. Takšna odkritja so še vedno redka, čeprav se zdi, da se je začelo. Na primer, poleti so v bližini najbližje zvezde, ki nam je najbližja - rdečemu palčku Proximi Centauri, našli planet, podoben zemlji. Izračunano je bilo iz opazovanj na observatoriju La Silla v Čilu.
Toda teleskop Kepler ostaja glavni ponudnik novic o svetovih zunaj sončnega sistema. Zakaj je v zadnjem času začel najti toliko planetov in superzemelj, velikih Zemlje? Roman Rafikov, profesor astrofizike na Univerzi v Cambridgeu (Velika Britanija) in Inštitutu za napredne študije (Princeton, ZDA), je na naše vprašanje odgovoril na to vprašanje:
- Ne bi rekel, da je to zadnji trend. Kepler jih je odprl skoraj od začetka misije, to pa je že pet let. Seveda je prvi našel velike planete, kot je Jupiter, ki dajejo najmočnejši signal, ko prehajajo čez zvezdin disk. Tranzitni signal s planeta, kot je Zemlja, je znatno, krat krat 100, šibkejši, zato morate za takšne dogodke slediti številnim tranzitom, da zbirate statistične podatke. Trajalo je nekaj časa, toda od samega začetka misije je Kepler ustvaril planete, kot je Neptun, in tiste, ki so blizu Zemlje.
Del optičnega sistema vesoljskega teleskopa Kepler
Foto: NASA / misija Kepler
Opazovanja zvezd z maso manjšo od Sonca so dobra, saj med tranzitom majhen planet pokriva večji del zvezdnega diska kot med tranzitom zvezde, kot je Sonce. Relativni padec svetlosti zvezde je namreč signal med tranzitom. Zato je tam vedno lažje najti celo majhne planete. Obstajajo posebni projekti, na primer MEarth, ki so specializirani prav za take sisteme.
Je tam življenje? Vprašanje na sedanji stopnji raziskovanja je razdeljeno na dva. Prvič: ali je tam načeloma mogoče? Drugič: ali ga lahko zaznamo?
Začnimo s prvim. Območje bivanja je precej primitiven koncept. To je samo območje okoli zvezde, znotraj katerega lahko voda na površini planeta obstaja v tekoči obliki. Ne preblizu, da bi se voda spremenila v paro, in ne predaleč, da bi zmrznila. Če je voda, v celicah potekajo biokemične reakcije. Ta koncept smo predstavili iz preprostega razloga, ker razen zemeljskega nismo videli nobenega drugega življenja. Zato iščemo podobnega.
Rdeči palčki so šibke, hladne zvezde. Njihovo bivalno območje je veliko bližje kot sončno. Če bi tam živeli, bi se Zemlja morala premakniti znotraj orbite Merkurja, da bi dobila dovolj toplote. In težave bi bile. Najbolj očitno je sevanje: rentgenski žarki, močne rakete. Pred tem lahko ščiti samo ozračje in v primeru vnetja magnetno polje.
Druga težava je gravitacija bližnje svetilke. Njene plimovalne sile lahko upočasnijo vrtenje planeta na enak način, kot je Zemlja upočasnila Luno (zato je naš satelit vedno obrnjen proti nam z eno stranjo). Potem bi bil na eni strani planeta vedno vroč dan, na drugi pa zamrznjena kozmična noč. Takšni pogoji seveda ne prispevajo k nastanku življenja, obstaja pa možnost, ko planet zaide v resonanco z gravitacijo zvezde in se še vedno vrti, kot se je zgodilo z Merkurjem. Tretja težava je zvezdni veter: potoki nabitih delcev, ki uhajajo iz rdečega škrata, bi lahko atmosfero v milijarde let preprosto odpihnili v vesolje.
Planet Proxima b se vrti okoli zvezde Proxime Centauri v bivalnem območju
Foto: ESA / Hubble in NASA
Obstajajo modeli, ki jih lahko rešijo. In ker obstajajo modeli, bi jih nekje v Galaxyju lahko uresničili. Še posebej, če upoštevamo število majhnih zvezd in planetov okoli njih (po sodobnih ocenah jih je na desetine, če ne na stotine milijard).
Recimo, da na enem od teh planetov obstaja življenje, ki je v biokemiji podobno zemeljskemu življenju. Kateri so znaki, da ga najdete? Odgovor je naslednji: najprej dokažite prisotnost tekoče vode in ozračja, nato pa poiščite biomarkerje, med katerimi je prvi prosti kisik. Dejstvo je, da se kisik v ozračju lahko pojavi skoraj izključno kot rezultat fotosinteze živih organizmov. Fizični in kemični procesi ga seveda tudi ustvarjajo, vendar ne v takih količinah. Za ta plin se mora izpolniti več pogojev. Če je v ozračju kisik, se možnosti za bivanje močno povečajo. Do zdaj takšnih planetov še niso našli. Ali je načeloma mogoče preučevati njihovo ozračje? Torej - s kopenskimi teleskopi in opazovalnicami v vesolju?
"Izkazalo se je, da je nekaj že zdaj mogoče," pravi Roman Rafikov. - Pred kratkim odkriti sistem TRAPPIST-1 na primer vsebuje tri planete velikosti Zemlje, ki krožijo v kratkih orbitah - en in pol in dva dni za dva notranja planeta - okoli pritlikave zvezde. Njegova masa je 8%, polmer pa 11% sončne svetlobe, svetilnost pa je 2000-krat manjša od sončne. V tem primeru je zvezda oddaljena 40 svetlobnih let od nas, zelo blizu.
Pred kratkim je mednarodna skupina raziskovalcev s pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble preučevala ozračje teh planetov s pomočjo prenosne spektroskopije. Pri tej metodi se med tranzitom izvajajo opazovanja - absorpcija zvezdne svetlobe v atmosferi planeta se meri na valovnih dolžinah, ki ustrezajo kemijskim elementom v njej. To je zelo težko opazovanje, ker je vključen le majhen del ozračja v okončini planeta. V tem primeru so opazovalci za ojačanje signala počakali, da oba notranja planeta, ki se nahajata v bivalnem območju, hkrati preideta skozi zvezdni disk. Izmerjen je bil njihov skupni signal. Lepa ideja.
Rezultat je pokazal, da ti planeti ne morejo vsebovati podaljšanega vodikovega ozračja brez oblakov. A druge možnosti ostajajo - na primer močno oblačno ozračje, kakršno je venezijsko ozračje vodne pare. Možnosti za nadaljnje raziskave tega planetarnega sistema so torej velike.
V prihodnosti bo novi ameriški infrardeči teleskop JWST (vesoljski teleskop James Webb, ki naj bi zaživel leta 2018) takšna opazovanja bolj ali manj rutinsko.
No? Držimo pesti. Čakamo.
Ogledala vesoljskega teleskopa JWST (vesoljski teleskop James Webb)
Foto: NASA