Če pogledate v nebo v jasni noči, ste lahko prepričani, česar naši predniki sploh niso slutili: vsaj en planet se vrti okoli skoraj vsake zvezde.
Svetovi v orbiti drugih zvezd se imenujejo "eksplaneti" in segajo od velikanskih plinskih velikanov, večjih od Jupitra, do majhnih kamnitih planetov, kot sta Zemlja ali Mars. Oddaljeni planeti so lahko dovolj vroči, da se kovina stopi na njihovih površinah, ali kot ledene snežne kepe. Mnogi od njih se tako hitro in tesno vrtijo okoli svojih zvezd, da njihovo leto traja več zemeljskih dni. Nekateri imajo lahko dva sonca. Obstajajo potepuhi, izgnani iz njihovih sistemov, tisti, ki tavajo v temi po galaksiji.
Mlečna pot je ogromna družina zvezd, ki obsega približno 100.000 svetlobnih let. Njegova spiralna zgradba vsebuje približno 400 milijard prebivalcev in med njimi je tudi naše Sonce. Če ima vsaka od teh zvezd v svoji orbiti en planet, temveč več, kot v sončnem sistemu, potem je število svetov v Mlečni poti preprosto astronomsko: število preide v bilijone.
Zvezdni sistemi, ki živijo v Mlečni cesti. Zasluge: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Že nekaj stoletij človeštvo razmišlja o možnosti obstoja planetov okoli oddaljenih zvezd in zdaj z zaupanjem trdimo, da zunaj sončni svetovi obstajajo. Pred našo najbližjo sosedo Proximo Centauri so pred kratkim odkrili skalnat planet in verjetno ni sam. Oddaljenost do njega je približno 4,5 svetlobnih let ali 40 bilijonov kilometrov. Vendar se večina najdenih eksoplanetov nahaja na stotine ali tisoče svetlobnih let stran.
Slabe novice: do njih še nimamo možnosti. Dobra novica je, da si jih lahko ogledamo, izmerimo temperature, "začutimo" ozračje in morda kmalu odkrijemo znake življenja, skrite v slabi svetlobi iz teh oddaljenih svetov.
Prvi eksoplanet, ki je vstopil v svetovno areno, je bil 51 Pegasi b, "vroč Jupiter", oddaljen 50 svetlobnih let, ki kroži okoli zvezde v 4 zemeljskih dneh. Prelomnica, po kateri so zunajsolarni planeti postali običajna, je nastopila leta 1995.
Umetniška predstavitev vročega jupiterja. Zasluge: ESO.
Promocijski video:
Pred 51 Pegasi b je bilo več kandidatov. Eksoplanet, danes znan kot Tadmor, je bil odkrit leta 1988. Čeprav so leta 1992 zaradi nezadostnih dokazov podvomili o njegovem obstoju, so deset let kasneje dodatna opazovanja potrdila, da je planet krožil okoli Game Cefej A. Nato je bil leta 1992 odkrit sistem "planetov pulsar". Ti svetovi se vrtijo okoli mrtve zvezde, pulsarja PSR 1257 + 12, ki leži 2300 svetlobnih let od Zemlje.
Zdaj živimo v vesolju eksoplanetov. Njihovo število se nenehno povečuje in trenutno je število potrjenih planetov zunaj osončja preseglo mejo 3700, toda v naslednjem desetletju lahko urnik skoči na deset tisoč.
Kako smo prišli do tega?
Smo na robu velikih odkritij. Obdobje zgodnjih raziskav in prvi potrjeni eksoplaneti so postavili temelje za naslednjo fazo: lov na oddaljene svetove z bolj "budnimi" in izpopolnjenimi teleskopi v vesolju in na zemlji. Nekateri izmed njih so bili zadolženi za natančen popis prebivalstva z izračunom različnih velikosti in vrst eksoplanetov. Drugi natančno preučujejo posamezne svetove, njihovo ozračje in njihov potencial za ohranjanje življenja.
Neposredna vizualizacija eksoplanetov, to je njihovih dejanskih podob, ima vse pomembnejšo vlogo, čeprav so znanstveniki sedanjo raven znanja dosegli predvsem s posrednimi sredstvi. Dve glavni metodi sta mahanje in mrk.
Animacija, sestavljena iz posnetkov štirih masivnih eksplanetov, ki krožijo okoli mlade zvezde HR 8799. Zasluge: Jason Wang / Christian Marois.
Prva temelji na določanju različnih nihanj zvezd pod vplivom gravitacije planeta, ki kroži. Ta odstopanja so značilna za maso eksoplaneta. Metoda je omogočila potrditev prvih kandidatov, vključno z 51 Pegasi b, skupno pa je bilo z merjenjem radialne hitrosti odkritih približno 700 svetov.
Toda veliko večino eksoplanetov najdemo s tranzitno metodo, ki temelji na zajemanju neverjetno majhnega padca svetilnosti zvezde, ko planet prečka disk. Ta strategija iskanja označuje velikost predmeta. NASA-in vesoljski teleskop Kepler, izstreljen leta 2009, je na ta način našel približno 2.700 potrjenih eksplanetov. Do danes še vedno odkriva nove svetove, žal pa se bo njegov lov kmalu končal, saj zmanjkuje goriva.
Vsaka metoda ima svoje prednosti in slabosti. Merjenje radialne hitrosti prikazuje maso planeta, vendar ne daje informacij o njegovem premeru. Tranzit govori o velikosti zunajsolarnega sveta, vendar ne omogoča določanja mase.
Ko pa uporabimo več metod skupaj, lahko brez neposredne vizualizacije pridobimo pomembne podatke o planetarnem sistemu. Najboljši primer je TRAPPIST-1, oddaljen približno 40 svetlobnih let, v katerem sedem planetov v velikosti Zemlje kroži okoli majhnega rdečega palčka.
Planeti, ki krožijo okoli izjemno hladnega rdečega palčka TRAPPIST-1 v primerjavi z Zemljo. Zasluge: ESO / M. Kornmesser.
Družino TRAPPIST-1 so preučevali zemeljski in vesoljski teleskopi. Raziskave so pokazale ne le premere sedmih gosto nabitih planetov, temveč tudi njihovo subtilno gravitacijsko medsebojno interakcijo. Zdaj poznamo njihove mase in premere, lahko ocenimo temperaturo na površini in celo uganimo barvo neba na vsakem od njih. Čeprav je o teh sedmih planetih še veliko neznanega, vključno s tem, ali so pokriti z oceani ali skorjo ledu, je TRAPPIST-1 postal najbolj preučevan zvezdni sistem poleg našega.
Kaj je naslednje?
Naslednji korak bo nova generacija vesoljskih teleskopov. Najprej TESS, ki naj bi se začel 16. aprila 2018. Ta sodobni instrument bo izvedel skoraj popoln pregled bližnjih svetlih zvezd v iskanju prehodnih planetov.
TESS bo izbral najboljše kandidate za natančnejši ogled vesoljskega teleskopa James Webb, ki bo odšel v vesolje leta 2020. Naslednik Hubbla bo z ogromnim ogledalom zbiral svetlobo neposredno s planetov, ki se nato lahko razgradijo v spekter, nekakšno črtno kodo, ki prikazuje, kateri plini so prisotni v ozračju eksplaneta. Glavne tarče teleskopa bodo "super-zemlje".
"Hunter" za eksoplanete TESS. Zasluge: NASA.
O tem razredu zunajsolarnih svetov je danes malo znanega, tudi o tem, ali so v njih vseljivi. Razlog za to je pomanjkanje analogov nadzemlje v sončnem sistemu. Če imamo srečo, bo eden od njih v svoji atmosferi pokazal znake kisika, ogljikovega dioksida in metana. Vendar pa bo treba lov na ozračje planetov velikosti Zemlje preložiti na naslednjo generacijo vesoljskih teleskopov v 2030-ih.
Zahvaljujoč teleskopu Kepler zdaj vemo, da so zvezde nad nami obkrožene s planeti. In lahko smo prepričani ne le v veliko različnih eksplanetarnih sosedov, ampak tudi v to, da se pustolovščina šele začenja.
Roman Zaharov