Čovječanstvo je prilično rano shvatilo da na nebu postoje zvijezde, a ima ih puno. Zatim je ovu misao dopunio argumentom da su zvijezde slične našem Suncu ili su u jednom trenutku bile slične. Tada je postalo jasno da se Zemlja i drugi planeti okreću oko Sunca i postavlja se razumno pitanje: "Zašto se planete ne mogu vrtjeti oko drugih zvijezda?" Teorija nije vidjela nikakav problem u mogućem postojanju planeta izvan Sunčevog sustava, ali znanosti uvijek trebaju činjenice. I s vremenom su utvrđene činjenice.
egzoplaneta
Što je egzoplanet? Sve je jednostavno nevjerojatno - ovo je planet izvan Sunčevog sustava koji se vrti oko neke zvijezde. Izraz je nastao od kratice extra solar planet, tj. Ekstrasolarni planet. Ali nemojte biti zbunjeni: nije sve izvan Sunčevog sustava egzoplanet, tu su i nebeska tijela - siročadi, takozvani planeti, koji putuju kroz svemir izvan orbite matične zvijezde.
Što su egzoplaneti? Vrlo su različiti. Svemirski teleskop Kepler promatrao je samo dvije zviježđe - Cygnus i Lyru - 8 godina, ali pronašao je oko tisuću kandidata za egzoplanete. A imamo 88 zviježđa, a ovo dvoje još uvijek ima što otkriti.
Dakle, postoji mnogo egzoplaneta, a oni su različiti. Metode otkrivanja, o kojima ćemo kasnije govoriti, ne dopuštaju nam da precizno odredimo sastav, atmosferu i prirodu otkrivenih planeta. Ono što možemo reći, čak i ne možemo izravno vidjeti egzoplanetu. Ali čak i posrednim znakovima i podacima, može se napraviti klasifikacija.
Dvije glavne klase egzoplaneta su male kamene planete i divovske planete. Primijenimo li ovu klasifikaciju na naš sunčev sustav, tada će Venera, Merkur, Zemlja i Mars krenuti u prvo, a Jupiter, Saturn, Uran i Neptun u drugi.
Svaka od nastava može se podijeliti na više potklasa. Analizirajmo najosnovnije.
Promotivni video:
Ktonski planet
Ktonski planet je plinski div koji brzo pada na matičnu zvijezdu. U središtu plinskog giganta nalazi se mali gusti nukleolus koji oko sebe drži ogromne mase plinovitih tvari. Postupno se približavajući matičnoj zvijezdi, plinski div počinje isparavati svoju ljusku dok ne ostane jedna jezgra.
Umjetnički prikaz tranzita ktoničkog planeta HD 209458b ispred svoje zvijezde. Europska svemirska agencija, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Francuska) i NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-Zemlje
Glavni i jedini kriterij po kojem se planet može svrstati kao super-zemlja je njegova masa. Takvi su planeti obično nekoliko puta teži od Zemlje, ali istodobno su mnogo manji od plinovog giganta. Za razliku od ktonskih planeta, dosta je takvih nebeskih tijela otkriveno, a 2007. godine astronomi su pronašli super-Zemlju Gliese 581-c u naseljenoj zoni.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Vrući jupiter
Ime dobro poznatog planeta napisano je malim slovom ne greškom, vrući Jupiter nije specifičan planet, već čitava planetarna klasa. Za razliku od našeg plinskog giganta, vrući Jupiteri nalaze se gotovo u blizini matične zvijezde, koja njihovu atmosferu zagrijava na 1500 K. Zbog brojnih značajki, posebno njihove velike veličine, otkriveno je puno vrućih Jupitera.
Hladni jupiter
Ovoj klasi pripadaju izvorni Jupiter i Saturn - hladni Jupiter nalazi se na takvoj udaljenosti od zvijezde da veći dio svoje topline prima iz unutarnjih procesa, a ne od zračenja.
Ledeni div
Takve planete imamo i u našem sustavu: Uran i Neptun tipični su predstavnici ledenih divova - planeta velike veličine i udaljenosti od rodne zvijezde. Zbog činjenice da zrake slabo zagrijavaju takve planete, gotovo cijela njihova površina povezana je ledom, ne samo vodenim ledom, već i metanom i ledenom sulfidom.
Voyager 2 slika Neptuna u kolovozu 1989. godine. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Popis egzoplaneta može se nastaviti vrlo dugo. Postoje planeti oceana, planeti ugljika, vrući i hladni neptun, i još puno, puno više. Ali razgovarat ćemo o tome kako su otkriveni.
Metode za otkrivanje egzoplaneta
Napravimo jednostavan eksperiment. Nekako vam u toploj ljetnoj noći, po mogućnosti na jugu, u blizini Ekvatora, podignete pogled na noćno nebo. Što ćete vidjeti? Tako je, bezbroj zvijezda. Različite zvijezde - svijetle i ne baš svijetle, samotne i u zviježđima. Ali praktički će svi, osim Merkura, Jupitera, Mjeseca i možda Marsa, biti zvijezde.
Isti je slučaj s divovskim teleskopima u opservatorijama. Zvijezde, zbog svoje veličine i zračenja, gotovo u potpunosti začepljuju čitav svemirski prostor koji se može promatrati, a planeti koji svjetlucaju vrlo slabom reflektiranom svjetlošću jednostavno nisu vidljivi na njihovoj pozadini. Dakle, ako negdje postoji civilizacija naše razine razvoja, onda se najvjerojatnije pogađa o prisutnosti Jupitera i Saturna u blizini Sunca, ali ne više.
No, egzoplaneti se nalaze i to vrlo pouzdano. Imamo nekoliko načina za to.
Najplodnija je metoda prolazne, odnosno tranzitne fotometrije. Činjenica je da svaka zvijezda ima takav pokazatelj kao svjetlinu. Grubo rečeno, blistavost je sva svjetlost koju emitira zvijezda po jedinici vremena. Ali ako neko nebesko tijelo prođe između teleskopa promatrača i zvijezde, tada u trenutku prolaska svjetlost pada. A ako se taj proces povremeno ponavlja, to znači da se planet vrti oko zvijezde. Postoje prednosti i nedostaci ove metode. Glavni plus je mogućnost određivanja veličine egzoplaneta. Minus - da biste precizno odredili prisutnost planeta s dugim orbitalnim razdobljem, na primjer, poput Jupitera (12 godina), morat ćete vrlo dugo promatrati zvijezdu.
Dopplerova metoda. Nazvana po austrijskom matematičaru Christianu Doppleru, metoda mjeri spektralni pomak zvijezde pod utjecajem planeta. Zakoni gravitacije djeluju u oba smjera, uključujući i za nas, stoga nas ne privlači samo Zemlja, nego i mi Zemlja. Isto tako, u paru planeta - zvijezda. Rotacija masivnog egzoplaneta pomiče radijalnu brzinu matične zvijezde, a instrumenti pokazuju kako se planet ljulja u crvenom području spektra, a zatim u ljubičastom. Dopplerova metoda omogućuje zajedno s tranzitom odrediti gustoću planeta, ali opet - samo ako je dovoljno velika.
Gravitacijsko mikrolezanje. Ova je metoda povezana s prisutnošću druge zvijezde između teleskopa astronoma i promatrane zvijezde, koja djeluje kao gravitacijska leća. Ali ako zvijezda leće ima svoj planet, tada će svjetlost promatrane zvijezde biti karakteristično izobličena.
I na kraju, egzoplaneta se lako može vidjeti. Sami planeti su vrlo slabi izvori svjetlosti, tako da je vrlo teško otkriti zemaljska nebeska tijela pomoću ove metode. Najvjerojatniji objekti koje je moguće otkriti su divovi veći od Jupitera, koji su dovoljno udaljeni od zvijezde da sami mogu emitirati infracrvene zrake.
Do 2014. godine, Dopplerova metoda ili metoda radijalne brzine i tranzitna metoda dijelili su vodstvo u broju otkrivenih egzoplaneta. Godine 2014. zahvaljujući voditeljskoj potrazi za egzoplanetima - teleskopom Kepler, tranzitna metoda otišla je daleko naprijed.
Zanimljiva činjenica: Kepler je informacije toliko opsežne da su svi dostupni za proučavanje. Dakle, projekt Lovci na planete već je pomogao u otkrivanju tri egzoplanete.
Mogućnost života i perspektive kolonizacije
Naravno, obični ljudi manje su zainteresirani za vruće neptune i metode za otkrivanje egzoplaneta. Glavni interes javnosti je mogućnost života i kolonizacije udaljenih nebeskih tijela.
Forplayday / bigstock.com
Ukupno je u lipnju 2017. otkriveno 3.614 egzoplaneta. Od toga, oni nalikuju Zemlji - 216. Ima mnogo toga za izabrati. Ali pretpostavljena kolonizacija i mogućnost postojanja života ograničeni su nizom parametara.
Stambena zona
Navikli da sve sami mjere, zemaljski astronomi izvukli su pojam nastanjive zone. Suština koncepta je da svaka zvijezda mora imati određenu zonu u kojoj planeti mogu biti naseljeni.
Glavni uvjet nastanjive zone je postojanje tekuće vode. Prema tome, planet mora biti dovoljno blizu zvijezde da voda ne bi smrznula, i dovoljno daleko da ne bi isparila. Da bi se izračunalo središte nastanjene zone, čak je izvedena jednadžba koja izgleda kao dAU = √Lstar / Lsun, gdje je d prosječni polumjer obitavajuće zone, Lstar je sjaj zvijezde, a Lsun je blistavost Sunca.
Na popisu useljivih egzoplaneta nalazi se 52 planeta, prema Sveučilištu Portorika. Jedan od njih je mini-zemlja TRAPPIST - 1d, 21 planeta koji se može usporediti sa Zemljom i 30 super-zemlja.
Glavni su kriteriji sastav planeta, temperatura površine, veličina i atmosfera. Planeti se vrednuju prema stupnju sličnosti sa Zemljom, pa je čak i dobiven poseban numerički kriterij, koji se sastoji od svega navedenog. Ako planet dobiva od 0,8 do 1 u Zemljinom indeksu sličnosti, tada ga sigurno možemo upisati na popis potencijalnih kolonija. Dakle, izaberite, gospodo kolonisti!
Kepler-438B
Bio je rekorder po sličnosti sa Zemljom do 2016. godine. Njegov ESI (indeks sličnosti sa Zemljom) je 0,88. Sam planet smješten je 470 svjetlosnih godina od Zemlje u sazviježđu Lyra, a matična zvijezda Kepler-438b je samo upola manja od Sunca. Sam planet smješten je u naseljenoj zoni zvijezde, po veličini premašuje Zemlju za 12%.
Proxima Centauri b
Domaća zvijezda ovog planeta je Proxima Centauri, najbliža Suncu. Sam planet, poput svjetiljke, nalazi se 4,22 svjetlosne godine od nas. Prema indeksu sličnosti, Proxima Centauri dobiva 0,85 i samouvjereno ostaje na vrhu.
TRAPPIST-1 d
Trenutačno je planeta TRAPPIST, koju je otkrio teleskop, najsličnija našoj kući Zemlji. Ujedno je i treća po svojoj matičnoj zvijezdi, malo inferiorna Zemlji po veličini i vrlo slična sastava. Procijenjena temperatura na površini je +15 stupnjeva Celzija.
Nažalost, dostupnost pogodnih planeta za kolonizaciju daleko je od najvažnije prepreke na putu ljudske kolonizacije svemira. Čak i do Proxime Centauri b, uz postojeće tehnologije, potencijalni kolonisti imaju vrlo, vrlo dugo vrijeme leta. I dok ne naučimo učinkovito prelaziti udaljenosti od najmanje 10 svjetlosnih godina, prerano je govoriti o osvajanju egzoplaneta.
Postoji još mnogo varijacija egzoplaneta. Ali najveća otkrića predstoji - na Zemlji se već pripremaju ambiciozni međunarodni projekti za stvaranje divovskih teleskopa i svemirskih opservatorija koji će moći vidjeti ono što sada ne možemo pronaći. Ali još nisam spomenuo da egzoplanete imaju satelite.