Svemirski teleskop Kepler otkrio je 20 novih egzoplaneta u orbiti oko slabih malih zvijezda. Pet ih je unutar naseljive zone. Odnosno, tamo gdje može biti tekuća voda i sam život. Keplerov tim to je objavio na zajedničkom sastanku Odjela za planetarna istraživanja Američkog astronomskog društva i Europskog planetarnog kongresa.
Novi planeti veličine Zemlje, ponekad nešto manji, ponekad veći, poput Neptuna (oni se zovu super-zemlje). Prilično su pogodni za stanovanje tamo čak i za nas, bez savijanja od pretjerane privlačnosti i bez odlaska u svemir od izvanredne lakoće. Vrte se oko vrlo malih zvijezda - narančastih i crvenih patuljaka klasa K i M. Te su zvijezde paraziti koji znanstvenicima onemogućuju da promatraju nešto značajno. Dakle, u svakom slučaju, Courtney Dressing, astronom iz Caltecha koji je predstavio otkriće, krstila ih je.
Doista su sveprisutni: do tri četvrtine zvijezda u Galaksiji su crveni patuljci. Oko 250 je blizu, u roku od 30 svjetlosnih godina od našeg Sunca (što je ogromno u usporedbi s njima, deset puta više). Courtney sama, mlada i lijepa, inzistira na tome da se u blizini tako prigušenih zvijezda traže naseljivi planeti. Posljednjih godina ovo je postalo ono što se danas naziva trendom ili mainstreamom.
Dakle, crveni patuljci. Slabe zvijezde, koje su manje od deset posto mase Sunčeve mase, a temperatura njihove fotosfere je 3500 Kelvina i niža, što je gotovo upola manje od temperature Sunca. Međutim, hipotetski, mogu živjeti još trilijun godina, što nadilazi obzor najnasilnije mašte. Čitav svemir započeo je prije samo 13,8 milijardi godina. Za to vrijeme rodile su se i umrle mnoge zvijezde, a patuljci namjeravaju postojati stotine puta dulje. Nitko od fizičara neće se predvidjeti što će se sa svijetom dogoditi tako dugo, ali ako sve ostane "kao prije", tada život u zvijezdama M-klase može nastati s velikom vjerojatnošću. Ako već nije začeta.
Kepler-20f je egzoplanet koji kruži oko zvijezde Kepler-20 u zviježđu Lira. Masa - 0,66 Zemljine mase. Orbita je četvrta od matične zvijezde. Godina na planeti traje 19 zemaljskih dana
Foto: NASA / Kepler misija
U potrazi za vanzemaljskim životom, nade zemljana izmjenjuju se s razočaranjima. Nitko ne piše poruke zemaljskom umu s vanzemaljskog, nigdje ne vidimo jasne tragove čak ni primitivnih organizama. Nada za Mars - gotovo je prestala. Sada se nadamo Europi, mjesecu Jupitera. Ali najviše se nada, naravno, nalazi u egzoplanetima (planeti koji kruže oko zvijezde koja nije Sunce).
Promotivni video:
Prvi egzoplanet otkrio je poljski astronom Alexander Wolschan 1990. godine. Izračunao je da jedna od neutronskih zvijezda ima dva planeta veća od Zemlje: jedan 3,4 puta, a drugi 2,8. Od tada su mnogi planeti otkriveni u blizini drugih zvijezda, a danas je, zajedno s kandidatima (još nisu potvrđeni signali), poznato njih oko pet tisuća.
Kakva je onda senzacija? Činjenica da se ispostavilo da je nekoliko planeta odjednom bilo veličine Zemlje i u naseljivoj zoni. Takva su otkrića još uvijek rijetka, iako postoji osjećaj da je to započelo. Primjerice, ljeti je u blizini najbliže zvijezde - crvenog patuljka Proxime Centauri - pronađen planet sličan zemlji. Izračunat je iz promatranja na zvjezdarnici La Silla u Čileu.
Ali teleskop Kepler ostaje glavni dobavljač vijesti o svjetovima izvan Sunčevog sustava. Zašto je nedavno počeo pronalaziti toliko planeta i super-zemalja veličine Zemlje? Roman Rafikov, profesor astrofizike sa Sveučilišta Cambridge (Velika Britanija) i Instituta za napredne studije (Princeton, SAD), odgovorio je na ovo pitanje našem časopisu:
- Ne bih rekao da je ovo noviji trend. Kepler ih je otvorio gotovo od početka misije, a ovo je već pet godina. Prvi je, naravno, pronašao velike planete poput Jupitera, koji daju najjači signal prolazeći preko zvijezdinog diska. Tranzitni signal s planeta poput Zemlje znatno je, jednom u 100, slabiji, stoga za takve događaje trebate pratiti mnoge tranzite kako biste prikupili statistiku. Trebalo je neko vrijeme, ali od samog početka misije Kepler je stvorio planete poput Neptuna i one blizu Zemlje po veličini.
Dio optičkog sustava svemirskog teleskopa Kepler
Foto: NASA / Kepler misija
Promatranja zvijezda čija je masa manja od Sunca dobra su jer tijekom prolaska mali planet pokriva većinu zvijezdinog diska nego tijekom tranzita zvijezde poput Sunca. Naime, relativni pad sjaja zvijezde signal je tijekom tranzita. Stoga je tamo uvijek lakše pronaći čak i male planete. Postoje posebni projekti, na primjer MEarth, koji su se specijalizirali upravo za takve sustave.
Postoji li tamo život? Pitanje u trenutnoj fazi istraživanja podijeljeno je na dva dijela. Prvo: je li tamo moguće načelno? Drugo: možemo li ga otkriti?
Krenimo s prvim. Useljiva zona prilično je primitivan pojam. To je samo područje oko zvijezde unutar kojega voda na površini planeta može postojati u tekućem obliku. Ne preblizu da bi se voda pretvorila u paru i ne predaleko da se smrzne. Ako ima vode, u stanicama se odvijaju biokemijske reakcije. Ovaj smo koncept uveli iz jednostavnog razloga što nismo vidjeli nijedan drugi život osim zemaljskog. Stoga tražimo sličnu.
Crveni patuljci su slabe, hladne zvijezde. Njihova je naseljiva zona mnogo bliža od one Sunca. Da živimo tamo, Zemlja bi se morala kretati unutar Merkurove orbite da bi dobila dovoljno topline. I bilo bi problema. Najočitije je zračenje: X-zrake, snažne baklje. Samo atmosfera i, u slučaju baklji, magnetsko polje mogu zaštititi od toga.
Drugi problem je gravitacija obližnjeg svjetiljke. Njene plimne sile mogu usporiti rotaciju planeta na isti način kao što je Zemlja usporila Mjesec (zbog čega je naš satelit uvijek okrenut prema nama s jedne strane). Tada bi uvijek bilo vrućeg dana s jedne strane planeta, a smrznute kozmičke noći s druge strane. Takvi uvjeti, naravno, ne pridonose nastanku života, ali postoji mogućnost kada planet uđe u rezonancu s gravitacijom zvijezde i još se okreće, kao što se dogodilo s Merkurom. Treći problem je zvjezdani vjetar: potoci nabijenih čestica koji bježe iz crvenog patuljka mogli bi jednostavno otpuhati atmosferu u svemir tijekom milijardi godina.
Planeta Proxima b vrti se oko zvijezde Proxime Centauri u naseljenoj zoni
Foto: ESA / Hubble & NASA
Postoje modeli za rješavanje tih poteškoća. A budući da postoje modeli, onda bi se negdje u Galaxyju mogli realizirati. Pogotovo ako uzmete u obzir broj malih zvijezda i planeta oko njih (prema suvremenim procjenama, postoje deseci, ako ne i stotine milijardi).
Recimo da postoji život na jednom od tih planeta, koji je u biokemiji sličan zemaljskom životu. Koji su znakovi da ga pronađete? Odgovor je sljedeći: prvo dokažite prisutnost tekuće vode i atmosfere, a zatim potražite biomarkere, od kojih je prvi slobodni kisik. Činjenica je da se kisik u atmosferi može pojaviti gotovo isključivo kao rezultat fotosinteze živih organizama. Fizički i kemijski procesi, naravno, također ga stvaraju, ali ne u takvim količinama. Mora se ispuniti nekoliko uvjeta da bi se ovaj plin pojavio sam od sebe. Općenito, ako u atmosferi ima kisika, tada su šanse za nastanjivost uvelike povećane. Do sada nisu pronađeni takvi planeti. Je li moguće načelno proučavati njihovu atmosferu? Dakle - zemaljskim teleskopima i zvjezdarnicama u bliskom svemiru?
"Čini se da je nešto već sada moguće", kaže Roman Rafikov. - Na primjer, nedavno otkriveni sustav TRAPPIST-1 sadrži tri planeta veličine Zemlje, koji kruže u kratkim putanjama - jedan i pol i dva dana za dva unutarnja planeta - oko patuljaste zvijezde. Njegova masa je 8%, a radijus 11% Sunčeve, sjaj je 2000 puta manji od Sunčeve. U ovom slučaju, zvijezda je udaljena 40 svjetlosnih godina od nas, vrlo blizu.
Nedavno je međunarodni tim istraživača koristio svemirski teleskop Hubble za proučavanje atmosfere ovih planeta pomoću prijenosne spektroskopije. Ovom se metodom promatraju tijekom tranzita - apsorpcija svjetlosti zvijezda u atmosferi planeta mjeri se na valnim duljinama koje odgovaraju kemijskim elementima u njemu. Ovo je vrlo teško opažanje, jer je uključen samo mali dio atmosfere na udaru planeta. U ovom slučaju, da bi pojačali signal, promatrači su čekali dok oba unutarnja planeta - koja sjede u nastanjivoj zoni - ne prođu istovremeno kroz zvijezda disk. Izmjeren je njihov kombinirani signal. Dobra ideja.
Rezultat je pokazao da ti planeti ne mogu sadržavati produženu atmosferu vodika bez oblaka. Ali ostale mogućnosti ostaju - na primjer, jako oblačna atmosfera poput veneriske ili atmosfera vodene pare. Dakle, opseg za daljnja istraživanja ovog planetarnog sustava je ogroman.
U budućnosti će novi američki infracrveni teleskop JWST (svemirski teleskop James Webb, planirano je da počne s radom 2018.) takva promatranja učiniti više ili manje rutinskim.
Dobro? Držimo šake. Čekamo.
Ogledala svemirskog teleskopa JWST (svemirski teleskop James Webb)
Foto: NASA
