Gledajući nebo vedre noći, možete biti sigurni u ono što naši preci nisu ni slutili: barem se jedan planet vrti oko gotovo svake zvijezde.
Svjetovi u orbitama drugih zvijezda nazivaju se "egzoplanetama" i kreću se od divovskih plinskih divova većih od Jupitera do malih stjenovitih planeta poput Zemlje ili Marsa. Udaljeni planeti mogu biti dovoljno vrući da se metal otopi na njihovim površinama ili kao ledene grude snijega. Mnogi od njih okreću se tako brzo i usko oko svojih zvijezda da njihova godina traje nekoliko zemaljskih dana. Neki mogu imati dva sunca. Postoje lutalice protjerane iz svojih sustava, oni koji lutaju u mraku galaksijom.
Mliječni put je ogromna obitelj zvijezda, koja obuhvaća približno 100 000 svjetlosnih godina. Njegova spiralna struktura sadrži oko 400 milijardi stanovnika, a među njima je i naše Sunce. Ako svaka od ovih zvijezda u svojoj orbiti nema jedan planet, već nekoliko, kao u Sunčevom sustavu, tada je broj svjetova u Mliječnom putu jednostavno astronomski: brojanje ide u bilijune.
Zvjezdani sustavi koji žive u Mliječnom putu. Zasluge: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Nekoliko stoljeća čovječanstvo je razmišljalo o mogućnosti postojanja planeta oko udaljenih zvijezda, a sada sa sigurnošću kažemo da izvansolarni svjetovi postoje. Našem najbližem susjedu, Proxima Centauri, nedavno je otkriven stjenovit planet, i vjerojatno nije sam. Udaljenost do njega je približno 4,5 svjetlosnih godina ili 40 bilijuna kilometara. Međutim, većina pronađenih egzoplaneta nalazi se stotinama ili tisućama svjetlosnih godina.
Loše vijesti: još uvijek ne možemo doći do njih. Dobra vijest je da ih možemo gledati, mjeriti temperature, "osjećati" atmosferu i možda uskoro otkriti znakove života skrivene u polumraku iz ovih dalekih svjetova.
Prvi egzoplanet koji je ušao na svjetsku arenu bio je 51 Pegasi b, "vrući Jupiter" udaljen 50 svjetlosnih godina od nas koji kruži oko zvijezde za 4 zemaljska dana. Preokret nakon kojeg su ekstrasolarni planeti postali uobičajeni došao je 1995.
Umjetnički prikaz vrućeg jupitera. Zasluga: ESO.
Promotivni video:
Prije 51. Pegasi b bilo je nekoliko kandidata. Egzoplanet danas poznat kao Tadmor otkriven je 1988. godine. Iako je njegovo postojanje 1992. godine dovedeno u pitanje zbog nedostatka dokaza, deset godina kasnije dodatna promatranja potvrdila su da je planet orbitirao oko Gamma Cepheus A. Tada je 1992. godine otkriven sustav "planeta pulsara". Ovi svjetovi kruže oko mrtve zvijezde, pulsara PSR 1257 + 12, koji živi 2.300 svjetlosnih godina od Zemlje.
Sada živimo u svemiru egzoplaneta. Njihov se broj neprestano povećava, a trenutno je broj potvrđenih planeta izvan Sunčevog sustava prešao granicu od 3700, no u sljedećem desetljeću raspored može skočiti na desetke tisuća.
Kako smo došli do ovoga?
Na rubu smo velikih otkrića. Era ranog istraživanja i prvi potvrđeni egzoplaneti postavili su temelj za sljedeću fazu: lov na daleke svjetove s više "budnih" i sofisticiranijih teleskopa u svemiru i na zemlji. Neki od njih imali su zadatak provesti precizan popis stanovništva izračunavajući različite veličine i vrste egzoplaneta. Drugi proučavaju pojedinačne svjetove, njihovu atmosferu i njihov potencijal za održavanje života.
Izravna vizualizacija egzoplaneta, odnosno njihovih stvarnih slika, igra sve značajniju ulogu, iako su znanstvenici trenutnu razinu znanja dostigli uglavnom neizravnim sredstvima. Dvije su glavne metode klimavanje i pomrčina.
Animacija sastavljena od slika četiri masivna egzoplaneta u orbiti oko mlade zvijezde HR 8799. Zasluge: Jason Wang / Christian Marois.
Prva se temelji na fiksiranju različitih oscilacija zvijezda pod utjecajem gravitacije planete koja kruži. Ova odstupanja karakteriziraju masu egzoplaneta. Metoda je omogućila potvrdu prvih kandidata, uključujući 51 Pegasi b, a ukupno je mjerenjem radijalne brzine otkriveno oko 700 svjetova.
No, velika većina egzoplaneta pronađena je tranzitnom metodom koja se temelji na hvatanju nevjerojatno malog pada sjaja zvijezde kad planet prijeđe njezin disk. Ova strategija pretraživanja označava veličinu predmeta. NASA-in svemirski teleskop Kepler, pokrenut 2009. godine, pronašao je oko 2.700 potvrđenih egzoplaneta na ovaj način. Još uvijek otkriva nove svjetove do danas, ali, na žalost, njegov će lov uskoro završiti jer gorivo ističe.
Svaka metoda ima svoje prednosti i nedostatke. Mjerenje radijalne brzine pokazuje masu planeta, ali ne daje podatke o njegovom promjeru. Tranzit govori o veličini izvansolarnog svijeta, ali ne dopušta određivanje mase.
Ali, kada se koristi nekoliko metoda zajedno, možemo dobiti važne podatke o planetarnom sustavu bez izravne vizualizacije. Najbolji primjer je TRAPPIST-1, udaljen oko 40 svjetlosnih godina, u kojem sedam planeta veličine Zemlje kruži oko malog crvenog patuljka.
Planeti koji kruže oko ultrahladnog crvenog patuljka TRAPPIST-1 u usporedbi sa Zemljom. Zasluge: ESO / M. Kornmesser.
Obitelj TRAPPIST-1 proučavana je zemaljskim i svemirskim teleskopima. Istraživanje je pokazalo ne samo promjere sedam gusto zbijenih planeta, već i njihovu suptilnu gravitacijsku interakciju jedna na drugoj. Sada znamo njihove mase i promjere, možemo procijeniti temperaturu na površini i čak pogoditi boju neba na svakom od njih. Iako je još uvijek puno nepoznato o ovih sedam planeta, uključujući i to jesu li prekriveni oceanima ili korom leda, TRAPPIST-1 postao je najistučeniji zvjezdani sustav osim našeg.
Što je sljedeće?
Sljedeći će korak biti nova generacija svemirskih teleskopa. Prije svega, TESS koji bi trebao biti lansiran 16. travnja 2018. Ovaj moderni instrument provest će gotovo cjelovito istraživanje obližnjih sjajnih zvijezda u potrazi za tranzitnim planetima.
TESS će odabrati najbolje kandidate za pomniji pregled svemirskim teleskopom James Webb, koji će u svemir krenuti 2020. godine. Nasljednik Hubblea, sa svojim ogromnim zrcalom, sakupljat će svjetlost izravno sa samih planeta, koja se zatim može razgraditi u spektar, svojevrsni crtični kod koji pokazuje koji su plinovi prisutni u atmosferi egzoplaneta. Glavne mete teleskopa bit će "super-zemlje".
"Lovac" za egzoplanete TESS. Zasluge: NASA.
O ovoj klasi izvansolarnih svjetova danas se malo zna, uključujući i to jesu li oni nastanjivi. Razlog tome je nedostatak analoga super-zemlje u Sunčevom sustavu. Ako imamo sreće, jedan od njih pokazat će znakove kisika, ugljičnog dioksida i metana u svojoj atmosferi. Međutim, lov na atmosferu planeta veličine Zemlje morat će se odgoditi do sljedeće generacije svemirskih teleskopa 2030-ih.
Zahvaljujući Keplerovom teleskopu, sada znamo da su zvijezde iznad nas okružene planetama. I možemo biti sigurni ne samo u ogromnu raznolikost egzoplanetarnih susjeda, već i da avantura tek počinje.
Roman Zaharov
