Ekstrasolinės planetos (egzoplanetos): apibrėžimas, atradimai ir gyvenamoji zona
Sužinokite apie ekstrasolinias planetas: egzoplanetų atradimai, gyvenamoji zona, potenciali „Žemė 2.0“ ir milijardai galimų planetų Paukščių Take.
Ekstrasolinė planeta (arba egzoplaneta) - tai natūrali planeta, esanti planetų sistemoje už mūsų Saulės sistemos ribų.
2013 m. buvo apskaičiuota, kad Mėlynbarzdžio žvaigždyne yra nuo mažiausiai 17 iki mažiausiai 144 milijardų žemiškųjų planetų. Mažesniame įvertyje buvo nagrinėjamos planetos kandidatės, kurias surinko Keplerio kosminė observatorija. Tarp jų yra 461 Žemės dydžio planeta, iš kurių bent keturios yra "gyvenamojoje zonoje", kurioje gali egzistuoti skystas vanduo. Viena iš keturių, pavadinta Kepler-69c, yra vos 1,5 karto didesnė už Žemę ir skrieja aplink žvaigždę, panašią į mūsų Saulę, t. y. maždaug tiek, kiek pagal dabartinius duomenis galima rasti "Žemę 2.0".
Ankstesniuose darbuose teigta, kad mūsų galaktikoje yra bent 100 milijardų visų tipų planetų, t. y. vidutiniškai bent po vieną kiekvienai žvaigždei. Taip pat yra planetų, skriejančių aplink rudąsias nykštukes, ir laisvai plūduriuojančių planetų, kurios skrieja aplink galaktiką tiesiogiai, kaip ir žvaigždės. Neaišku, ar abu šiuos tipus reikėtų vadinti planetomis.
Atradimų apžvalga ir kiekiai
Nuo pirmųjų patvirtintų egzoplanetų atradimų 1990–2000 m. tempas smarkiai išaugo. Šiuo metu aptikta ir patvirtinta tūkstančiai egzoplanetų; daugiau nei 5 500 patvirtintų objektų (skaičius nuolat kinta, nes nauji atradimai ir peržiūros atliekami reguliariai). Be patvirtintų, yra dar keliasdešimt tūkstančių kandidatų stebėjimų duomenų archyvuose.
Kaip randamos egzoplanetos
Egzoplanetų aptikimo metodai yra įvairūs — kiekvienas tinka skirtingiems planetų tipams ir atstumams. Pagrindiniai metodai:
- Transito metodas: stebima žvaigždės šviesos silpnesnė dingimo periodo metu, kai planeta praeina priešais žvaigždę. Tai leidžia nustatyti planetos dydį ir, kartu su kitais duomenimis, tankį bei atmosferos užuomazgas.
- Radialinės greitės (doplerio) metodas: matuojamas žvaigždės judėjimas į mus ir nuo mūsų dėl aplink jos esančios planetos traukos. Duoda informaciją apie planetos masę arba masės apatinę ribą.
- Tiesioginis vaizdavimas: retesnis, bet leidžia gauti tiesioginius planetos šviesos ar spektro duomenis, svarbu dideliems atstumams ir ryškioms planetoms arba jaunoms sistemos planetoms su terminio spinduliavimo signalu.
- Gravitacijos mikrojudesio (microlensing): naudojamas, kai kitos žvaigždės praeina pro foninę šviesą ir trumpai sustiprina šviesą dėl tarpinio objekto. Tinka aptikti atokiau esančias arba mažas planetas.
- Astrometrija: tikslių žvaigždės padėties pokyčių stebėjimas, kuriuos sukelia planetos gravitacija. Šis metodas dar vystomas, bet su ateities misijomis taps svarbesnis.
- Laiko matavimų metodai (pvz., pulsuotojų laikų svyravimai): leidžia rasti planetas aplink specifines žvaigždes, tokias kaip pulsarai.
Gyvenamoji zona ir kas lemia gyvybės galimybes
Gyvenamoji zona dažniausiai apibrėžiama kaip atstumas nuo žvaigždės, kuriame planetoje galėtų egzistuoti skystas vanduo ant paviršiaus, esant tinkamai atmosferai. Tačiau tai tik vienas kriterijus — tikrosios gyvybės sąlygos priklauso nuo daugelio papildomų veiksnių:
- Žvaigždės tipas ir kintamumas (pvz., jaunų arba aktyvių rudųjų nykštukių staigūs išsiveržimai gali išnaikinti atmosferą).
- Planetos atmosfera: sudėtis, storis, šilumos sulaikymas (šiltnamio efektas) ir magnetinis laukas, saugantis nuo žvaigždžių vėjo.
- Orbito ekscentriškumas — didelės ekscentrinės orbitos gali sukelti didelius temperatūros svyravimus.
- Tidal locking (sinchroninis sukimas) aplink mažas žvaigždes gali lemti vienašališką įkaitimą ir sudėtingesnę klimato dinamiką.
- Geologinė aktyvumas ir vandens šaltiniai (pvz., vidaus šiluminė energija, kalnai, vandenynai po ledu).
Skirtingi egzoplanetų tipai
Rasta labai įvairių planetų: nuo didžiulių dujinių milžinų, vadinamų "karštomis Jupiteriais", iki mažų, uolėtų planetų, panašių į Žemę ar Marsą. Taip pat pastebimos tarpinės klases, pavyzdžiui, "mini-Neptūrus" ar "superžemes" — planetos masesnės už Žemę, bet mažesnės už Neptūną. Kai kurios planetos neturi žvaigždžių (vadinamos klajoklėmis arba laisvai plūduriuojančiomis), o kitos sukasi aplink rudąsias nykštukes ar dvisistemes žvaigždžių sistemas.
Debatai: kas yra planeta?
Yra teoretinių ir terminologinių diskusijų, ar kai kurie objektai turėtų būti vadinami planetomis — ypač rudųjų nykštukių orbitose rastos mažos masės planetos arba laisvai plūduriuojančios masyvios masės objektai. Taip pat yra diskusijų apie skirtumą tarp planetų ir rudųjų nykštukių bei smulkesnių substelinių objektų, kai atsižvelgiama į jų kilmę ir masę.
Žymios misijos ir kas ateityje
- Kepleris ir vėlesnės misijos atvėrė masinį egzoplanetų aptikimą.
- TESS tęsiamas darbas ieškant arti esančių tranzituojančių planetų, tinkamų sekantiems spektriniams tyrimams.
- JWST (James Webb kosminis teleskopas) suteikia galimybę tirti egzoplanetų atmosferas ir ieškoti biosferos žymių.
- Ateities misijos (pvz., PLATO, ARIEL ir didžiųjų žemės teleskopų projektai) dar labiau pagerins mūsų supratimą apie planetų populiacijas ir jų fizines savybes.
Iššūkiai ir svarbios pastabos
Net ir esant tranzitams ar spektrams, interpretuoti atmosferos duomenis sudėtinga: reikia atsižvelgti į debesis, cheminius žymenis, žvaigždės triukšmą ir instrumentų ribotumus. Be to, buvimas gyvenamojoje zonoje nereiškia automatiškai, kad planeta gyvybei tinkama — tai tik pirmasis žingsnis vertinant potencialą.
Egzoplanetų mokslas sparčiai vystosi, todėl skaičiai, apibūdinimai ir mūsų supratimas nuolat kinta. Ateities stebėjimai ir misijos leis geriau įvertinti, kiek panašių į Žemę pasaulių yra mūsų galaktikoje ir ar tarp jų yra tikrų „Žemių 2.0“.
Egzoplanetų atradimai pagal metus
2MASS J044144 yra rudoji nykštukė, kurios palydovas maždaug 5-10 kartų masiškesnis už Jupiterį. Neaišku, ar šis palydovas yra mažesnė už rudąją nykštukę, ar planeta.
"Gliese 758" sistemos atradimo vaizdas, padarytas "Subaru" teleskopu artimojoje infraraudonojoje srityje. Neaišku, ar palydovus reikėtų laikyti planetomis, ar rudosiomis nykštukėmis.
Planeta Fomalhaut b (įterptas Fomalhauto tarpplanetinis dulkių debesis), užfiksuota Hubble'o kosminio teleskopo koronografu (NASA nuotrauka)
Fomalhaut B - egzoplaneta, tiesiogiai stebėta "Hubble" teleskopu - menininko nuotrauka
Istorija
Ankstyvieji spėjimai
XVI a. italų filosofas Džordanas Brunonas (Giordano Bruno), pirmasis Koperniko teorijos, kad Žemė ir kitos planetos skrieja aplink Saulę, šalininkas, išsakė nuomonę, kad nejudančios žvaigždės yra panašios į Saulę ir jas taip pat lydi planetos. Šventoji inkvizicija Bruno sudegino ant laužo.
XVIII amžiuje tą pačią galimybę paminėjo Izaokas Niutonas savo veikale "Principia". Lygindamas su Saulės planetomis, jis rašė: "O jei nejudančios žvaigždės yra panašių sistemų centrai, tai visos jos bus sukonstruotos pagal panašų projektą ir pavaldžios Vienui".
Patvirtinti atradimai
Pirmasis paskelbtas ir patvirtintas atradimas buvo padarytas 1988 m. Galutinai jis buvo patvirtintas 1992 m.
1992 m. pradžioje radijo astronomai paskelbė apie planetų aplink kitą pulsarą atradimą. Manoma, kad šios pulsaro planetos susiformavo iš neįprastų supernovos, iš kurios susiformavo pulsaras, liekanų per antrąjį planetų formavimosi etapą. Kitu atveju jos gali būti dujinių milžinų, išgyvenusių supernovą ir vėliau suskilusių į dabartines orbitas, išlikę uoliniai branduoliai.
1995 m. spalio 6 d. Michelis Mayoras ir Didier Quelozas iš Ženevos universiteto paskelbė pirmą kartą galutinai aptikę egzoplanetą, skriejančią aplink paprastą pagrindinės sekos žvaigždę (51 Pegasi). Šis atradimas, padarytas Aukštutinio Provanso observatorijoje, pradėjo šiuolaikinę egzoplanetų atradimų erą. Technologinė pažanga, ypač didelės skiriamosios gebos spektroskopijos srityje, leido greitai aptikti daug naujų egzoplanetų. Ši pažanga leido astronomams aptikti egzoplanetas netiesiogiai, matuojant jų gravitacinę įtaką motininių žvaigždžių judėjimui. Galiausiai papildomos ekstrasolinės planetos buvo aptiktos stebint okultacijas, kai žvaigždė užtemsta, kai priešais ją praskrieja skriejanti planeta.
2016 m. gegužę NASA paskelbė atradusi 1284 egzoplanetas, todėl bendras egzoplanetų skaičius viršijo 3000.
Tipai
Ekstrasolinės planetos gali būti įvairių formų.
- Tai gali būti dujinės milžinės arba uolinės planetos.
- Tai gali būti nykštukinės planetos, t. y. planetos, kurios yra mažesnės ir ne tokios tankios kaip įprastos planetos.
- Jie gali skrieti aplink kelių skirtingų tipų žvaigždes.
- Jie gali būti laisvai plaukiojantys arba skrieti aplink rudąją nykštukę
- Juose gali būti gyvybė. Manoma, kad viena neseniai atrasta egzoplaneta Gliese 581g gali palaikyti gyvybę, tačiau šios planetos egzistavimas dar nėra patvirtintas.
Artimiausias
Artimiausia žvaigždė, kurioje yra planetų, yra Alfa Kentauro žvaigždė. Ji yra už 4,3 šviesmečių. Naudojant standartines raketas, iki jos nukeliauti prireiktų dešimčių tūkstančių metų. Artimiausia žvaigždė, panaši į mūsų Saulę, yra Tau Ceti. Joje yra penkios planetos, iš kurių viena yra gyvenamojoje zonoje, kur gali būti skysto vandens.
Labiausiai panašus į Žemę
Kai kurios ekstrasolinės planetos gali būti panašios į Žemę. Tai reiškia, kad jų sąlygos labai panašios į Žemės sąlygas. Planetos klasifikuojamos pagal formulę, vadinamą panašumo į Žemę indeksu arba sutrumpintai ESI. ESI yra nuo vieneto (panašiausia į Žemę) iki nulio (mažiausiai panaši į Žemę). Kad planeta būtų tinkama gyventi, jos ESI turėtų būti bent 0,8. Palyginimui, į šį sąrašą įtrauktos keturios Saulės žemės planetos.
| Pavadinimas | ESI | SFV | HZD | COM | BANKOMATAS | Planetos tipas | Žvaigždė | Tinkamumas gyventi | Atstumas (ly) | Statusas | Atradimo metai | Nuoroda |
| 1.00 | 0.72 | -0.50 | -0.31 | -0.52 | šiltas teranas | G | mezoplaneta | 0 | Neegzoplanetinė, apgyvendinta | priešistorinis | ||
| Kepler-438b | 0.88 | 0.88 | -0.93 | -0.14 | -0.73 | šiltas teranas | M | mezoplaneta | 472.9 | patvirtinta | 2015 | |
| Kepler-1410b | 0.88 | 0.63 | -0.88 | -0.16 | -0.06 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 1213.4 | patvirtinta | 2011 | |
| 0.84 | 0.64 | -0.62 | -0.15 | +0.21 | šiltas teranas | M | mezoplaneta | 23.6 | patvirtinta | 2011 | ||
| Kepler-442b | 0.83 | 0.98 | -0.72 | -0.15 | +0.28 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 1291.6 | patvirtinta | 2015 | |
| 0.83 | 0.96 | -0.70 | -0.15 | +0.28 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 1199.7 | patvirtinta | 2013 | ||
| Kepler-452b | 0.83 | 0.93 | -0.61 | -0.15 | -0.30 | šiltas superteranas | G | mezoplaneta | 1402.5 | patvirtinta | 2015 | |
| Gliese 832 c | 0.81 | 0.96 | -0.72 | -0.15 | +0.43 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 16.1 | patvirtinta | 2014 | |
| Kepler-283c | 0.79 | 0.85 | -0.58 | -0.14 | +0.69 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 1496.8 | patvirtinta | 2011 | |
| Kepler-436b | 0.79 | 0.33 | -0.87 | -0.14 | +0.47 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 1339.4 | patvirtinta | 2015 | |
| Kepler-1229b | 0.79 | 0.00 | -0.40 | -0.15 | +0.44 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 769.7 | patvirtinta | 2016 | |
| Tau Ceti e | 0.78 | 0.00 | -0.92 | -0.15 | +0.16 | šiltas superteranas | G | mezoplaneta | 11.9 | nepatvirtinta | 2012 | |
| Kepler-296f | 0.78 | 0.15 | -0.90 | -0.14 | +0.53 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 1089.6 | patvirtinta | 2011 | |
| Gliese 180 c | 0.77 | 0.42 | -0.53 | -0.14 | +0.64 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 39.5 | nepatvirtinta | 2014 | |
| Gliese 667 Cf | 0.77 | 0.00 | -0.22 | -0.16 | +0.08 | šiltas teranas | M | psichoplaneta | 23.6 | abejotinas | 2013 | |
| Gliese 581 g | 0.76 | 1,00 (abejotina) | -0.70 | -0.15 | +0.28 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 20.2 | abejotinas | 2010 | |
| Gliese 163 c | 0.75 | 0.02 | -0.96 | -0.14 | +0.58 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 48.9 | patvirtinta | 2012 | |
| Gliese 180 b | 0.75 | 0.41 | -0.88 | -0.14 | +0.74 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 39.5 | nepatvirtinta | 2014 | |
| HD 40307 g | 0.74 | 0.04 | -0.23 | -0.14 | +0.77 | šiltas superteranas | K | psichoplaneta | 41.7 | patvirtinta | 2012 | |
| Kepler-61b | 0.73 | 0.27 | -0.88 | -0.13 | +1.24 | šiltas superteranas | M | mezoplaneta | 1062.8 | patvirtinta | 2013 | |
| Kepler-443b | 0.73 | 0.91 | -0.49 | -0.13 | +1.44 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 2564.4 | patvirtinta | 2015 | |
| Gliese 422 b | 0.71 | 0.17 | -0.41 | -0.13 | +1.11 | šiltas megateranas | M | mezoplaneta | 41.3 | nepatvirtinta | 2014 | |
| 0.71 | 0.53 | -0.64 | -0.12 | +1.79 | šiltas superteranas | G | mezoplaneta | 619.4 | patvirtinta | 2011 | ||
| Kepler-440b | 0.70 | 0.00 | +0.01 | -0.15 | +0.38 | šiltas superteranas | K | psichoplaneta | 706.5 | patvirtinta | 2015 | |
| Kepler-298d | 0.68 | 0.00 | -0.86 | -0.11 | +2.11 | šiltas superteranas | K | mezoplaneta | 1545 | patvirtinta | 2012 | |
| Kepler-439b | 0.68 | 0.00 | -0.99 | -0.13 | +1.18 | šiltas superteranas | G | termoplaneta | 1914.8 | patvirtinta | 2015 | |
| Kapteinas b | 0.67 | 0.00 | +0.08 | -0.15 | +0.57 | šiltas superteranas | M | psichoplaneta | 12.7 | nepatvirtinta | 2014 | |
| Kepler-62f | 0.67 | 0.05 | +0.45 | -0.16 | +0.19 | šiltas superteranas | K | psichoplaneta | 1199.7 | patvirtinta | 2013 | |
| Kepler-186f | 0.64 | 0.00 | +0.48 | -0.17 | -0.26 | šiltas teranas | M | psichoplaneta | 492 | patvirtinta | 2014 | |
| Kepler-174d | 0.61 | 0.00 | +0.32 | -0.13 | +1.77 | šiltas superteranas | K | psichoplaneta | 878.3 | patvirtinta | 2011 | |
| Gliese 667 Ce | 0.60 | 0.00 | +0.51 | -0.16 | +0.23 | šiltas teranas | M | psichoplaneta | 23.6 | abejotinas | 2013 | |
| Gliese 682 c | 0.59 | 0.00 | +0.22 | -0.14 | +1.19 | šiltas superteranas | M | psichoplaneta | 16.6 | nepatvirtinta | 2014 | |
| Gliese 581 d | 0.53 | 0.00 | +0.78 | -0.14 | +0.94 | šiltas superteranas | M | hipopsichoplaneta | 20.2 | nepatvirtinta | 2007 | |
| ~Venera | 0.78 | 0.00 | -0.93 | -0.28 | -0.70 | šiltas teranas | G | hipertermoplaneta | artima nuliui | neegzoplanetiniai | priešistorinis | |
| ~Marsas | 0.64 | 0.00 | +0.33 | -0.13 | -1.12 | šilta subterran | G | hipopsichoplaneta | artima nuliui | neegzoplanetiniai | priešistorinis | |
| ~Merkurijus | 0.39 | 0.00 | -1.46 | -0.52 | -1.37 | karštas gyvsidabris | G | negyvenamoji | artima nuliui | neegzoplanetiniai | priešistorinis |
Susiję puslapiai
- Planeta
- Egzoplanetų sąrašas
- nykštukinė planeta
- 51 Pegasai b
- 70 Virginis b
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra ekstrasolinė planeta?
A: Ekstrasolinė planeta, dar vadinama egzoplaneta, yra natūrali planeta planetų sistemoje už mūsų Saulės sistemos ribų.
K: Kas yra egzomonas?
A: Egzomonas yra natūralus palydovas, skriejantis aplink egzoplanetą.
Klausimas: Kiek žemiškųjų planetų, apytikriais skaičiavimais, egzistuoja Pieno kelyje?
A: Apytikriai apskaičiuota, kad Mėlynbarzdžio kelyje yra nuo mažiausiai 17 milijardų iki mažiausiai 144 milijardų žemiškųjų planetų.
K: Kiek Žemės dydžio planetų aptiko Keplerio kosminė observatorija?
A: Keplerio kosminė observatorija rado 461 Žemės dydžio planetą.
K: Ar yra "Žemė 2.0"?
A: Viena iš keturių Keplerio atrastų Žemės dydžio planetų, pavadinta "Kepler-69c", yra labai arti Žemės 2.0. Ji yra 1,5 karto didesnė už Žemę ir skrieja aplink žvaigždę, panašią į mūsų Saulę.
Klausimas: Ar visos ekstrasolinės planetos panašios į mūsų Saulės sistemos planetas?
Atsakymas: Ne, dauguma ekstrasolinių planetų gerokai skiriasi nuo mūsų Saulės sistemos planetų, pavyzdžiui, kai kurios iš jų vadinamos "karštaisiais Jupiteriais".
Ieškoti