Planetų sistemos: apibrėžimas, atradimai ir gyvenamoji zona

Sužinokite, kas yra planetų sistemos, jų atradimai ir gyvenamoji zona — nuo Saulės sistemos iki tolimų egzoplanetų ir galimų gyvybės buveinių.

Planetų sistema – tai bendras terminas, apibūdinantis žvaigždę ir visus objektus, kurie ją supa ir skrieja apie ją: planetas, nykštukines planetas, palydovus, asteroidų juostas, kometas, planetų žvaigždžių diskus ir kitas dulkes bei smulkesnius kūnus. Žinoma, viena tokių sistemų yra ir mūsų Saulės sistema; šiuo metu aišku, kad daugelis kitų žvaigždžių taip pat turi planetines sistemas.

Sudėtis ir architektūra

• Planetos: skirstomos pagal masę, sudėtį ir orbitos savybes (dujinės milžinės, uolinės planetos, superžemės ir pan.).
• Nykštukinės planetos ir asteroidai: mažesni kūnai, sudarantys juostas ar disko struktūras.
• Palydovai (mėnuliai): gali būti reikšmingi gyvybės arba geologinės veiklos požiūriu.
• Kometos ir dulkės: lieka kaip aktyvūs ar pasyvūs likučiai po planetų formavimosi.
• Debesys ir planetos formavimosi diskai: jaunos žvaigždės gali būti apsuptos protoplanetinių diskų, iš kurių susidaro planetos.

Kaip susidaro planetų sistemos

Planetų sistemos formuojasi iš molekulinių debesų fragmentų, kurie kolapsuoja į žvaigždę ir aplink ją susidarantį protoplanetinį diską. Protoplanetiniame diske mažesni dalelės kaupiasi į planetesimalus, vėliau — į protoplanetas ir galiausiai į planetas. Procesą veikia dinamika diske, akrecija, susijungimai, taip pat planetų migracija (ypač svarbi paaiškinant karštų Jupiterių atsiradimą).

Atradimo metodai

• Radialinė greičio (Doplerio) metoda: matuojamas žvaigždės judėjimas dėl gravitacinio planetos poveikio.
• Transitų (pritemimo) metoda: stebimas žvaigždės šviesos silpnėjimas, kai planeta praeina priešais žvaigždę.
• Tiesioginė vaizdavimo metoda: atskiriami šviesos spinduliai iš pačios planetos (reikalauja aukštos raiškos ir kontrasto).
• Gravitacinio mikrolęšio efektas: naudojamas tolimoms sistemoms, kai tarp mūsų ir tolimos žvaigždės praeina masyvus objektas ir sustiprina šviesą.
• Astrometrija: matuojamas žvaigždės padėties pokytis danguje dėl planetos poveikio.

Skaičiai ir pavyzdžiai (atnaujinta)

XXI amžius iš tiesų tapo planetinių sistemų atradimų aukso amžiumi. 2014 m. duomenys rodė maždaug 1795 planetas 1116 sistemų (minėtina, kad duomenys nuolat atnaujinami). Per ateinančius dešimtmečius paskelbta dar daug atradimų: 2024 m. viduryje patvirtintų egzoplanetų skaičius viršijo kelis tūkstančius — daugiau nei 5 500 patvirtintų planetų apie daugiau nei 4 000 žvaigždžių (skaičiai kinta priklausomai nuo duomenų bazės ir atnaujinimų).

Iš artimiausių pavyzdžių verta paminėti: anksčiau straipsnyje minima Gliese 876 sistema (apie 15,3 ly atstumu) turi kelias patvirtintas planetas, o Astrobiologiją domina vidaus sritys ir tokios sistemos kaip TRAPPIST-1, kurioje aptikta keletas Žemės dydžio planetų, iš jų kelios esantys ar netoli gyvenamosios zonos.

Artimiausia žinoma žvaigždė su patvirtinta planeta yra Proxima Centauri (maždaug 4,24 šviesmečių atstumu), aplink kurią yra bent viena patvirtinta planeta — Proxima b. Alfa Kentauro sistemoje ilgainiui buvo pranešimų apie kandidatines Žemės masės planetas, tačiau daugelis jų lieka ginčytinos ar nevisiškai patvirtintos. Kita arti esanti daugiaplanetė sistema, kuri sulaukė daug dėmesio, yra TRAPPIST-1 (~39 ly) su septyniomis Žemės dydžio planetomis.

Gyvenamoji zona

Astrobiologiją ypač domina planetų sistemų gyvenamoji zona (kartais vadinama circumsteline arba CHZ). Tai orbitinė sritis aplink žvaigždę, kurioje hipotetiškai skysta vandens paviršiuje esanti planeta galėtų išlaikyti vandenį — svarbi sąlyga gyvenimui, kokį pažįstame.

Tačiau gyvenamoji zona nėra vienintelis arba vienareikšmis gyvybės rodiklis. Svarbūs papildomi veiksniai:

• planetos atmosfera ir jos cheminė sudėtis (šiltnamio efektas gali išlaikyti ar perkaisti planetą);
• planetos masė ir geologinė veikla (pvz., tektonika gali būti svarbi anglies ciklui);
• žvaigždės aktyvumas (stebiant ypač raudonųjų nykštukių sistemų spinduliuotę ir žybsnius);
• orbitos ekscentriškumas, pasukimas, tidinis įstrigimas (tai keičia temperatūros kintamumą);
• magnetinis laukas ir apsauga nuo žvaigždžių vėjo bei kosminių spindulių.

Ką toliau?

Tyrimai ir toliau intensyviai plečiasi: naujos observatorijos ir palydovai (pvz., kosminis teleskopas James Webb, didieji žemės teleskopai, būsimieji misijų paketai) leidžia aptikti mažesnes planetas, tirti atmosferas ir įvertinti potencialiai tinkamas gyvybei aplinkas. Su kiekvienu nauju atradimu keičiasi mūsų supratimas apie planetų sistemų įvairovę ir apie tai, kur galėtų būti gyvybė už Žemės ribų.

Daugiaplanetinės sistemos

Daugiaplanetinės sistemos - tai žvaigždės, turinčios bent dvi patvirtintas planetas už mūsų Saulės sistemos ribų.

Iš visų žinomų žvaigždžių1116, kuriose yra egzoplanetų461 (2014 m. birželio mėn. Apie 280 iš jų turi tik dvi patvirtintas egzoplanetas, tačiau kai kurios jų turi ir daugiau. Žvaigždė, turinti daugiausia patvirtintų planetų, yra mūsų Saulė - 8 patvirtintos planetos, o žvaigždės, turinčios daugiausiai patvirtintų egzoplanetų, yra Kepler-90 ir HD 10180 - po 7 patvirtintas planetas; 2012 m. HD 10180 buvo pasiūlytos dar dvi kandidatės į egzoplanetas, todėl šioje sistemoje iš viso būtų 9 egzoplanetos.

Gliese 876, turinti 4 patvirtintas egzoplanetas, yra artimiausia daugiaplanetinė sistema, nutolusi nuo mūsų Saulės sistemos per 15 šviesmečių. Iš viso žinoma 12 sistemų, esančių arčiau nei už 50 šviesmečių, tačiau dauguma jų yra daug toliau. Tolimiausia patvirtinta daugiaplanetinė sistema yra OGLE-2012-BLG-0026L, nutolusi 13300 ly atstumu.

Dvi svarbiausios žvaigždžių savybės yra masė ir metališkumas, nes nuo jų priklauso, kaip formuojasi planetinės sistemos. Didesnės masės ir metalentiškumo žvaigždės paprastai turi daugiau planetų ir masyvesnių planetų.

Per metus iki 2014 m. vasario mėn. atrastų ekstrasolinių planetų skaičius. Spalvos rodo aptikimo metodą.      radialinio greičio tranzitas      tiesioginio aptikimo mikrolęšis


Daugiaplanetinės sistemos, suskirstytos pagal priimančiosios žvaigždės spektrinį tipą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra planetų sistema?

K: Kiek egzoplanetų jau atrasta?

K: Kokia yra arčiausiai Žemės esanti patvirtinta planetų sistema?

K: Kokia yra arčiausiai Žemės esanti nepatvirtinta planetų sistema?

K: Kokia yra arčiausiai Žemės esanti kelių planetų sistema?

K: Kuriame regione yra daugiausia galimybių atsirasti nežemiškai gyvybei?

Paieška pagal raidę