Žmonija gana anksti suprato, kad danguje yra žvaigždžių, ir jų yra labai daug. Tada šią mintį papildė argumentas, kad žvaigždės yra panašios į mūsų Saulę arba vienu metu buvo panašios. Tada tapo aišku, kad Žemė ir kitos planetos sukasi aplink Saulę, ir kyla pagrįstas klausimas: „Kodėl planetos negali suktis aplink kitas žvaigždes?“Teorija nematė jokių problemų dėl galimo planetų, esančių už Saulės sistemos, egzistavimo, tačiau mokslui visada reikia faktų. Ir laikui bėgant buvo surasti faktai.
- „Salik.biz“
„Exoplanet“
Kas yra egzoplanetė? Viskas yra tiesiog siaubinga - tai už Saulės sistemos ribų esanti planeta, besisukanti aplink žvaigždę. Terminas buvo suformuotas iš sutrumpinimo papildoma saulės planeta, tai yra, ekstrasoliarioji planeta. Tačiau nereikia supainioti: ne viskas, kas yra už Saulės sistemos ribų, yra egzoplaneta, taip pat yra dangaus kūnų - našlaičių, vadinamųjų planemų, kurie keliauja per kosmosą už tėvynės žvaigždės orbitos.
Kas yra egzoplanetos? Jie labai skirtingi. Keplerio kosminis teleskopas 8 metus stebėjo tik du žvaigždynus - Cygnus ir Lyru -, tačiau rado apie tūkstantį kandidatų į egzoplanetas. Mes turime 88 žvaigždynus, ir šie du dar turi ką atrasti.
Taigi egzoplanetų yra daug, jos skiriasi. Aptikimo metodai, apie kuriuos kalbėsime vėliau, neleidžia tiksliai nustatyti aptiktų planetų sudėties, atmosferos ir pobūdžio. Ką galime pasakyti, net negalime tiesiogiai pamatyti egzoplanetos. Bet net pagal netiesioginius ženklus ir duomenis galima klasifikuoti.
Dvi pagrindinės egzoplanetų klasės yra mažos uolų planetos ir milžiniškos planetos. Jei pritaikysime šią klasifikaciją savo saulės sistemai, tada Venera, Merkurijus, Žemė ir Marsas pateks į pirmąją, o Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas - į antrąją.
Kiekvieną klasę galima suskirstyti į keletą poklasių. Išanalizuokime pačius pagrindinius.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Chtoninė planeta
Chtoninė planeta yra dujų milžinas, greitai krintantis ant pagrindinės žvaigždės. Dujų milžino centre yra nedidelis tankus branduolys, talpinantis aplink jį milžiniškas dujinių medžiagų mases. Palaipsniui artėjant prie pagrindinės žvaigždės, dujų milžinas pradeda garinti savo apvalkalą, kol liks viena šerdis.
Meninis chtoninės planetos HD 209458b tranzito priešais ją žvaigždės vaizdas. Europos kosmoso agentūra, Alfredas Vidal-Madjaras (Paryžiaus institutas, CNRS, Prancūzija) ir NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super žemė
Pagrindinis ir vienintelis kriterijus, pagal kurį planeta gali būti įvertinta kaip superžemė, yra jos masė. Tokios planetos paprastai yra kelis kartus sunkesnės už Žemę, tačiau tuo pat metu jos yra daug mažesnės už dujų milžiną. Priešingai nei chtoninės planetos, tokių dangaus kūnų buvo aptikta gana daug, o 2007 m. Astronomai gyvenamojoje zonoje rado superžemės Gliese 581-c.
„Gliese 581c Tyrogthekreeper“/ wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Karštas jupiteris
Žinomos planetos vardas užrašytas maža raidė ne per klaidą, karštas Jupiteris nėra konkreti planeta, o visa planetų klasė. Skirtingai nuo mūsų dujų milžino, karštieji Jupiteriai yra beveik šalia motinos žvaigždės, kuri jų atmosferą šildo iki 1500 K. Dėl daugybės ypatybių, visų pirma dėl jų didelio dydžio, buvo atrasta daugybė karštų Jupiterių.
Šaltas jupiteris
Būtent šiai klasei priklauso originalus Jupiteris ir Saturnas - šaltas Jupiteris yra tokiu atstumu nuo žvaigždės, kad didžiąją dalį savo šilumos gauna iš vidinių procesų, o ne iš radiacijos.
Ledo milžinas
Savo sistemoje turime ir tokių planetų: Uranas ir Neptūnas yra tipiški ledo gigantų atstovai - planetos, turinčios didelį dydį ir nutolusios nuo savo gimtosios žvaigždės. Dėl to, kad spinduliai silpnai šildo tokias planetas, beveik visą jų paviršių jungia ne tik vandens, bet ir metano bei vandenilio sulfido ledas.
„Voyager 2“„Neptūno“vaizdas 1989 m. Rugpjūčio mėn. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Egzoplanetų rūšių sąrašą galima tęsti labai ilgai. Yra vandenynų planetos, anglies planetos, karštas ir šaltas neptūnas ir daug, daug daugiau. Bet mes kalbėsime apie tai, kaip jie aptinkami.
Eksoplanetų aptikimo metodai
Padarykime paprastą eksperimentą. Kažkodėl šiltą vasaros naktį, geriausia per pietus, prie pusiaujo, iškelkite akis į naktinį dangų. Ką pamatysi? Teisingai, daugybė žvaigždžių. Skirtingos žvaigždės - ryškios ir nelabai ryškios, vienišos ir žvaigždynuose. Tačiau praktiškai visi, išskyrus Merkurijų, Jupiterį, Mėnulį ir galbūt Marsą, bus žvaigždės.
Panašiai yra ir su milžiniškais teleskopais observatorijose. Žvaigždės dėl savo dydžio ir spinduliuotės beveik visiškai užkemša visą stebimą kosmoso erdvę, o planetos, švytinčios labai silpna atspindėta šviesa, jų fone tiesiog nėra matomos. Taigi, jei kažkur yra mūsų išsivystymo lygio civilizacija, greičiausiai spėjama apie Jupiterio ir Saturno buvimą šalia Saulės, bet ne daugiau.
Bet egzoplanetos randamos ir labai patikimai. Mes turime keletą būdų tai padaryti.
Pats derlingiausias yra tranzito arba tranzitinės fotometrijos metodas. Faktas yra tas, kad kiekviena žvaigždė turi tokį rodiklį kaip ryškumas. Grubiai tariant, ryškumas yra visa žvaigždės skleidžiama šviesa per laiko vienetą. Bet jei tarp stebėtojo teleskopo ir žvaigždės praeina koks nors dangaus kūnas, praėjimo metu jo ryškumas krinta. Ir jei šis procesas kartojasi periodiškai, tai reiškia, kad planeta sukasi aplink žvaigždę. Šis metodas turi privalumų ir trūkumų. Pagrindinis pliusas yra galimybė nustatyti egzoplanetos dydį. Minusas - norint tiksliai nustatyti planetos, turinčios ilgą orbitos periodą, buvimą, pavyzdžiui, kaip Jupiteris (12 metų), žvaigždę turėsite stebėti labai ilgai.
Doplerio metodas. Šis metodas, pavadintas austrų matematiku Christianu Dopleriu, matuoja žvaigždės spektrinį poslinkį veikiant planetai. Gravitacijos dėsniai veikia abiem kryptimis, taip pat ir mums, todėl ne tik Žemė mus traukia, bet ir mes. Panašiai yra ir poroje planetų - žvaigždė. Masyvios egzoplanetos sukimasis keičia pagrindinės žvaigždės radialinį radialinį greitį, o prietaisai parodo, kaip planeta svyruoja raudonojoje spektro srityje, tada violetinėje. Doplerio metodas leidžia kartu su tranzitu nustatyti planetos tankį, bet vėlgi - tik jei jis yra pakankamai didelis.
Gravitacinis mikroelementas. Šis metodas yra susijęs su kitos žvaigždės buvimu tarp astronomo teleskopo ir stebimos žvaigždės, kuri veikia kaip gravitacinis lęšis. Bet jei objektyvo žvaigždė turi savo planetą, tada stebimos žvaigždės šviesa bus charakteriškai iškreipta.
Galiausiai egzoplanetą galima lengvai pamatyti. Pačios planetos yra labai silpni šviesos šaltiniai, todėl naudojant šį metodą labai sunku aptikti sausumos dangaus kūnus. Labiausiai tikėtini aptikti objektai yra didesni nei Jupiteris milžinai, kurie yra pakankamai toli nuo žvaigždės, kad patys galėtų skleisti infraraudonuosius spindulius.
Iki 2014 m. Doplerio metodas arba radialinio greičio metodas bei tranzito metodas pasidalijo pirmaujančių pagal atrastų egzoplanetų skaičių. 2014 m. Dėka pavyzdinio egzoplanetų - Kepler teleskopo - paieškos, tranzito metodas nuėjo toli į priekį.
Įdomus faktas: Keplerio gauta informacija yra tokia išsami, kad ja laisvai gali naudotis visi. Taigi „Planet Hunters“projektas jau padėjo atrasti tris egzoplanetas.
Gyvenimo galimybė ir kolonizacijos perspektyvos
Natūralu, kad paprasti žmonės mažiau domisi karštais neptūnais ir egzoplanetų aptikimo metodais. Pagrindinis visuomenės interesas yra tolimų dangaus kūnų gyvenimo ir kolonizacijos galimybė.
„Forplayday“/ bigstock.com
Iš viso 2017 m. Birželio mėn. Buvo atrastos 3 614 egzoplanetos. Iš jų jie primena Žemę - 216. Yra iš ko rinktis. Tačiau tariamą kolonizaciją ir gyvybės egzistavimo galimybę riboja daugybė parametrų.
Gyvenamoji zona
Įpratę viską išmatuoti patys, žemiški astronomai yra sugalvoję gyvenamosios zonos koncepciją. Sąvokos esmė yra ta, kad kiekviena žvaigždė turi turėti tam tikrą zoną, kurioje gali būti apgyvendintos planetos.
Pagrindinė gyvenamosios zonos sąlyga yra skysto vandens buvimas. Todėl planeta turi būti pakankamai arti žvaigždės, kad vanduo neužšaltų, ir pakankamai toli, kad neišgaruotų. Norėdami apskaičiuoti gyvenamosios zonos centrą, netgi buvo išvesta lygtis, kuri atrodo taip: dAU = √Lstar / Lsun, kur d yra vidutinis gyvenamosios zonos spindulys, Lstar yra žvaigždės šviesumas, o Lsun yra Saulės šviesumas.
Remiantis Puerto Riko universitetu, tinkamų egzoplanetų sąraše yra 52 planetos. Viena iš jų yra mini žemė TRAPPIST - 1d, 21 planeta, palyginama su Žeme, ir 30 superžemių.
Pagrindiniai kriterijai yra planetos sudėtis, paviršiaus temperatūra, dydis ir atmosfera. Planetos vertinamos pagal panašumo su Žeme laipsnį ir buvo išvestas net specialus skaitmeninis kriterijus, kurį sudaro visi pirmiau išvardyti dalykai. Jei planeta Žemės panašumo indekse padidėja nuo 0,8 iki 1, tuomet ją galima saugiai įvesti į galimų kolonijų sąrašą. Taigi, rinkitės, ponai kolonistai!
„Kepler-438b“
Jis buvo panašumo į Žemę rekordininkas iki 2016 m. Jo ESI (Žemės panašumo indeksas) yra 0,88. Pati planeta yra 470 šviesmečių atstumu nuo Žemės Lyros žvaigždyne, o pradinė Kepler-438b žvaigždė yra tik perpus mažesnė už Saulę. Pati planeta yra gyvenamojoje žvaigždės zonoje, jos dydis 12% viršija Žemę.
„Proxima Kentauro b
Namų žvaigždė šioje planetoje yra „Proxima Centauri“, arčiausiai Saulės. Pati planeta, kaip ir šviestuvas, yra 4,22 šviesos metų nuo mūsų. Pagal panašumo indeksą „Proxima Centauri“populiarėja 0,85 ir užtikrintai išlieka viršūnėje.
TRAPPIST-1 d
Šiuo metu teleskopo atrasta planeta TRAPPIST yra labiausiai panaši į mūsų namų Žemę. Tai taip pat trečioji iš savo pagrindinės žvaigždės, šiek tiek žemesnė už Žemę ir savo sudėtimi labai panaši. Numatoma paviršiaus temperatūra yra +15 laipsnių šilumos.
Deja, tinkamų planetų kolonizavimui galimybė yra toli gražu ne pats svarbiausias barjeras kelyje į Visatos žmonių kolonizaciją. Net iki „Proxima Centauri b“, naudojant dabartines technologijas, potencialūs kolonistai turi labai, labai ilgą skrydžio laiką. Ir kol neišmoksime efektyviai įveikti mažiausiai 10 šviesmečių atstumų, dar per anksti kalbėti apie egzoplanetų užkariavimą.
Egzistuoja daugybė egzoplanetų variantų. Tačiau didžiausi atradimai mūsų laukia ateityje - Žemėje jau rengiami ambicingi tarptautiniai projektai, skirti sukurti milžiniškus teleskopus ir kosmoso observatorijas, kurie galės pamatyti tai, ko dabar negalime rasti. Bet aš dar neminėjau, kad egzoplanetos turi palydovus.