Giedrą naktį pažvelgę į dangų, galite būti tikri, ko mūsų protėviai net neįtarė: aplink kiekvieną žvaigždę sukasi bent viena planeta.
Pasauliai, esantys kitų žvaigždžių orbituose, vadinami „egzoplanetomis“, ir jie svyruoja nuo milžiniškų dujų milžinių, didesnių už Jupiterį, iki mažų uolėtų planetų, tokių kaip Žemė ar Marsas. Tolimos planetos gali būti pakankamai karštos, kad metalas ištirptų ant jų paviršiaus, arba kaip ledinės sniego gniūžtės. Daugelis jų taip greitai ir glaudžiai sukasi aplink savo žvaigždes, kad jų metai trunka keletą Žemės dienų. Kai kurie gali turėti dvi saulutes. Yra klajoklių, išvytų iš savo sistemų, tokių, kurie tamsoje klaidžioja po galaktiką.
Paukščių kelias yra didžiulė žvaigždžių šeima, apimanti maždaug 100 000 šviesmečių. Jo spiralinėje struktūroje yra apie 400 milijardų gyventojų, o mūsų Saulė yra tarp jų. Jei kiekvienos iš šių žvaigždžių orbitoje yra ne viena, o kelios planetos, kaip ir Saulės sistemoje, tai Paukščių Tako pasaulių skaičius yra tiesiog astronominis: skaičius siekia trilijonus.
Žvaigždžių sistemos, gyvenančios Paukščių Taku. Kreditas: ESA / Hablas / ESO / M. Kornmesseris.
Jau kelis šimtmečius žmonija galvojo apie planetų egzistavimo aplink tolimas žvaigždes galimybę, o dabar mes užtikrintai sakome, kad egzistuoja ne saulės pasauliai. Artimiausia mūsų kaimynė „Proxima Centauri“neseniai atrado uolėtą planetą, ir ji tikriausiai nėra viena. Atstumas iki jo yra maždaug 4,5 šviesmečio arba 40 trilijonų kilometrų. Tačiau dauguma rastų egzoplanetų yra už šimtų ar tūkstančių šviesmečių.
Bloga žinia: mes dar neturime galimybės prie jų patekti. Geros naujienos yra tai, kad galime į juos pažvelgti, įvertinti temperatūrą, „pajusti“atmosferą ir galbūt netrukus atrasti gyvenimo ženklus, paslėptus blankioje šviesoje iš šių tolimų pasaulių.
Pirmoji į pasaulio areną įžengusi egzoplaneta buvo 51 Pegasi b, 50 šviesmečių atstumu nuo mūsų esantis „karštas Jupiteris“, kuris aplink žvaigždę skrieja per 4 Žemės dienas. Lūžis, po kurio saulės spindulių planetos tapo įprasta, įvyko 1995 m.
Meninis karšto jupiterio vaizdavimas. Kreditas: ESO.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Iki 51 metų „Pegasi b“buvo keli kandidatai. Egzoplaneta, šiandien vadinama Tadmoru, buvo atrasta 1988 m. Nors 1992 m. Jos egzistavimas buvo suabejotas dėl nepakankamų įrodymų, po dešimties metų papildomi stebėjimai patvirtino, kad planeta skriejo aplink Gamma Cepheus A. Tada, 1992 m., Buvo atrasta „pulsaro planetų“sistema. Šie pasauliai sukasi aplink negyvą žvaigždę - pulsarą PSR 1257 + 12, kuris nuo Žemės nutolęs 2300 šviesmečių.
Dabar gyvename egzoplanetų visatoje. Jų skaičius nuolat didėja, o šiuo metu patvirtintų planetų, esančių už Saulės sistemos ribų, skaičius peržengė 3700 ribą, tačiau kitą dešimtmetį tvarkaraštis gali šokti iki dešimčių tūkstančių.
Kaip mes tai atėjome?
Mes esame ant didelių atradimų ribos. Ankstyvųjų tyrimų era ir pirmosios patvirtintos egzoplanetos nustatė tolesnio etapo etapą: tolimų pasaulių medžioklę su „budresniais“ir sudėtingesniais teleskopais kosmose ir žemėje. Kai kuriems iš jų pavesta atlikti tikslų gyventojų surašymą, apskaičiuoti įvairius egzoplanetų dydžius ir tipus. Kiti tiria atskirus pasaulius, jų atmosferą ir jų galimybes palaikyti gyvenimą.
Tiesioginis egzoplanetų vizualizavimas, tai yra jų faktiniai vaizdai, vaidina vis svarbesnį vaidmenį, nors dabartinį žinių lygį mokslininkai pasiekė daugiausia netiesioginėmis priemonėmis. Du pagrindiniai metodai yra klibėjimas ir užtemimas.
Animacija sudaryta iš keturių masyvių eksoplanetų, skriejančių aplink jauną žvaigždę HR 8799, vaizdų. Autoriai: Jasonas Wangas / Christianas Maroisas.
Pirmasis yra pagrįstas ryškių žvaigždžių svyravimų fiksavimu veikiant orbituojančios planetos gravitacijai. Šie nukrypimai apibūdina egzoplanetos masę. Šis metodas leido patvirtinti pirmuosius kandidatus, įskaitant 51 „Pegasi b“, ir iš viso, matuojant radialinį greitį, buvo atrasta apie 700 pasaulių.
Tačiau didžioji dauguma egzoplanetų randama taikant tranzito metodą, kuris pagrįstas neįtikėtinai mažu žvaigždės spindesio kritimu, kai planeta kerta savo diską. Ši paieškos strategija nurodo objekto dydį. NASA 2009 m. Paleistas kosminis teleskopas „Kepler“tokiu būdu rado apie 2700 patvirtintų egzoplanetų. Iki šiol jis vis atranda naujus pasaulius, tačiau, deja, jo medžioklė netrukus baigsis, nes baigsis kuras.
Kiekvienas metodas turi savų pliusų ir minusų. Radialinio greičio matavimas parodo planetos masę, tačiau nepateikia informacijos apie jos skersmenį. Tranzitas kalba apie ekstrasolarinio pasaulio dydį, tačiau neleidžia nustatyti masės.
Bet kai kartu naudojami keli metodai, galime gauti svarbių duomenų apie planetos sistemą be tiesioginės vizualizacijos. Geriausias pavyzdys yra maždaug 40 šviesmečių atstumu esantis TRAPPIST-1, kuriame septynios Žemės dydžio planetos skrieja aplink mažą raudoną nykštuką.
Planetos, skriejančios apie itin vėsų raudoną nykštuką TRAPPIST-1, palyginti su Žeme. Kreditas: ESO / M. Kornmesseris.
TRAPPIST-1 šeima buvo tiriama antžeminiais ir kosminiais teleskopais. Tyrimai parodė ne tik septynių tankiai supakuotų planetų skersmenis, bet ir subtilią gravitacinę sąveiką tarpusavyje. Dabar mes žinome jų mases ir skersmenis, galime įvertinti paviršiaus temperatūrą ir net atspėti dangaus spalvą ant kiekvieno iš jų. Nors vis dar nežinoma apie šias septynias planetas, įskaitant tai, ar jas dengia vandenynai, ar ledo pluta, TRAPPIST-1 tapo labiausiai ištirta žvaigždžių sistema be mūsų.
Kas toliau?
Kitas žingsnis bus naujos kartos kosminiai teleskopai. Visų pirma, TESS, kurį planuojama pradėti 2018 m. Balandžio 16 d. Šis modernus instrumentas atliks beveik visą netoliese esančių ryškių žvaigždžių tyrimą, ieškodamas tranzitu vykstančių planetų.
TESS atrinks geriausius kandidatus, kurie bus atidžiau tikrinami Jameso Webbo kosminio teleskopo, kuris į kosmosą pateks 2020 m. Hablo įpėdinis su didžiuliu veidrodžiu surinks šviesą tiesiai iš pačių planetų, kurias vėliau galima suskaidyti į spektrą - savotišką brūkšninį kodą, rodantį, kokių dujų yra egzoplanetos atmosferoje. Pagrindiniai teleskopo taikiniai bus „superžemės“.
„Medžiotojas“egzoplanetoms TESS. Kreditas: NASA.
Apie šią saulės spindulių pasaulių klasę, įskaitant tai, ar jie tinkami gyventi, šiandien nėra daug žinoma. To priežastis yra Saulės sistemoje esančių superžemių analogų trūkumas. Jei mums pasiseks, vieno iš jų atmosferoje bus deguonies, anglies dioksido ir metano požymių. Tačiau Žemės dydžio planetų atmosferos medžioklę teks atidėti iki naujos kartos kosminių teleskopų 2030-aisiais.
Keplerio teleskopo dėka dabar žinome, kad virš mūsų esančias žvaigždes supa planetos. Mes galime būti tikri ne tik dėl daugybės egzoplanetinių kaimynų, bet ir dėl to, kad nuotykiai tik prasideda.
Romanas Zacharovas