Mennesket indså ganske tidligt, at der er stjerner på himlen, og der er mange af dem. Derefter blev denne tanke suppleret med argumentet om, at stjernerne ligner vores sol, eller på et tidspunkt var ens. Derefter blev det klart, at Jorden og andre planeter kredser om Solen, og et rimeligt spørgsmål opstår: "Hvorfor kan planeter ikke dreje sig om andre stjerner?" Teorien så ikke noget problem i den mulige eksistens af planeter uden for solsystemet, men videnskaben har altid brug for fakta. Og over tid blev fakta fundet.
exoplanet
Hvad er en exoplanet? Alt er simpelthen skandaløst - dette er en planet uden for solsystemet, der kredser om en stjerne. Udtrykket blev dannet fra forkortelsen ekstra solplanet, det vil sige den ekstrasolære planet. Men lad dig ikke forveksle: ikke alt uden for solsystemet er en exoplanet, der er også himmellegemer - forældreløse, de såkaldte planemos, der rejser gennem rummet uden for moderstjernens bane.
Hvad er eksoplaneterne? De er meget forskellige. Kepler-rumteleskopet observerede kun to konstellationer - Cygnus og Lyru - i 8 år, men fandt omkring tusind kandidater til exoplaneter. Og vi har 88 konstellationer, og disse to har stadig noget at opdage.
Der er således mange eksoplaneter, og de er forskellige. Detektionsmetoderne, som vi vil tale om senere, tillader os ikke nøjagtigt at bestemme sammensætningen, atmosfæren og arten af de opdagede planeter. Hvad kan vi sige, vi kan ikke engang direkte se eksoplaneten. Men selv gennem indirekte tegn og data kan der foretages en klassificering.
De to hovedklasser af exoplaneter er små klippeplaneter og gigantiske planeter. Hvis vi anvender denne klassificering på vores solsystem, vil Venus, Merkur, Jorden og Mars gå til den første, og Jupiter, Saturn, Uranus og Neptune vil gå til den anden.
Hver af klasserne kan opdeles i et antal underklasser. Lad os analysere de mest basale.
Salgsfremmende video:
Chthonic planet
Den khthoniske planet er en gasgigant, der hurtigt falder ned på moderstjernen. I midten af gasgiganten er der en lille tæt kerne, der holder enorme masser af gasformigt stof omkring sig. Efterhånden som nærmer sig moderstjernen begynder gasgiganten at fordampe dens skal, indtil en kerne er tilbage.
Kunstnerisk skildring af transit af den kthoniske planet HD 209458b foran sin stjerne. Det Europæiske Rumagentur, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Frankrig) og NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-jord
Det vigtigste og eneste kriterium, hvormed en planet kan rangeres som en superjord, er dens masse. Sådanne planeter er normalt flere gange tungere end Jorden, men på samme tid meget mindre end gasgiganten. I modsætning til de kthoniske planeter blev der opdaget en hel del sådanne himmellegemer, og i 2007 fandt astronomer superjordet Gliese 581-c i den beboelige zone.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Varm jupiter
Navnet på den velkendte planet er skrevet med et lille bogstav ikke ved en fejltagelse. Hot Jupiter er ikke en bestemt planet, men en hel planetarisk klasse. I modsætning til vores gasgigant, er varme Jupiters placeret næsten tæt på moderstjernen, som varmer deres atmosfære til 1500 K. På grund af en række funktioner, især deres store størrelse, er der opdaget en masse varme Jupiters.
Kold jupiter
Det er til denne klasse, som den originale Jupiter og Saturn hører til - kold Jupiter er placeret i en sådan afstand fra stjernen, at den modtager det meste af sin varme fra interne processer og ikke fra stråling.
Isgigant
Vi har også sådanne planeter i vores system: Uranus og Neptune er typiske repræsentanter for isgiganter - planeter med en stor størrelse og afstand fra deres indfødte stjerne. På grund af det faktum, at strålerne svagt opvarmer sådanne planeter, er næsten hele deres overflade bundet af is, ikke kun vandis, men også metan og hydrogensulfidis.
Voyager 2-billede af Neptune i august 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Listen over exoplanetarter kan videreføres i meget lang tid. Der er verdensplaneter, kulstofplaneter, varm og kold neptun og meget, meget mere. Men vi vil tale om, hvordan de opdages.
Metoder til påvisning af eksoplaneter
Lad os lave et simpelt eksperiment. På en eller anden måde løfter du en varm sommernat, helst i syd, nær Ækvator, dine øjne til nattehimlen. Hvad vil du se? Det er rigtigt, utallige stjerner. Forskellige stjerner - lyse og ikke særlig lyse, ensomme og i konstellationer. Men praktisk talt alle, undtagen Mercury, Jupiter, Månen og måske Mars, vil være stjerner.
Det samme er tilfældet med de kæmpe teleskoper i observatorier. Stjernerne på grund af deres størrelse og stråling tilstopper næsten fuldstændigt hele det observerbare rum, og planeterne, der gløder med meget svagt reflekteret lys, er simpelthen ikke synlige på deres baggrund. Så hvis der er et sted en civilisation af vores udviklingsniveau, gætter det sandsynligvis om tilstedeværelsen af Jupiter og Saturn nær Solen, men ikke mere.
Men eksoplaneter findes og meget pålideligt. Vi har flere måder at gøre dette på.
Den mest produktive er metoden transit eller fotometri. Faktum er, at hver stjerne har en sådan indikator som lysstyrke. Groft sagt er lysstyrken alt det lys, der udsendes af en stjerne pr. Tidsenhed. Men hvis noget himmellegeme passerer mellem observatørens og stjernens teleskop, falder lysstyrken på passeringstidspunktet. Og hvis denne proces gentages med jævne mellemrum, betyder det, at planeten drejer rundt om stjernen. Der er fordele og ulemper ved denne metode. Det største plus er muligheden for at bestemme størrelsen på en exoplanet. Minus - for nøjagtigt at bestemme tilstedeværelsen af en planet med en lang orbitalperiode, for eksempel som Jupiter (12 år), bliver du nødt til at observere stjernen i meget lang tid.
Doppler-spektroskopi. Opkaldt efter den østrigske matematiker Christian Doppler, måler metoden den spektrale forskydning af en stjerne under påvirkning af en planet. Tyngdekraften fungerer i begge retninger, også for os, derfor tiltrækker ikke kun Jorden os, men vi også Jorden. Ligeledes i et par planetstjerner. Rotationen af den massive eksoplanet forskyder modersstjernes radiale radiale hastighed, og instrumenterne viser, hvordan planeten svinger i det røde område af spektret, derefter i den violette. Doppler-metoden tillader sammen med transit en at bestemme planetens densitet, men igen - kun hvis den er stor nok.
Gravitationsmikrolensering. Denne metode er bundet til tilstedeværelsen af en anden stjerne mellem astronomens teleskop og den observerede stjerne, der fungerer som en gravitationslinse. Men hvis linsestjernen har sin egen planet, vil den observerede stjernes lys karakteristisk blive forvrænget.
Og endelig kan eksoplaneten let ses. Planeterne i sig selv er meget svage lyskilder, så det er meget vanskeligt at registrere jordiske himmellegemer ved hjælp af denne metode. De mest sandsynlige genstande til at opdage er giganter større end Jupiter, som er langt nok væk fra stjernen til at udsende infrarøde stråler af sig selv.
Indtil 2014 delte Doppler-metoden eller radialhastighedsmetoden og transitmetoden lederskabet i antallet af opdagede exoplaneter. I 2014, takket være flagskibet i søgningen efter exoplaneter - Kepler-teleskopet, gik transitmetoden langt foran.
En interessant kendsgerning: de oplysninger, som Kepler har fået, er så omfattende, at det er frit tilgængeligt for alle at studere. Således har Planet Hunters-projektet allerede været med til at opdage tre eksoplaneter.
Muligheden for liv og udsigterne til kolonisering
Naturligvis er almindelige mennesker mindre interesseret i varme neptuner og metoder til at opdage eksoplaneter. Offentlighedens største interesse er muligheden for liv og kolonisering af fjerne himmellegemer.
Forplayday / bigstock.com
I alt blev 3.614 eksoplaneter opdaget i juni 2017. Af disse ligner de Jorden - 216. Der er masser at vælge imellem. Men den formodede kolonisering og muligheden for livets eksistens er begrænset af et antal parametre.
Beboelig zone
De er vant til at måle alt selv, og jordiske astronomer har afledt begrebet en beboelig zone. Essensen af konceptet er, at hver stjerne skal have en bestemt zone, hvor planeterne kan beboes.
Hovedbetingelsen i den beboelige zone er eksistensen af flydende vand. Derfor skal planeten være tæt nok på stjernen, så vandet ikke fryser, og langt nok, så det ikke fordamper. For at beregne midten af den beboelige zone blev der endda afledt en ligning, der ligner dAU = √Lstar / Lsun, hvor d er den gennemsnitlige radius for den beboelige zone, Lstar er stjernens lysstyrke, og Lsun er lysets sollys.
Der er 52 planeter på listen over beboelige eksoplaneter, ifølge University of Puerto Rico. En af dem er mini-earth TRAPPIST - 1d, 21 planeter, der kan sammenlignes med Jorden, og 30 super-earths.
De vigtigste kriterier er planetens sammensætning, overfladetemperatur, størrelse og atmosfære. Planeterne evalueres efter graden af lighed med Jorden, og endda er der afledt et specielt numerisk kriterium, der består af alt det ovenstående. Hvis en planet vinder 0,8 til 1 i henhold til Jordens lighedstidsindeks, kan den sikkert indtastes på listen over potentielle kolonier. Så tag dit valg, herrer kolonister!
Kepler-438b
Han var rekordholder for lighed med Jorden indtil 2016. Dets ESI (Earth Likhedsindeks) er 0,88. Selve planeten ligger 470 lysår fra Jorden i stjernebilledet Lyra, og den overordnede stjerne af Kepler-438b er kun halvdelen af solens størrelse. Selve planeten befinder sig i stjernens beboelige zone, i størrelse overstiger Jorden med 12%.
Proxima Centauri f
Hjemmestjernen på denne planet er Proxima Centauri, tættest på Solen. Selve planeten, ligesom det lysende, ligger 4,22 lysår fra os. Ifølge lighedsindekset vinder Proxima Centauri 0,85 og forbliver fortroligt i toppen.
TRAPPIST-1 d
I øjeblikket er planeten TRAPPIST, opdaget af teleskopet, den mest ligner vores hjem Jorden. Det er også den tredje fra sin overordnede stjerne, lidt ringere end Jorden i størrelse og meget lignende i sammensætning. Den estimerede overfladetemperatur er +15 grader Celsius.
Desværre er tilgængeligheden af egnede planeter til kolonisering langt fra den vigtigste barriere for den menneskelige kolonisering af universet. Selv til Proxima Centauri b, med nuværende teknologier, har potentielle kolonister en meget, meget lang flyvetid. Og indtil vi lærer at effektivt dække afstande på mindst 10 lysår, er det for tidligt at tale om erobringen af exoplaneter.
Der er stadig mange variationer af exoplaneter. Men de største opdagelser venter os fremad - ambitiøse internationale projekter er allerede ved at blive forberedt på Jorden til at skabe kæmpe teleskoper og rumobservatorier, der vil være i stand til at se, hvad vi ikke kan finde nu. Men jeg har endnu ikke nævnt, at eksoplaneter har satellitter.