Kepler-rumteleskopet har opdaget 20 nye exoplaneter, der kredser om svage små stjerner. Fem af dem er inden for den beboelige zone. Det vil sige hvor der kan være flydende vand og selve livet. Kepler-teamet meddelte dette på et fælles møde i Planetary Research Branch i American Astronomical Society og European Planetary Congress.
Nye planeter på størrelse med jorden, nogle gange lidt mindre, nogle gange større som Neptun (disse kaldes superjord). De er ganske velegnede til at bo der selv for os uden at bøje sig for overdreven tiltrækning og uden at flyve væk ud i rummet fra ekstraordinær lethed. De drejer sig om meget små stjerner - orange og røde dværge i klasse K og M. Disse stjerner er parasitter, der forhindrer forskere i at observere noget markant. Så under alle omstændigheder kaldte Courtney Dressing, astronomen fra Caltech, der præsenterede opdagelsen, dem.
De er faktisk allestedsnærværende: op til tre fjerdedele af stjernerne i galaksen er røde dværge. Cirka 250 er tæt på, inden for 30 lysår fra vores sol (hvilket er enormt i sammenligning med dem, ti gange mere). Courtney selv, ung og smuk, insisterer på, at beboelige planeter søges i nærheden af sådanne svage stjerner. I de senere år er dette blevet det, der nu kaldes en trend eller mainstream.
Så røde dværge. Svage stjerner, som er mindre end ti procent af solmassen i masse, og deres fotosfæretemperatur er 3500 Kelvin og lavere, hvilket er næsten halvdelen af solens. Men hypotetisk kan de leve i yderligere billioner år, hvilket går ud over horisonten for den mest voldelige fantasi. Hele universet begyndte kun for 13,8 milliarder år siden. I løbet af denne tid blev mange stjerner født og døde, og dværge har til hensigt at eksistere hundreder af gange længere. Ingen af fysikerne forpligter sig til at forudsige, hvad der vil ske med verden i så lang tid, men hvis alt forbliver "som før", kan liv i M-klassestjerner opstå med stor sandsynlighed. Hvis ikke allerede udtænkt.
Kepler-20f er en exoplanet, der kredser om stjernen Kepler-20 i stjernebilledet Lyra. Masse - 0,66 jordmasser. Banen er den fjerde fra moderstjernen. Et år på planeten varer 19 jorddage
Foto: NASA / Kepler-missionen
På jagt efter fremmede liv skifter jordbunds håb skuffelser. Ingen skriver beskeder til det jordiske sind fra det udenjordiske, ingen steder ser vi klare spor af selv primitive organismer. Håber på Mars - næsten stoppet. Nu håber vi på Europa, månen til Jupiter. Men mest af alt er håb naturligvis i exoplaneter (planeter, der kredser om en stjerne, der ikke er solen).
Salgsfremmende video:
Den første exoplanet blev opdaget af den polske astronom Alexander Wolschan i 1990. Han beregnede, at en af neutronstjernerne har to planeter større end Jorden: den ene 3,4 gange, den anden 2,8. Siden da er der opdaget mange planeter i nærheden af andre stjerner, og i dag kendes omkring fem tusinde af dem sammen med kandidater (endnu ikke bekræftede signaler).
Hvad er så fornemmelsen? Det faktum, at flere planeter viste sig at være både jordlignende og i den beboelige zone. Sådanne opdagelser er stadig sjældne, skønt der er en følelse af, at det er her, er begyndt. For eksempel blev der om sommeren fundet en jordlignende planet nær den nærmeste stjerne - den røde dværg Proxima Centauri. Det blev beregnet ud fra observationer på La Silla Observatory i Chile.
Men Kepler-teleskopet er fortsat den største udbyder af nyheder om verdener uden for solsystemet. Hvorfor er han for nylig begyndt at finde så mange planeter og superjordstørrelser på jorden? Roman Rafikov, professor i astrofysik ved University of Cambridge (UK) og Institute for Advanced Study (Princeton, USA) besvarede dette spørgsmål til vores tidsskrift:
- Jeg vil ikke sige, at dette er en nylig tendens. Kepler åbnede dem næsten lige fra starten af missionen, og det er allerede fem år. Han var selvfølgelig den første, der fandt store planeter som Jupiter, som giver det stærkeste signal, når de passerer over stjernens disk. Transitsignalet fra en planet som Jorden er markant, en gang ud af 100, svagere, derfor skal du for sådanne begivenheder spore mange transit for at indsamle statistik. Det tog noget tid, men fra starten af missionen producerede Kepler planeter som Neptun og dem tæt på Jorden i størrelse.
En del af det optiske system i Kepler-rumteleskopet
Foto: NASA / Kepler-missionen
Observationer af stjerner med en masse mindre end Solen er gode, fordi en lille planet under transit dækker det meste af stjernens disk end under transit af en stjerne som Solen. Det relative fald i stjernens lysstyrke er nemlig et signal under transit. Derfor er det altid lettere at finde selv små planeter der. Der er specielle projekter, for eksempel MEarth, der specialiserer sig i netop sådanne systemer.
Er der liv der? Spørgsmålet på det nuværende stadium af forskningen er opdelt i to. For det første: er det muligt der i princippet? For det andet: er vi i stand til at opdage det?
Lad os starte med den første. Den beboelige zone er et ret primitivt koncept. Det er bare området omkring stjernen, inden for hvilket vand på planetens overflade kan eksistere i flydende form. Ikke for tæt for at vandet kan blive til damp og ikke for langt væk til at fryse. Der er vand - der er biokemiske reaktioner i cellerne. Vi introducerede dette koncept af den enkle grund, at vi ikke har set noget andet liv end det jordiske. Derfor leder vi efter en lignende.
Røde dværge er svage, kolde stjerner. Deres beboelige zone er meget tættere end Solens. Hvis vi boede der, ville Jorden være nødt til at bevæge sig inde i Merkurius bane for at få nok varme. Og der ville være problemer. Det mest oplagte er stråling: røntgenstråler, kraftige blusser. Kun atmosfæren og i tilfælde af blændinger kan magnetfeltet beskytte mod dette.
Et andet problem er tyngdekraften i et nærliggende lysarmatur. Dens tidevandskræfter kan bremse planetens rotation på samme måde som Jorden bremsede månen (det er grunden til, at vores satellit altid drejes den ene side mod os). Så ville der altid være en varm dag på den ene side af planeten og en frossen kosmisk nat på den anden. Sådanne forhold bidrager naturligvis ikke til fremkomsten af liv, men der er en mulighed, når planeten kommer i resonans med stjernens tyngdekraft og stadig roterer, som det skete med kviksølv. Det tredje problem er stjernevind: strømme af ladede partikler, der undslipper fra en rød dværg, kan simpelthen blæse atmosfæren ud i rummet over milliarder af år.
Planeten Proxima b drejer sig om Proxima Centauris stjerne i den beboelige zone
Foto: ESA / Hubble & NASA
Der er modeller til at omgå disse vanskeligheder. Og da der er modeller, så kunne de realiseres et eller andet sted i Galaxy. Især når man overvejer antallet af små stjerner og planeter omkring dem (ifølge moderne estimater er der snesevis, hvis ikke hundreder af milliarder).
Lad os sige, at der er liv på en af disse planeter, som ligner det jordiske liv i biokemi. Hvad er tegnene på at finde det? Svaret er dette: Bevis først tilstedeværelsen af flydende vand og en atmosfære, og se derefter efter biomarkører, hvoraf den første er fri ilt. Faktum er, at ilt i atmosfæren næsten udelukkende kan vises som et resultat af fotosyntese fra levende organismer. Fysiske og kemiske processer skaber selvfølgelig også det, men ikke i sådanne mængder. Flere betingelser skal være opfyldt for at denne gas kan vises alene. Generelt, hvis der er ilt i atmosfæren, øges chancerne for beboelighed stærkt. Indtil videre er der ikke fundet sådanne planeter. Er det i princippet muligt at studere deres atmosfærer? Derfor - med terrestriske teleskoper og observatorier i nærheden af rummet?
”Noget, viser det sig, er allerede muligt nu,” siger Roman Rafikov. - For eksempel indeholder det nyligt opdagede TRAPPIST-1-system tre planeter med en størrelse af jordens rækkefølge, der kredser i korte baner - en og en halv og to dage for to indre planeter - omkring en dværgstjerne. Dens masse er 8%, og dens radius er 11% af solenergien, lysstyrken er 2000 gange mindre end Solens. I dette tilfælde er stjernen 40 lysår fra os, meget tæt.
For nylig brugte et internationalt forskergruppe Hubble-rumteleskopet til at undersøge atmosfærerne på disse planeter ved hjælp af transmissionsspektroskopi. I denne metode udføres observationer under transit - absorptionen af stjernelys i planetens atmosfære måles med bølgelængder svarende til de kemiske elementer i den. Dette er en meget vanskelig observation, fordi kun en lille brøkdel af atmosfæren ved planetens lemmer er involveret. I dette tilfælde ventede observatørerne, indtil begge indre planeter - som sidder i den beboelige zone - passerede gennem stjernens disk på samme tid for at forstærke signalet. Deres kombinerede signal blev målt. God ide.
Resultatet viste, at disse planeter ikke kan indeholde udvidede brintatmosfærer uden skyer. Men der er stadig andre muligheder - for eksempel en stærkt overskyet atmosfære som den venusianske eller en atmosfære af vanddamp. Så muligheden for yderligere forskning i dette planetariske system er enorm.
I fremtiden vil det nye amerikanske infrarøde teleskop JWST (James Webb Space Telescope, det er planlagt at være operationelt i 2018) gøre sådanne observationer mere eller mindre rutine.
Godt? Vi holder næverne. Vi venter.
Spejle af rumteleskopet JWST (James Webb Rumteleskop)
Foto: NASA