Az emberiség elég korán rájött, hogy az égen vannak csillagok, és nagyon sok. Aztán ezt a gondolatot azzal az érveléssel egészítették ki, hogy a csillagok hasonlóak a Napunkhoz, vagy egyszerre hasonlóak voltak. Aztán világossá vált, hogy a Föld és más bolygók a Nap körül forognak, és ésszerű kérdés merül fel: "Miért nem fordulhatnak a bolygók más csillagok körül?" Az elmélet nem látott problémát a Naprendszeren kívüli bolygók lehetséges létezésében, ám a tudománynak mindig tényekre van szüksége. És az idő múlásával a tényeket megállapították.
exobolygó
Mi az exoplanet? Minden egyszerűen felháborító - ez egy olyan bolygó, amely a Naprendszeren kívül esik egy csillag körül. A kifejezést az extra solar planet, azaz az extoláris bolygó rövidítéséből alakították ki. De ne tévessze össze: a Naprendszeren kívül nem minden létezik exoplaneton, vannak égitestek is - árvák, az úgynevezett bolygók, akik az űrben átmennek az alapcsillag körüli pályán.
Melyek az exoplanetek? Nagyon különböznek egymástól. A Kepler űrteleszkóp mindössze két csillagképét - Cygnus és Lyru - figyelték meg 8 évig, de mintegy ezer jelöltet találtak exoplanetek számára. És 88 csillagképünk van, és ezeknek a kettőnek még van mit felfedezni.
Így sok exoplaneta létezik, és különböznek egymástól. A detektálási módszerek, amelyekről később beszélünk, nem teszik lehetővé a felfedezett bolygók összetételének, légkörének és természetének pontos meghatározását. Mit mondhatunk, az exoplanetot sem közvetlenül láthatjuk. De még közvetett jelek és adatok alapján is osztályozható.
Az exoplanetek két fő osztálya a kőzetbolygók és az óriásbolygók. Ha ezt a besorolást alkalmazzuk a naprendszerünkre, akkor a Vénusz, a Merkúr, a Föld és a Mars az elsőre, a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránus és a Neptunusz pedig a másodikra megy.
Az osztályok mindegyikét több alosztályra lehet felosztani. Elemezzük a legalapvetőbbeket.
Promóciós videó:
Ktonikus bolygó
A chthonic bolygó egy gáz óriás, amely gyorsan esik az alapcsillagra. A gáz óriás közepén egy kicsi sűrű magmag található, amely körülötte hatalmas gáznemű anyagtömeg van. Fokozatosan közeledve a szülőcsillaghoz, a gáz óriás elkezdi elpárologtatni a héját, amíg az egyik mag megmarad.
A HD 209458b chtonikus bolygó csillag elõtt való átutazásának művészi ábrázolása. Európai Űrügynökség, Alfred Vidal-Madjar (Párizsi Intézet, CNRS, Franciaország) és NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Szuper-Föld
A fő és egyetlen kritérium, amely alapján egy bolygót szuperföldnek lehet besorolni, a tömege. Az ilyen bolygók általában többször nehezebbek, mint a Föld, de ugyanakkor sokkal kisebbek, mint a gáz óriás. A chonikus bolygókkal ellentétben, nagyon sok ilyen égitestet fedeztek fel, és 2007-ben a csillagászok a Gliese 581-c szuperföldet találták a lakható övezetben.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Forró jupiter
A közismert bolygó nevét véletlenül kis betűvel írják, a forró Jupiter nem egy adott bolygó, hanem egy egész bolygóosztály. A gáz óriásunktól eltérően, a forró Jupiter-ek szinte a szülőcsillag közelében helyezkednek el, és atmoszférájuk 1500 K-ra melegszik. Számos tulajdonság miatt, különösen nagy méretük miatt, sok forró Jupiter-et fedeztek fel.
Hideg jupiter
Ez az osztály tartozik az eredeti Jupiterhez és a Saturnhoz - a hideg Jupiter olyan távolságra helyezkedik el a csillagtól, hogy hőjét a belső folyamatokból veszi át, nem pedig a sugárzásból.
Jég óriás
A rendszerünkben is vannak ilyen bolygók: az Uránusz és a Neptunusz a jég óriások tipikus képviselői - nagy bolygók, amelyek távolságra vannak a natív csillagtól. Annak a ténynek köszönhetően, hogy a sugarak gyengén melegítik az ilyen bolygót, szinte teljes felületüket jég köti, nem csak a vízjég, hanem a metán és a hidrogén-szulfid jég is.
A Voyager 2 Neptunusz képe 1989 augusztusában. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Az exoplanet fajok listáját nagyon hosszú ideig lehet folytatni. Vannak óceán bolygók, szén bolygók, meleg és hideg neptun, és még sok minden más. De arról beszélünk, hogy miként fedezték fel őket.
Az exoplanetek detektálásának módszerei
Végezzünk egy egyszerű kísérletet. Valahogy egy meleg nyári éjszakán, lehetőleg délen, az Egyenlítő közelében, emelje fel a szemét az éjszakai égbolt felé. Mit fogsz látni? Így van, számtalan csillag. Különböző csillagok - fényes és nem túl fényes, magányos és csillagképekben. De szinte mindenki csillagok lesz, kivéve a Merkúr, a Jupiter, a Hold és talán a Mars.
Ugyanez vonatkozik a csillagvizsgálók óriási távcsöveire. A csillagok méretük és sugárzásuk miatt szinte teljesen eltömítik a tér teljes megfigyelhető területét, és a nagyon gyenge visszaverődésű fénnyel világító bolygók egyszerűen nem láthatók a háttérükön. Tehát ha fejlõdésünk szintjén van valahol a civilizáció, akkor valószínûleg kitalál Jupiter és Szaturnusz jelenlétéről a Nap közelében, de nem több.
De léteznek exoplanetek, és nagyon megbízhatóan. Számos módszerünk van erre.
A legtermékenyebb a tranzit vagy tranzit fotometria módszer. A helyzet az, hogy minden csillag olyan mutatóval rendelkezik, mint a fényerő. Durván szólva, a fényesség az a csillag által időegység által kibocsátott összes fény. De ha valamelyik égitest áthalad a megfigyelő távcsője és a csillag között, akkor az áthaladáskor a fényerő csökken. És ha ezt a folyamatot periodikusan megismételjük, ez azt jelenti, hogy a bolygó a csillag körül forog. Ennek a módszernek vannak előnyei és hátrányai. A fő plusz az, hogy meghatározzuk az exoplanet méretét. Mínusz - A hosszú körüli bolygó jelenlétének pontos meghatározásához, például a Jupiterhez (12 év) hasonlóan, nagyon hosszú ideig meg kell figyelnie a csillagot.
Doppler-módszer. Az osztrák matematikus Christian Dopplernek nevezték el a csillag spektrális elmozdulását egy bolygó befolyása alatt. A gravitációs törvények mindkét irányban működnek, beleértve nekünk is, tehát nemcsak a Föld vonzza minket, hanem a Föld is. Hasonlóképpen, egy bolygócsillagban. A hatalmas exoplanet forgása elmozdítja az alapcsillag sugárirányú radiális sebességét, és a műszerek megmutatják, hogy a bolygó hogyan mozog a spektrum piros részén, majd az ibolyán. A Doppler-módszer a tranzit módszerrel együtt lehetővé teszi a bolygó sűrűségének meghatározását, de ismét csak akkor, ha elég nagy.
Gravitációs mikrolengetés. Ezt a módszert egy másik csillag jelenlétéhez kötik az űrhajós távcsője és a megfigyelt csillag között, amely gravitációs lencseként működik. De ha a lencsés csillagnak saját bolygója van, akkor a megfigyelt csillag fénye jellegzetesen torzul.
És végül: az exoplanet könnyen látható. Maguk a bolygók nagyon gyenge fényforrások, tehát nagyon nehéz a földi égitesteket kimutatni ezzel a módszerrel. A felismerhető tárgyak valószínűleg a Jupiternél nagyobb óriások, amelyek elég messze vannak a csillagotól, hogy önmagukban infravörös sugárzást bocsássanak ki.
2014-ig a Doppler-módszer, vagy a sugársebesség-módszer, valamint az átmeneti módszer megosztotta a vezetést a felfedezett exoplanetatok számában. 2014-ben, az exoplanetek keresésének zászlóshajója - a Kepler távcső - köszönhetően a tranzit módszer messze elérte a haladást.
Érdekes tény: a Kepler által szerzett információk annyira kiterjedtek, hogy mindenki számára szabadon elérhetők tanulmányozni. Így a Planet Hunters projekt már segített három egzoplaneta felfedezésében.
Az élet lehetősége és a gyarmatosítás kilátásai
Természetesen a hétköznapi embereket kevésbé érdekli a forró neptunusz és az exoplanetek detektálásának módszerei. A közvélemény legfontosabb érdeke az élet és a távoli égi testek gyarmatosítása.
Forplayday / bigstock.com
Összesen 3614 exoplaneta felfedezésére került sor 2017. júniusában. Ezek közül a Földdel hasonlítanak - 216. Sok közül lehet választani. A feltételezett gyarmatosítást és az élet létezésének lehetőségét számos paraméter korlátozza.
Lakható zóna
Mivel a földi csillagászok szoktak mindent önmagukban mérni, a lakható övezet fogalmát vezették le. A koncepció lényege, hogy minden csillagnak legyen egy bizonyos zónája, amelyben a bolygók lakhatók lehetnek.
Az élhető zóna fő feltétele a folyékony víz megléte. Ezért a bolygónak elég közel kell lennie a csillaghoz, hogy a víz ne fagyjon be, és elég messze, hogy elpárologjon. A lakható zóna középpontjának kiszámításához olyan egyenletet kaptunk, amely dAU = √Lstar / Lsun, ahol d a lakható zóna átlagos sugara, Lstar a csillag fényessége, Lsun pedig a Nap fényereje.
A Puerto Rico Egyetem szerint 52 bolygó található az életképes exoplanetek listáján. Az egyik a mini-föld TRAPPIST - 1d, a Földhöz hasonló 21 bolygó és 30 szuperföld.
A fő kritériumok a bolygó összetétele, a felszíni hőmérséklet, a méret és a légkör. A bolygót a Földdel való hasonlóság mértéke alapján értékelik, és még egy speciális numerikus kritériumot vezettek le, amely a fentiek mindegyikéből áll. Ha egy bolygó 0,8-ról 1-re növekszik a Föld hasonlósági indexében, akkor biztonságosan bekerülhet a potenciális kolóniák listájába. Tehát vedd fel, uraim gyarmatosítók!
Kepler-438b
2016-ig volt a földi hasonlóság rekordja. ESI (földi hasonlósági index) 0,88. Maga a bolygó a Földtől 470 fényévre található a Lyra csillagképben, és a Kepler-438b szülőcsillaga csak a Nap méretének fele. Maga a bolygó a csillag lakható övezetében helyezkedik el, mérete 12% -kal haladja meg a Földet.
Proxima Centauri b
A bolygó otthoni csillaga a Proxima Centauri, a legközelebb a Naphoz. Maga a bolygó, akárcsak a világítótest, 4,22 fényévnyire van tőlünk. A hasonlósági index szerint a Proxima Centauri 0.85-ra növekszik, és magabiztosan a csúcsban marad.
TRAPPIST-1 d
Jelenleg a távcső által felfedezett TRAPPIST bolygó a leginkább hasonlít otthoni Földünkhöz. Ez szintén a szülői csillagból a harmadik, mérete kissé rosszabb a Földnél és összetételében nagyon hasonló. A becsült felületi hőmérséklet +15 Celsius fok.
Sajnos a gyarmatosításra alkalmas bolygók elérhetősége messze nem áll a legfontosabb akadálytól az univerzum emberi kolonizációjának útján. A Proxima Centauri b-ig is, a jelenlegi technológiákkal a potenciális gyarmatosítók nagyon-nagyon hosszú repülési idővel rendelkeznek. És amíg meg nem tanuljuk hatékonyan lefedni legalább 10 fényév távolságokat, túl korai beszélni az exoplanetek meghódításáról.
Még mindig sokféle változat létezik az exoplanetek számára. A legnagyobb felfedezések azonban várnak ránk - a Földön már készülnek ambiciózus nemzetközi projektek óriási távcsövek és űrmegfigyelő központok létrehozására, amelyek képesek látni azt, amit jelenleg nem találunk. De még nem említettem, hogy az exoplanetek műholdakkal rendelkeznek.