Tiszta éjszakán az eget nézve biztos lehetsz abban, amit őseink nem is sejtettek: legalább egy bolygó szinte minden csillag körül forog.
A más csillagok pályáján lévő világokat "exobolygóknak" nevezik, és a Jupiternél nagyobb óriásgázóriásoktól kezdve a kis sziklás bolygókig terjednek, mint például a Föld vagy a Mars. A távoli bolygók elég forrók lehetnek ahhoz, hogy a fém felolvadjon a felszínükön, vagy jeges hógolyók. Közülük sokan olyan gyorsan és szorosan forognak csillagaik körül, hogy évük több Föld-napig tart. Néhánynak két napja lehet. Vannak olyan vándorok is, akiket kiűznek a rendszereikből, olyanok, akik a sötétben vándorolnak át a galaxison.
A Tejút egy hatalmas csillagcsalád, amely körülbelül 100 000 fényévre terjed ki. Spirálszerkezete körülbelül 400 milliárd lakost tartalmaz, és a mi Napunk is közöttük van. Ha ezeknek a csillagoknak mindegyikének nem egy bolygója van a pályáján, hanem több is, mint a Naprendszerben, akkor a Tejútrendszer világainak száma egyszerűen csillagászati: a számlálás ezer milliárdra tehető.
A Tejútban élő csillagrendszerek. Hitel: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
Az emberiség több évszázadon át gondolkodott a távoli csillagok körüli bolygók létezésének lehetőségén, és most magabiztosan állítjuk, hogy léteznek napenergián kívüli világok. Legközelebbi szomszédunk, a Proxima Centauri nemrégiben felfedezett egy sziklás bolygót, és valószínűleg nincs egyedül. A távolság hozzávetőlegesen 4,5 fényév vagy 40 billió kilométer. A talált exobolygók többsége azonban több száz vagy ezer fényévnyire található.
Rossz hír: még nincs módunk hozzájuk eljutni. A jó hír az, hogy megnézhetjük őket, megbecsülhetjük a hőmérsékletet, „megérezhetjük” a légkört, és talán hamarosan felfedezhetjük a távoli világok homályos fényében elrejtett élet jeleit.
Az első exobolygó, amely a világ arénájára lépett, 51 fényévnyire 51 Pegasi b volt, egy "forró Jupiter", amely 4 Föld alatt kering csillag körül. A fordulópont, amely után az extranoláris bolygók általánossá váltak, 1995-ben következett be.
A forró jupiter művészi ábrázolása. Hitel: ESO.
Promóciós videó:
51 Pegasi b előtt több jelölt volt. A ma Tadmor néven ismert exobolygót 1988-ban fedezték fel. Bár 1992-ben a bizonyítékok elégtelensége miatt megkérdőjelezték létezését, tíz évvel később további megfigyelések megerősítették, hogy egy bolygó keringett Gamma Cepheus A körül. Aztán 1992-ben felfedezték a "pulzár bolygók" rendszerét. Ezek a világok egy holt csillag körül forognak, a PSR 1257 + 12 pulzár körül, amely 2300 fényévnyire fekszik a Földtől.
Most az exobolygók univerzumában élünk. Számuk folyamatosan növekszik, és jelenleg a Naprendszeren kívüli megerősített bolygók száma átlépte a 3700-as határt, de a következő évtizedben a menetrend több tízezerre ugorhat.
Hogyan jutottunk erre?
Nagy felfedezések küszöbén állunk. A korai felfedezés korszaka és az első megerősített exobolygók megalapozták a következő fázist: a távoli világokra való vadászat "éberebb" és kifinomultabb távcsövekkel az űrben és a földön. Néhányuk feladata a pontos népszámlálás elvégzése, az exobolygók különféle méretének és típusának kiszámítása. Mások az egyes világokat, légkörüket és az élet fenntartásában rejlő lehetőségeket vizsgálják.
Az exobolygók közvetlen vizualizációja, vagyis azok tényleges képei egyre jelentősebb szerepet játszanak, bár a tudósok elsősorban közvetett eszközökkel érték el a tudás jelenlegi szintjét. A két fő módszer a ringatás és a napfogyatkozás.
Animáció négy hatalmas exobolygó képeiből áll össze, amelyek a HR 8799 fiatal csillag körül keringenek. Hitel: Jason Wang / Christian Marois.
Az első a csillagok különféle lengéseinek rögzítésén alapul egy keringő bolygó gravitációs hatása alatt. Ezek az eltérések jellemzik az exobolygó tömegét. A módszer lehetővé tette az első jelöltek megerősítését, köztük 51 Pegasi b-t, és a sugársebesség mérésével összesen mintegy 700 világot fedeztek fel.
De az exobolygók túlnyomó részét tranzit módszerrel találják meg, amely azon alapul, hogy hihetetlenül csekély csökkenést kap a csillag fényességében, amikor egy bolygó keresztezi a korongját. Ez a keresési stratégia jelzi az objektum méretét. A NASA 2009-ben indított Kepler űrtávcsője mintegy 2700 megerősített exobolygót talált így. A mai napig új világokat fedez fel, de sajnos vadászata hamarosan véget ér, mivel fogy az üzemanyag.
Minden módszernek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A sugársebesség mérése megmutatja a bolygó tömegét, de nem ad információt az átmérőjéről. A tranzit az extrapoláris világ méretéről beszél, de nem teszi lehetővé a tömeg meghatározását.
De ha több módszert együtt alkalmaznak, fontos adatokhoz juthatunk a bolygórendszerről közvetlen megjelenítés nélkül. A legjobb példa a körülbelül 40 fényévnyire lévő TRAPPIST-1, amelyben hét Föld nagyságú bolygó kering egy kis vörös törpe körül.
A bolygók a TRAPPIST-1 rendkívül hűvös vörös törpe körül keringenek a Földhöz képest. Hitel: ESO / M. Kornmesser.
A TRAPPIST-1 családot földi és űrteleszkópok tanulmányozták. A kutatások nemcsak hét sűrűn telített bolygó átmérőjét mutatták ki, hanem finom gravitációs kölcsönhatásukat is egymással. Most már ismerjük tömegüket és átmérőjüket, megbecsülhetjük a felszín hőmérsékletét, sőt mindegyikre kitalálhatjuk az ég színét. Bár még sok minden ismeretlen erről a hét bolygóról, beleértve azt is, hogy óceánok vagy jégkéreg borítja-e őket, a TRAPPIST-1 a mi sajátunk mellett a legtöbbet vizsgált csillagrendszerré vált.
Mi a következő lépés?
A következő lépés az űrtávcsövek új generációja lesz. Először is, a TESS-et, amely a tervek szerint 2018. április 16-án indul. Ez a modern eszköz majdnem teljes felmérést végez a közeli fényes csillagokról, hogy az átkelő bolygókat keresse.
A TESS kiválasztja a legjobb jelölteket, hogy alaposabban megvizsgálhassa a James Webb űrtávcsővel, amely 2020-ban kerül az űrbe. A Hubble utódja hatalmas tükrével közvetlenül magukról a bolygókról gyűjti össze a fényt, amelyet aztán spektrummá bonthatnak, egyfajta vonalkódként, amely megmutatja, milyen gázok vannak jelen az exobolygó légkörében. A távcső fő célpontjai a "szuperföldek" lesznek.
"Vadász" a TESS exobolygók számára. Hitel: NASA.
Ma még keveset lehet tudni az extranoláris világok ezen osztályáról, beleértve azt is, hogy lakhatók-e. Ennek oka a szuperföld analógjainak hiánya a Naprendszerben. Ha szerencsénk van, egyikük oxigén, szén-dioxid és metán jeleit mutatja a légkörében. A Föld nagyságú bolygók légkörére való vadászatot azonban el kell halasztani az űrtávcsövek következő generációjára, a 2030-as években.
A Kepler-távcsőnek köszönhetően ma már tudjuk, hogy a felettünk lévő csillagokat bolygók veszik körül. Biztosak lehetünk nemcsak az exobolygó szomszédok sokféleségében, hanem abban is, hogy a kaland csak most kezdődik.
Roman Zakharov