Je to exoplaneta? Jak zjistí a studuje exoplanety?

Exoplanet - planeta, která je mimo hranice naší sluneční soustavy. Během posledních dvou desetiletí byly objeveny tisíce takových objektů, především pomocí Keplerova vesmírného teleskopu NASA.

Exoplanet - co je to?

Tyhle prostorových objektů značně se liší ve velikostech a oběžných drahách. Některé z nich jsou obří planety, které se pohybují kolem jejich hvězd. Některé jsou pokryté ledem, jiné jsou skály. NASA a další agentury hledají speciální druh planety: potřebují exoplanetu podobnou Zemi, která se točí kolem hvězdy podobné Slunci a nachází se v obývané zóně.

Obývaná zóna je vzdálena od hvězdy, ve které teplota planety umožňuje existenci tekutých oceánů s vodou, což je pro život životně důležité. Nejdříve definice zóny byla založena na jednoduché tepelné rovnováze, ale moderní výpočty zahrnují mnoho dalších faktorů, včetně skleníkového efektu atmosféry planety. To dělá hranice obývané zóny fuzzy.

Teorie původu života

Ačkoli je exoplaneta objevem devadesátých let, astronomové už mnoho let byli přesvědčeni o jejich existenci. Nevěřili jen, ale založili své závěry na pomalé rotaci vlastního Slunce a dalších hvězd.

Astronomové mají teorii původu života v naší sluneční soustavě. Stručně řečeno, rotující oblak plynu a prachu (takzvaná protosolární mlhovina) pod vlivem vlastní gravitace se zhroutil a tvořil naši hvězdu a planety. Poté zachování momentu hybnosti znamenalo, že budoucnost svítidla by se měla otáčet rychleji a rychleji. Nicméně, ačkoli má 99,8% hmotnosti sluneční soustavy, planety mají 96% svého momentu hybnosti. Astronomové přemýšleli, proč se naše hvězda otáčí tak pomalu.

Mladé svítidlo mělo velmi silné magnetické pole, jeho síly pronikaly do kotouče vířivého plynu, ze kterého byly vytvořeny planety. Tyto linie byly spojeny s nabitými částicemi plynu, a působí jako kotvy, zpomaluje rotaci slunce a tvoří zvlákňovací plyn, který se nakonec změnil na planetu. Většina hvězd pomalu otáčí, takže astronomové k závěru, že stejné „magnetické brzdění“ se stalo a oni, což znamená, že se bude dít tvorby planet. Proto logický závěr: planety by měly být prohledávány kolem hvězd jako Slunce.

Časné objevy

Z tohoto a dalších důvodů, vědci nejprve omezit hledání exoplanet hvězdy podobné Slunci, ale první dva objevy v roce 1992 patřil k pulsaru (rychle rotující zbytky velikánů, kteří zemřeli v supernova) s názvem PSR B1257 + 12. První poprvé potvrzený exoplanet obíhající kolem hvězdy (fotka zveřejněná v článku), který splňuje tento požadavek, byl otevřen v roce 1995. To se stalo 51 Pegasi b, jehož hmotnost je přiměřená hmotnost Jupitera, a která je 20krát blíže svému Slunci než Zemi. To bylo překvapení. Ale před sedmi lety došlo k další zvláštnosti, díky níž bylo jasné, že by se objevilo mnoho exoplanet.

V roce 1988 byla objevena skupina kanadských vědců velikost planety s Jupiterem se pohybuje kolem Gamma Cepheus. Ale protože jeho orbita byla mnohem menší než oběžná dráha Jupitera, vědci neuvedli konečnou detekci. Astronomové se neodvážili naznačovat, že takové planety existují. To bylo tak odlišné od našeho slunečního systému, že vědci byli velmi opatrní.

Od velkých po malé

Téměř každý exoplanet objevený na prvním místě je obrovský Jupiter-jako (nebo ještě více) plynový obor se otáčí v malé vzdálenosti od své mateřské hvězdy. To se vysvětluje skutečností, že astronomové použili techniku ​​měření radiální rychlosti, která určuje stupeň "houpání" hvězdy, když se kolem ní točí planety. Velký blízko prostorových těles měl tak významný vliv, že by mohl být snadno rozpoznán.

Před objevením exoplanet, nástroje mohly měřit pouze pohyby hvězd na kilometr za sekundu, což bylo nedostatečné pro detekci jejich vibrací pod vlivem planet. Moderní přístroje dokáží měřit rychlost na centimetr za sekundu, částečně kvůli vyšší přesnosti zařízení, ale také díky větší zkušenosti astronomů při izolaci slabých signálů z dat.

Informační exploze "Keplera"

K dnešnímu dni je více než 1000 potvrzených exoplanet zjištěných jedním družicovým systémem. Vesmírný dalekohled Keplera byl v roce 2009 uveden na oběžnou dráhu a čtyři roky lovil na obývané planety. Používala metodu nazvanou "transit" - měřila zatemnění hvězdy, když před ní projel kosmický objekt.

"Kepler" odhalil hojnost různých typů planet. Vedle plynových gigantů a těl pozemské skupiny dalekohled pomohl vytvořit existenci nové třídy "super-země", jejíž rozměry jsou v rozměrech Země a Neptunu. Některé z nich se nacházejí v obývaných zónách jejich hvězd, ale astrobiologové stále kontrolují výpočty, aby zjistili, jak se může život rozvíjet v takovýchto světech.

V roce 2014 astronomové Keplera představili metodu "kontroly rozmanitosti", která měla zvýšit rychlost překladu kandidátských planet do potvrzeného stavu. Tato technika je založena na orbitální stability - mnoho hvězd ztlumí po krátké časové období, což by mohlo být způsobeno pouze planet v malých drahách, as, zda se jedná o hvězdy, které by gravitačně tlačil sebe ven ze systému během několika milionů let.

Další mise

Ačkoli satelity ( „Kepler“ a francouzský CoRoT), které jdou po exoplanet, dokončila své původní poslání, vědci jsou stále považován získány s těmito údaji, nové objevy. A bez práce nezůstanou. Družice MOST a NASA TESS nadále pracují a švýcarské satelity CHEOPS a ESA PLATO začnou v blízké budoucnosti hledat tranzit z vesmíru. Na Zemi spektrograf HARPS 3,6 metrový dalekohled Evropské jižní observatoře v Chile má Dopplerův hledání hvězdných oscilací, ale podílí na lov a mnoho dalších dalekohledů.

Jedním z příkladů je Spitzerův kosmický dalekohled NASA. Jelikož je v infračervené oblasti spektra citlivý, je schopen měřit teplotní profil exoplanety a dát představu o jeho atmosféře.

Z více než 3000 známých planet je obtížné vybrat několik z nich. Malé masivní exoplanety v obývané zóně se zdají být nejlepšími kandidáty, ale astronomové odlišují ostatní, kteří rozšiřovali naše chápání formování a rozvoje jiných světů.

První vlaštovky

51 Pegasi b. Jak bylo zmíněno výše, byla to první osvědčená exoplaneta, která se točí kolem sluneční hvězdy. S poloviční hmotností Jupitera je od středu systému odveden od vzdálenosti Merkura. Planeta je tak blízko k jejímu světelnému zdroji, který je s největší pravděpodobností jednou stranou v záchvatu přílivu - neustále čelí hvězdě.

HD 209458 b. To byl poprvé objeven v roce 1999 extrasolární planety (fotografie pořízené v tomto článku), který prošel tranzitu o své mateřské hvězdy (ačkoli tato metoda byla použita Doppler), následovaly další objevy. Toto je první planeta mimo sluneční soustavu, ve které byly určeny parametry její atmosféry, včetně teplotního profilu a nepřítomnosti mraků.

Pozoruhodné světy

55 Cancri e tento exoplanetu -. To je to, co se nazývá „super-Zemí“, která se pohybuje po oběžné dráze kolem hvězdy dost chytrý, aby byly viditelné pouhým okem. Astronomové tak mohou studovat systém podrobněji než kterýkoli jiný. Jeho "rok" je pouhých 17 hodin a 41 minut (to bylo zjištěno, když systém MOST sledoval systém po dobu dvou týdnů v roce 2011). Teoretici naznačují, že Cancri 55 může být bohatý na uhlík a má diamantové jádro.

HD 80606 b. Tato exoplaneta je držitelem záznamu (v době jeho objevu v roce 2001) kvůli excentricitě oběžné dráhy. Je pravděpodobné, že cesta jeho pohybu podobná oběžné dráze Halleyovy komety může být spojena s vlivem další hvězdy. Navíc tak extrémní orbita je příčinou extrémní variability prostředí planety.

WASP-33b. Bylo otevřeno v roce 2011 a má druh vrstvy proti slunečnímu záření - stratosféře -, která absorbuje některé viditelné a ultrafialové světlo rodičovské hvězdy. Planeta se nejen pohybuje na oběžné dráze v opačném směru, ale také způsobuje oscilace osvětlení, které satelit MOST registruje.

Dvojčata Země

Kepler-442b. Tato exoplaneta je, jak se říká, "dvojčata Země". S jeho velikostí, hmotností a teplotním režimem se nejvíce podobá naší planetě. Otevřeno 6. ledna 2015, je v něm souhvězdí Lear ve vzdálenosti 1,120 světelných let. Teplota na povrchu této skalní exoplanety je -40 ° C. Jeho hmotnost je 2,34násobkem hmotnosti Země a gravitační hmotnost je o 30% větší. Planeta je mimo zónu, kde je aktivní přílivové zařízení. V práci publikované v roce 2015 byla společně s Keplerem-186f a 62f jmenována nejlepší kandidáta na potenciálně osídlené planety (viz foto).

Exoplanet Kepler-78b. Otočí se kolem hvězdy Kepler-78. Pro čas otevření v roce 2013 se planeta nejvíce podobala Zemi, pokud jde o hmotnost, poloměr a průměrnou hustotu. Bylo zjištěno nejen jeho průchod na pozadí svítidla, ale také zatmění a odražené světlo odpovídající orbitálním fázím. "Rok" exoplanety trvá pouze 8,5 hodiny, protože je 40krát blíž k hvězdě než vzdálenost od Merkuru k Slunci.