Inimkond mõistis üsna varakult, et taevas on tähti ja neid on palju. Siis täiendati seda mõtet argumendiga, et tähed on meie Päikesega sarnased või olid korraga sarnased. Siis sai selgeks, et Maa ja muud planeedid keerlevad ümber Päikese ja tekib mõistlik küsimus: "Miks ei võiks planeedid pöörduda teiste tähtede ümber?" Teooria ei näinud Päikesesüsteemist väljaspool asuvate planeetide võimalikus eksisteerimisel mingit probleemi, kuid teadus vajab alati fakte. Ja aja jooksul leiti faktid.
Eksoplaneet
Mis on eksoplaneet? Kõik on lihtsalt ennekuulmatu - see on Päikesesüsteemist väljaspool asuv planeet, mis keerleb tähe ümber. Mõiste moodustus lühendist extra solar planet, st ekstrasolaarsest planeedist. Kuid ärge laske end segi ajada: mitte kõik, mis asub väljaspool Päikesesüsteemi, pole eksoplaneet, leidub ka taevakehasid - orbud, nn planeedid, kes rändavad läbi kosmose väljaspool vanema tähe orbiiti.
Mis on eksoplaneedid? Nad on väga erinevad. Kepleri kosmoseteleskoop jälgis 8 aasta jooksul vaid kahte tähtkuju - Cygnust ja Lyru -, kuid leidis umbes tuhat eksoplaneetide kandidaati. Ja meil on 88 tähtkuju ja neil kahel on veel midagi avastada.
Seega on palju eksoplaneete ja neid on erinevaid. Avastamismeetodid, millest me räägime hiljem, ei võimalda meil täpselt kindlaks teha avastatud planeetide koostist, atmosfääri ja olemust. Mis võib öelda, me ei saa isegi eksoplaneeti otse näha. Kuid kaudsete märkide ja andmete kaudu saab seda klassifitseerida.
Eksoplaneetide kaks peamist klassi on väikesed kiviplaneedid ja hiiglaslikud planeedid. Kui rakendame seda klassifikatsiooni oma päikesesüsteemi suhtes, siis lähevad Veenus, Merkuur, Maa ja Mars esimesele ning Jupiter, Saturn, Uraan ja Neptuun teisele.
Kõik klassid võib jagada mitmeks alaklassiks. Analüüsime kõige elementaarsemaid.
Reklaamvideo:
Ktooniline planeet
Klooniline planeet on gaasihiiglane, mis langeb kiiresti algtähe alla. Gaasihiiglase keskel on väike tihe tuum, mille ümber on tohutud massid gaasilisi aineid. Järk-järgult lähenedes lähtetähele, hakkab gaasigigant oma kest aurustuma, kuni üks tuum jääb alles.
Kloonilise planeedi HD 209458b transiidi kunstiline kujutamine oma tähe ees. Euroopa Kosmoseagentuur, Alfred Vidal-Madjar (Pariisi Instituut, CNRS, Prantsusmaa) ja NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-maa
Peamine ja ainus kriteerium, mille järgi saab planeedi liigitada supermaaks, on selle mass. Sellised planeedid on tavaliselt mitu korda raskemad kui Maa, kuid samal ajal on nad palju väiksemad kui gaasigigant. Vastupidiselt kroonilistele planeetidele avastati selliseid taevakehasid üsna palju ja 2007. aastal leidsid astronoomid asustatavast tsoonist super-maa Gliese 581-c.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Kuum jupiter
Tuntud planeedi nimi kirjutatakse väikese tähega mitte kogemata, kuum Jupiter pole konkreetne planeet, vaid terve planeediklass. Erinevalt meie gaasihiiglasest asuvad kuumad Jupiterid peaaegu tähttähe lähedal, mis soojendab nende atmosfääri temperatuurini 1500 K. Mitmete omaduste tõttu, eriti nende suuruse tõttu, on avastatud palju kuumaid Jupitereid.
Külm jupiter
Just sellesse klassi kuuluvad algne Jupiter ja Saturn - külm Jupiter asub tähest nii kaugel, et suurema osa oma soojusest võtab vastu sisemine protsess, mitte kiirgus.
Jäähiiglane
Ka meie süsteemis on selliseid planeete: Uraan ja Neptuun on jäähiiglaste tüüpilised esindajad - planeedid, kes on oma sünnitähest suured ja kaugel. Tulenevalt asjaolust, et kiired kuumutavad selliseid planeete nõrgalt, on peaaegu kogu nende pind seotud jääga, lisaks on vesi, vaid ka metaan ja vesiniksulfiid.
Voyager 2 pilt Neptuunist augustis 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Eksoplaneedi liikide loetelu võib jätkata väga pikka aega. Seal on ookeaniplaneete, süsinikplaneete, kuuma ja külma Neptuuni ning palju-palju muud. Kuid me räägime sellest, kuidas neid avastatakse.
Eksoplaneetide avastamise meetodid
Teeme lihtsa katse. Kuidagi soojal suveööl, eelistatavalt lõunas, ekvaatori lähedal, tõsta oma silmad öisele taevale. Mida sa näed? Täpselt nii, lugematu arv tähti. Erinevad tähed - heledad ja mitte eriti heledad, üksildased ja tähtkujudes. Kuid peaaegu kõik, välja arvatud Merkuur, Jupiter, Kuu ja võib-olla Mars, on tähed.
Sama on vaatluskeskuste hiiglaslike teleskoopidega. Tähed ummistavad nende suuruse ja kiirguse tõttu peaaegu täielikult kogu vaadeldava kosmoseruumi ning väga nõrga peegeldunud valgusega hõõguvad planeedid pole nende taustal lihtsalt nähtavad. Nii et kui kuskil on meie arengutaseme tsivilisatsioon, arvab see kõige tõenäolisemalt Jupiteri ja Saturni olemasolu Päikese lähedal, kuid mitte enam.
Kuid eksoplaneete leitakse ja seda väga usaldusväärselt. Meil on selleks mitu võimalust.
Kõige viljakam on transiidi ehk transiidi fotomeetria meetod. Fakt on see, et igal tähel on selline indikaator nagu heledus. Ligikaudu öeldes on heledus tähe poolt ajaühikus kiirgav valgus. Kuid kui vaatleja teleskoobi ja tähe vahel möödub mõni taevakeha, siis läbimise ajal langeb heledus. Ja kui seda protsessi korratakse perioodiliselt, tähendab see, et planeet pöörleb tähe ümber. Sellel meetodil on plusse ja miinuseid. Peamine pluss on võimalus määrata eksoplaneedi suurus. Miinus - pika orbitaalperioodiga planeedi olemasolu täpseks määramiseks, näiteks Jupiter (12 aastat), peate tähist jälgima väga pikka aega.
Doppleri meetod. Austria matemaatiku Christian Doppleri järgi nimetatud meetodiga mõõdetakse tähe spektraalnihet planeedi mõjul. Gravitatsiooniseadused töötavad mõlemas suunas, sealhulgas ka meie jaoks, seetõttu ei meelita mitte ainult Maa meid, vaid ka meid. Samamoodi on paaril planeedil - tähel. Massiivse eksoplaneedi pöörlemine nihutab lähtetähe radiaalset radiaalset kiirust ja mõõteriistad näitavad, kuidas planeet kõigub spektri punases piirkonnas, seejärel violetses. Doppleri meetod võimaldab koos transiidiga määrata planeedi tiheduse, kuid jällegi - ainult siis, kui see on piisavalt suur.
Gravitatsiooniline mikrolülitamine. See meetod on seotud teise tähe olemasoluga astronoomi teleskoobi ja vaadeldava tähe vahel, mis toimib gravitatsiooniläätsena. Kuid kui läätsetähel on oma planeet, moondub vaadeldava tähe valgus iseloomulikult.
Ja lõpuks, eksoplaneet on hõlpsasti nähtav. Planeedid ise on väga nõrgad valgusallikad, seetõttu on maapealseid taevakehi selle meetodi abil väga raske tuvastada. Kõige tõenäolisemalt avastatavad objektid on Jupiterist suuremad hiiglased, mis asuvad tähest piisavalt kaugel, et eraldada ise infrapunakiiri.
Kuni 2014. aastani jagasid Doppleri meetod ehk radiaalse kiiruse meetod ja transiidimeetod avastatud eksoplaneetide arvu juhtpositsiooni. Tänu eksoplaneetide - Kepleri teleskoobi - otsimise lipulaevale läks 2014. aastal transiidimeetod kaugele.
Huvitav fakt: Kepleri saadud teave on nii ulatuslik, et see on kõigile vabalt kättesaadav uurimiseks. Seega on Planet Hunters projekt juba aidanud avastada kolme eksoplaneeti.
Elu võimalus ja kolonisatsiooni väljavaated
Loomulikult tunnevad tavalised inimesed vähem huvi kuumade neptuunide ja eksoplaneetide tuvastamise meetodite vastu. Üldsuse peamine huvi on kaugete taevakehade elu ja koloniseerimise võimalus.
Mängupäev / bigstock.com
Kokku avastati 2017. aasta juunis 3614 eksoplaneeti. Neist sarnanevad nad Maaga - 216. Valida on palju. Kuid väidetavat kolonisatsiooni ja elu olemasolu võimalust piiravad mitmed parameetrid.
Asukohatsoon
Harjunud kõike ise mõõtma, tuletasid maised astronoomid asustatava tsooni mõiste. Kontseptsiooni põhiolemus on see, et igal tähel peab olema kindel tsoon, kus planeete saab asustada.
Asustatava tsooni peamine tingimus on vedela vee olemasolu. Seetõttu peab planeet olema tähe lähedal piisavalt lähedal, et vesi ei külmutaks, ja piisavalt kaugel, et see ei aurustuks. Asustatava tsooni keskpunkti arvutamiseks saadi isegi võrrand, mis näeb välja järgmine: dAU = √Lstar / Lsun, kus d on asustatava tsooni keskmine raadius, Lstar on tähe heledus ja Lsun on Päikese heledus.
Puerto Rico ülikooli andmetel on elamiskõlblike eksoplaneetide nimekirjas 52 planeeti. Üks neist on mini-maa TRAPPIST - 1d, 21 Maaga võrreldavat planeeti ja 30 supermaad.
Peamised kriteeriumid on planeedi koostis, pinnatemperatuur, suurus ja atmosfäär. Planeete hinnatakse vastavalt sarnasusele Maaga ja on tuletatud isegi spetsiaalne arvuline kriteerium, mis koosneb kõigist eelnimetatutest. Kui planeet tõuseb Maa sarnasuse indeksis vahemikus 0,8 kuni 1, saab selle ohutult potentsiaalsete kolooniate loendisse kanda. Niisiis, vali, härrased kolonistid!
Kepler-438b
Ta oli Maaga sarnasuse rekordiomanik kuni 2016. aastani. Selle ESI (Maa sarnasuse indeks) on 0,88. Planeet ise asub Maast 470 valgusaasta kaugusel Lüüra tähtkujus ja Kepler-438b lähtetäht on vaid poole väiksem Päikesest. Planeet ise asub tähe asustatavas tsoonis, suurus ületab Maad 12%.
Proxima Centauri b
Selle planeedi kodutäht on Päikesele lähim Proxima Centauri. Planeet ise, nagu ka valgusti, asub meist 4,22 valgusaasta kaugusel. Sarnasusindeksi järgi on Proxima Centauri võit 0,85 ja püsib enesekindlalt tipus.
TRAPPIST-1 d
Praegu sarnaneb teleskoobi abil avastatud planeet TRAPPIST meie koduse Maaga. See on ka oma põhitähest kolmas, suuruselt pisut Maa suhtes madalam ja koostiselt väga sarnane. Eeldatav pinnatemperatuur on +15 kraadi Celsiuse järgi.
Kahjuks pole koloniseerimiseks sobivate planeetide olemasolu kaugeltki kõige olulisem takistus Universumi inimasustuse teel. Isegi Proxima Centauri b poole on praeguste tehnoloogiatega potentsiaalsetel kolonistidel väga-väga pikk lennuaeg. Ja kuni me õpime tõhusalt läbima vähemalt 10 valgusaasta pikkuseid vahemaid, on veel vara rääkida eksoplaneetide vallutamisest.
Eksoplaneetide variante on endiselt palju. Kuid suurimad avastused ootavad meid ees - Maal on juba ettevalmistamisel ambitsioonikad rahvusvahelised projektid hiiglaslike teleskoopide ja kosmosevaatluste rajamiseks, mis näeksid seda, mida me praegu ei leia. Kuid ma pole veel maininud, et eksoplaneetidel on satelliite.
