Kepleri kosmoseteleskoop on avastanud 20 uut eksoplaneeti, mis tiirlevad nõrkade väikeste tähtede ümber. Neist viis on elamiskõlbulikus tsoonis. See tähendab, kus võib olla vedel vesi ja elu ise. Kepleri meeskond teatas sellest Ameerika astronoomiaühingu planeetide uurimisosakonna ja Euroopa planeedikongressi ühisel koosolekul.
Uued Maa suurused planeedid, mõnikord veidi väiksemad, mõnikord suuremad, nagu Neptuun (neid nimetatakse supermaaks). Need sobivad üsna hästi isegi meie jaoks seal elamiseks, ilma liigsest külgetõmbest paindumata ja erakordsest kergusest kosmosesse minema lennutamata. Nad tiirlevad väga väikeste tähtede ümber - oranžid ja punased K ja M klassi kääbused. Need tähed on parasiidid, mis takistavad teadlasi vaatlemast midagi märkimisväärset. Nii et igal juhul ristis avastuse esitanud Caltechi astronoom Courtney Dressing nad.
Nad on tõepoolest kõikjal: kuni kolmveerand Galaktika tähtedest on punased kääbused. Umbes 250 on lähedal, 30 valgusaasta kaugusel meie Päikesest (mis on nendega võrreldes tohutu, kümme korda rohkem). Courtney ise, noor ja ilus, nõuab, et selliste hämarate tähtede lähedalt otsitaks elamiskõlblikke planeete. Viimastel aastatel on sellest saanud trend või peavool.
Niisiis, punased kääbused. Nõrgad tähed, mis moodustavad vähem kui kümme protsenti Päikese massist, ja nende fotosfääri temperatuur on 3500 Kelvini ja madalam, mis on peaaegu pool Päikese omast. Kuid hüpoteetiliselt võivad nad elada veel triljon aastat, mis ületab kõige vägivaldsema kujutlusvõime silmapiiri. Kogu universum sai alguse alles 13,8 miljardit aastat tagasi. Selle aja jooksul sündis ja suri palju tähti ning kääbused kavatsevad eksisteerida sadu kordi kauem. Keegi füüsikutest ei võta ette ennustada, mis maailmaga nii kaua juhtub, kuid kui kõik jääb "nagu varem", siis võib elu M-klassi tähtedes tekkida suure tõenäosusega. Kui see pole veel välja mõeldud.
Kepler-20f on Lyra tähtkujus Kepler-20 tähe ümber tiirlev eksoplaneet. Mass - 0,66 Maa massi. Orbiit on ematähest neljas. Aasta planeedil kestab 19 maa päeva
Foto: NASA / Kepleri missioon
Tulnukate elu otsides vahelduvad maainimeste lootused pettumustega. Keegi ei kirjuta maavälisele maisele mõttele sõnumeid, kusagil me ei näe selgeid jälgi isegi ürgsetest organismidest. Marsi lootes - peaaegu peatunud. Nüüd loodame Euroopale, Jupiteri kuule. Kuid ennekõike on lootus muidugi eksoplaneetidel (planeetidel, mis tiirlevad tähe ümber, mis pole Päike).
Reklaamvideo:
Esimese eksoplaneedi avastas Poola astronoom Alexander Wolschan 1990. aastal. Ta arvutas, et ühel neutronitähest on kaks Maast suuremat planeeti: üks 3,4 korda, teine 2,8 korda. Sellest ajast peale on paljude tähtede lähedalt avastatud palju planeete ja tänapäeval on koos kandidaatidega (veel kinnitamata signaalid) teada umbes viis tuhat.
Mis tunne siis on? Asjaolu, et mitu planeeti korraga osutusid suuruselt nii Maa-laadseteks kui ka elamiskõlblikuks tsooniks. Selliseid avastusi on endiselt harva, kuigi on tunne, et siin see on, on alanud. Näiteks suvel leiti meile kõige lähema tähe - punase kääbuse Proxima Centauri - lähedusest planeet. See arvutati Tšiilis asuva La Silla observatooriumi vaatluste põhjal.
Kuid Kepleri teleskoop jääb peamiseks uudiste pakkujaks päikesesüsteemist väljaspool olevates maailmades. Miks on ta hiljuti hakanud leidma nii palju Maa suurusega planeete ja ülimaid? Cambridge'i ülikooli (Suurbritannia) ja täiustatud uuringute instituudi (Princeton, USA) astrofüüsika professor Roman Rafikov vastas meie ajakirjale sellele küsimusele:
- Ma ei ütleks, et see on hiljutine trend. Kepler avas nad peaaegu missiooni algusest peale ja see on juba viis aastat. Esimesena leidis ta loomulikult suured planeedid nagu Jupiter, mis annavad tähekettast möödudes kõige tugevama signaali. Transpordisignaal planeedilt nagu Maa on oluliselt, kordades 100, nõrgem, nii et selliste sündmuste jaoks peate statistika kogumiseks jälgima paljusid transiite. See võttis aega, kuid missiooni algusest peale tootis Kepler selliseid planeete nagu Neptuun ja suurusega Maa lähedal olevaid planeete.
Osa Kepleri kosmoseteleskoobi optilisest süsteemist
Foto: NASA / Kepleri missioon
Päikesest väiksema massiga tähtede vaatlused on head, sest transiidi ajal katab väike planeet tähe kettast suurema osa kui Päikese taolise tähe transiidi ajal. Nimelt on tähe heleduse suhteline langus signaal transiidi ajal. Seetõttu on seal alati lihtsam leida isegi väikseid planeete. On spetsiaalseid projekte, näiteks MEarth, mis on spetsialiseerunud just sellistele süsteemidele.
Kas seal on elu? Küsimus uurimise praeguses etapis jaguneb kaheks. Esiteks: kas see on seal põhimõtteliselt võimalik? Teiseks: kas me suudame seda avastada?
Alustame esimesest. Elamiskõlblik tsoon on üsna primitiivne mõiste. See on lihtsalt tähe ümbrus, mille sees võib planeedi pinnal vesi vedelal kujul eksisteerida. Mitte liiga lähedal, et vesi auruks muutuks, ja mitte liiga kaugel, et külmuda. Seal on vesi - rakkudes toimuvad biokeemilised reaktsioonid. Tutvustasime selle kontseptsiooni sel lihtsal põhjusel, et me pole näinud muud elu peale maise elu. Seetõttu otsime sarnast.
Punased kääbused on nõrgad, külmad tähed. Nende elamiskõlblik tsoon on palju lähemal kui Päikese oma. Kui me seal elaksime, peaks Maa piisava soojuse saamiseks liikuma Merkuuri orbiidil. Ja seal oleks probleeme. Kõige ilmsem on kiirgus: röntgenikiirgus, võimsad signaalraketid. Selle eest saab kaitsta ainult atmosfääri ja rakette, magnetvälja.
Teine probleem on lähedal asuva valgusti raskusjõud. Selle mõõnajõud võivad aeglustada planeedi pöörlemist samamoodi nagu Maa aeglustas Kuud (seetõttu pööratakse meie satelliit alati ühe poole meie poole). Siis oleks alati planeedi ühel pool kuum päev ja teisel külmutatud kosmiline öö. Sellised tingimused muidugi ei aita kaasa elu tekkimisele, kuid on olemas võimalus, kui planeet satub tähe gravitatsiooniga resonantsi ja pöörleb ikkagi, nagu juhtus Merkuuriga. Kolmas probleem on tähetuul: punasest kääbusest pääsevad laetud osakeste voogud võivad atmosfääri miljardite aastate jooksul lihtsalt kosmosesse puhuda.
Planeet Proxima b pöörleb elamiskõlblikus tsoonis ümber Proxima Centauri tähe
Foto: ESA / Hubble ja NASA
Nende raskuste ületamiseks on olemas mudelid. Ja kuna mudeleid on, siis kuskil galaktikas võiks neid realiseerida. Eriti kui arvestada väikeste tähtede ja nende ümber olevate planeetide hulka (tänapäevaste hinnangute kohaselt on neid kümneid, kui mitte sadu miljardeid).
Oletame, et ühel neist planeetidest on elu, mis on biokeemias sarnane maise eluga. Millised märgid selle leidmiseks on? Vastus on järgmine: kõigepealt tõestage vedela vee ja atmosfääri olemasolu ning seejärel otsige biomarkereid, millest esimene on vaba hapnik. Fakt on see, et hapnik atmosfääris võib ilmneda peaaegu eranditult elusorganismide fotosünteesi tulemusena. Loomulikult loovad selle ka füüsikalised ja keemilised protsessid, kuid mitte sellistes kogustes. Selle gaasi iseseisvaks ilmumiseks peavad olema täidetud mitmed tingimused. Üldiselt, kui atmosfääris on hapnikku, on elamiskõlblikkuse võimalused oluliselt suurenenud. Siiani pole selliseid planeete leitud. Kas nende atmosfääri on põhimõtteliselt võimalik uurida? Seega - maapealsete teleskoopide ja kosmoselähedaste vaatluskeskustega?
"Midagi, selgub, on juba praegu võimalik," ütleb Roman Rafikov. - Näiteks sisaldab hiljuti avastatud süsteem TRAPPIST-1 kolme planeeti, mille suurus on Maa suurusjärgus ja mis tiirlevad ümber lühikeste orbiitide - poolteist ja kaks päeva kahe sisemise planeedi jaoks - kääbustähe ümber. Selle mass on 8% ja raadius 11% Päikesest, heledus on 2000 korda väiksem kui Päikese oma. Sel juhul on täht meist 40 valgusaasta kaugusel, väga lähedal.
Hiljuti uuris rahvusvaheline teadlaste rühm Hubble'i kosmoseteleskoopi nende planeetide atmosfääri uurimiseks ülekandespektroskoopia abil. Selles meetodis tehakse vaatlusi transiidi ajal - mõõdetakse tähe valguse neeldumist planeedi atmosfääris lainepikkustel, mis vastavad selles sisalduvatele keemilistele elementidele. See on väga raske tähelepanek, sest planeedi jäseme atmosfäärist on osa vaid väike osa. Sellisel juhul ootasid vaatlejad signaali võimendamiseks, kuni mõlemad siseplaneedid - mis elavad elamiskõlbulikus tsoonis - läbisid täheketta korraga. Nende kombineeritud signaal mõõdeti. Hea idee.
Tulemus näitas, et need planeedid ei saa sisaldada laiendatud vesiniku atmosfääre ilma pilvedeta. Kuid muud võimalused jäävad alles - näiteks tugevalt hägune atmosfäär nagu Veenuse atmosfäär või veeauru atmosfäär. Niisiis on selle planeedisüsteemi edasised uuringud väga suured.
Tulevikus teeb uus Ameerika infrapunateleskoop JWST (James Webb'i kosmoseteleskoop, plaanitakse hakata tööle 2018. aastal) sellised vaatlused enam-vähem rutiinseks.
Noh? Hoiame rusikat. Me ootame.
Kosmoseteleskoobi JWST (James Webbi kosmoseteleskoop) peeglid
Foto: NASA