Omenirea și-a dat seama destul de devreme că există stele pe cer și sunt multe. Atunci acest gând a fost completat de argumentul potrivit căruia stelele sunt similare cu Soarele nostru, sau la un moment dat erau similare. Atunci a devenit clar că Pământul și alte planete se învârt în jurul Soarelui și apare o întrebare rezonabilă: „De ce nu pot planetele să se învârtă în jurul altor stele?” Teoria nu vedea nicio problemă în existența posibilă a planetelor în afara sistemului solar, dar știința are întotdeauna nevoie de fapte. Și în timp, faptele au fost găsite.
exoplanetă
Ce este un exoplanet? Totul este doar scandalos - aceasta este o planetă din afara sistemului solar, care se învârte în jurul unei stele. Termenul a fost format din abrevierea planetei solare suplimentare, adică a planetei extrasolare. Dar nu vă confundați: nu tot ceea ce se află în afara sistemului solar este un exoplanet, există și corpuri cerești - orfani, așa-numitele planete, care călătoresc prin spațiu în afara orbitei stelei părinte.
Care sunt exoplanetele? Sunt foarte diferite. Telescopul spațial Kepler a observat doar două constelații - Cygnus și Lyru - timp de 8 ani, dar a găsit aproximativ o mie de candidați pentru exoplanete. Și avem 88 de constelații, iar acestea două mai au ceva de descoperit.
Astfel, există multe exoplanete și sunt diferite. Metodele de detectare despre care vom vorbi mai târziu nu ne permit să determinăm cu exactitate compoziția, atmosfera și natura planetelor descoperite. Ce putem spune, nici măcar nu putem vedea direct exoplaneta. Dar chiar și prin semne și date indirecte, se poate face o clasificare.
Cele două clase principale de exoplanete sunt planetele de rocă mică și planetele gigantice. Dacă aplicăm această clasificare la sistemul nostru solar, atunci Venus, Mercur, Pământ și Marte vor trece la primul, iar Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun vor trece la al doilea.
Fiecare dintre clase poate fi împărțită într-un număr de subclase. Să analizăm cele mai de bază.
Video promotional:
Planeta chonic
Planeta chtonică este un gigant al gazelor care cade rapid pe steaua-mamă. În centrul gigantului gazelor se află un nucleu dens dens care deține în jurul său mase uriașe de materii gazoase. Apropiându-se treptat steaua părinte, gigantul de gaz începe să-și evapore carcasa până când un nucleu rămâne.
Prezentare artistică a tranzitului planetei chtonice HD 209458b în fața stelei sale. Agenția Spațială Europeană, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Franța) și NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-pământ
Principalul și singurul criteriu prin care o planetă poate fi clasată ca un super-pământ este masa ei. Astfel de planete sunt de obicei de câteva ori mai grele decât Pământul, dar în același timp sunt mult mai mici decât gigantul de gaz. Spre deosebire de planetele chtonice, au fost descoperite destul de multe astfel de corpuri cerești, iar în 2007 astronomii au găsit super-pământul Gliese 581-c în zona locuibilă.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Jupiter fierbinte
Numele cunoscutei planete este scris cu o literă mică nu din greșeală, Jupiter fierbinte nu este o planetă specifică, ci o întreagă clasă planetară. Spre deosebire de gigantul nostru de gaze, Jupiterele fierbinți sunt situate aproape aproape de steaua mamă, care își încălzește atmosfera până la 1500 K. Datorită mai multor caracteristici, în special a dimensiunilor mari, au fost descoperite o mulțime de Jupiteri fierbinți.
Jupiter rece
Din această clasă aparțin Jupiterul original și Saturn - Jupiterul rece este situat la o asemenea distanță de stea, încât primește cea mai mare parte a căldurii sale din procesele interne, și nu din radiații.
Uriașul de gheață
De asemenea, avem astfel de planete în sistemul nostru: Uranus și Neptun sunt reprezentanți tipici ai gigantilor de gheață - planete cu dimensiuni mari și distanță de steaua lor natală. Datorită faptului că razele încălzesc slab astfel de planete, aproape întreaga suprafață este legată de gheață, nu numai gheața cu apă, ci și gheața de metan și hidrogen sulfurat.
Imaginea Voyager 2 a lui Neptun în august 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Lista speciilor de exoplanete poate fi continuată pentru o perioadă foarte lungă de timp. Există planete oceanice, planete cu carbon, neptun fierbinte și rece și multe altele. Dar vom vorbi despre cum sunt descoperite.
Metode de detectare a exoplanetelor
Să facem un experiment simplu. Cumva, într-o noapte caldă de vară, de preferință în sud, lângă Ecuator, ridicați-vă ochii spre cerul nopții. Ce vei vedea? Așa este, multitudinea de stele. Stele diferite - strălucitoare și nu foarte luminoase, solitare și în constelații. Dar practic toată lumea, cu excepția lui Mercur, Jupiter, Luna și poate Marte, vor fi stele.
La fel se întâmplă și cu telescoapele uriașe din observatorii. Stelele, datorită dimensiunii și radiației, înfundă aproape complet întregul spațiu observabil al spațiului, iar planetele, care strălucesc cu lumină reflectată foarte slab, nu sunt pur și simplu vizibile pe fundalul lor. Așadar, dacă există undeva o civilizație a nivelului nostru de dezvoltare, cel mai probabil se ghicește despre prezența lui Jupiter și Saturn lângă Soare, dar nu mai mult.
Dar exoplanetele sunt găsite și foarte fiabile. Avem mai multe modalități de a face acest lucru.
Cea mai prolifică este metoda de tranzit sau fotometrie de tranzit. Cert este că fiecare stea are un astfel de indicator precum luminozitatea. Aproximativ vorbind, luminozitatea este toată lumina emisă de o stea pe unitatea de timp. Dar dacă un corp ceresc trece între telescopul observatorului și stelei, atunci în momentul trecerii luminozitatea cade. Și dacă acest proces se repetă periodic, înseamnă că planeta se învârte în jurul stelei. Există argumente pro și contra acestei metode. Principalul plus este capacitatea de a determina dimensiunea unui exoplanet. Minus - pentru a determina cu exactitate prezența unei planete cu o perioadă orbitală lungă, de exemplu, ca Jupiter (12 ani), va trebui să observați steaua foarte mult timp.
Metoda Doppler. Numită după matematicianul austriac Christian Doppler, metoda măsoară deplasarea spectrală a unei stele sub influența unei planete. Legile gravitației funcționează în ambele direcții, inclusiv pentru noi, de aceea nu numai Pământul ne atrage, ci și Pământul. La fel, într-o pereche de planete - stele. Rotația unui exoplanet masiv schimbă viteza radială a stelei-mamă, iar instrumentele arată cum planeta se învârte în regiunea roșie a spectrului, apoi în violet. Metoda Doppler permite, împreună cu cea de tranzit, să determine densitatea planetei, dar din nou - doar dacă este suficient de mare.
Microlensare gravitațională. Această metodă este legată de prezența unei alte stele între telescopul astronomului și steaua observată, care acționează ca o lentilă gravitațională. Dar dacă steaua lentilelor își are propria planetă, atunci lumina stelei observate va fi deformată caracteristic.
Și în final, exoplaneta poate fi văzută cu ușurință. Planetele în sine sunt surse de lumină foarte slabe, de aceea este foarte dificil să detectăm corpuri cerești terestre folosind această metodă. Cele mai probabile obiecte de detectat sunt uriașii mai mari decât Jupiter, care sunt suficient de departe de stea pentru a emite raze infraroșii de unul singur.
Până în 2014, metoda Doppler sau metoda vitezei radiale și metoda de tranzit au împărtășit conducerea în numărul de exoplanete descoperite. În 2014, datorită pilotului căutării exoplanetelor - telescopul Kepler, metoda de tranzit a mers mult mai departe.
Un fapt interesant: informațiile obținute de Kepler sunt atât de extinse încât sunt disponibile liber pentru toată lumea să studieze. Astfel, proiectul Planet Hunters a ajutat deja la descoperirea a trei exoplanete.
Posibilitatea vieții și perspectivele colonizării
În mod natural, oamenii obișnuiți sunt mai puțin interesați de neptunele fierbinți și de metodele de detectare a exoplanetelor. Principalul interes al publicului este posibilitatea vieții și a colonizării corpurilor cerești îndepărtate.
Forplayday / bigstock.com
În total, în iunie 2017 au fost descoperite 3.614 exoplanete. Dintre acestea, ele seamănă cu Pământul - 216. Există o mulțime de alegeri. Dar presupusa colonizare și posibilitatea existenței vieții sunt limitate de o serie de parametri.
Zona habitabila
Obișnuiți să măsoare totul de la sine, astronomii pământeni au derivat conceptul de zonă locuibilă. Esența conceptului este că fiecare stea trebuie să aibă o anumită zonă în care planetele pot fi locuite.
Principala condiție a zonei locuibile este existența apei lichide. Prin urmare, planeta trebuie să fie suficient de aproape de stea, pentru ca apa să nu înghețe și suficient de departe pentru a nu se evapora. Pentru a calcula centrul zonei locuibile, a fost chiar derivată o ecuație care arată ca dAU = √Lstar / Lsun, unde d este raza medie a zonei locuibile, Lstar este luminozitatea stelei, iar Lsun este luminozitatea Soarelui.
Există 52 de planete pe lista exoplanetelor locuibile, conform Universității din Puerto Rico. Una dintre ele este mini-pământul TRAPPIST - 1d, 21 de planete comparabile cu Pământul și 30 de super-pământuri.
Principalele criterii sunt compoziția planetei, temperatura suprafeței, dimensiunea și atmosfera. Planetele sunt evaluate în funcție de gradul de asemănare cu Pământul și chiar a fost derivat un criteriu numeric special, care constă din toate cele de mai sus. Dacă o planetă câștigă de la 0,8 la 1 în indicele de asemănare a Pământului, atunci poate fi introdusă în siguranță în lista coloniilor potențiale. Deci, ia-ți alegerea, domnilor coloniști!
Kepler-438B
El a fost titularul recordului pentru similitudine cu Pământul până în 2016. ESI (Indexul de asemănare a pământului) este 0,88. Planeta în sine este situată la 470 de ani lumină de Pământ în constelația Lyra, iar steaua mamă a Kepler-438b are doar jumătate din dimensiunea Soarelui. Planeta în sine este situată în zona locuibilă a stelei, ca mărime depășește Pământul cu 12%.
Proxima Centauri b
Steaua de origine a acestei planete este Proxima Centauri, cea mai apropiată de Soare. Planeta însăși, la fel ca cea luminoasă, este situată la 4.22 de ani lumină de noi. Conform indicelui de asemănare, Proxima Centauri câștigă 0,85 și rămâne cu încredere în top.
TRAPPIST-1 d
Momentan, planeta TRAPPIST, descoperită de telescop, este cea mai asemănătoare cu Pământul nostru de acasă. De asemenea, este a treia din steaua sa părinte, ușor inferioară Pământului ca mărime și foarte asemănătoare în compoziție. Temperatura estimată a suprafeței este de +15 grade Celsius.
Din păcate, disponibilitatea planetelor adecvate pentru colonizare este departe de cea mai importantă barieră în calea colonizării umane a Universului. Chiar și până la Proxima Centauri b, cu tehnologiile actuale, potențialii coloniști au un timp de zbor foarte, foarte lung. Și până când învățăm să acoperim eficient distanțe de cel puțin 10 ani-lumină, este prea devreme să vorbim despre cucerirea exoplanetelor.
Există încă multe variații de exoplanete. Dar cele mai mari descoperiri ne așteaptă în viitor - pe Pământ, sunt deja pregătite proiecte internaționale ambițioase pentru crearea de telescoape uriașe și observatorii spațiale care vor putea vedea ce nu putem găsi acum. Dar nu am menționat încă că exoplanetele au sateliți.
