Privind cerul într-o noapte senină, puteți fi sigur de ceea ce strămoșii noștri nici măcar nu bănuiau: cel puțin o planetă se învârte în jurul a aproape fiecare stea.
Lumile aflate pe orbita altor stele sunt numite „exoplanete” și variază de la giganți gigantici de gaze mai mari decât Jupiter până la mici planete stâncoase precum Pământul sau Marte. Planetele îndepărtate pot fi suficient de fierbinți pentru ca metalul să se topească pe suprafața lor sau ca bulgări de zăpadă înghețată. Mulți dintre ei se învârt atât de repede și de strâns în jurul stelelor lor încât anul lor durează câteva zile de pe Pământ. Unii pot avea doi sori. Există rătăcitori expulzați din sistemele lor, cei care rătăcesc în întuneric peste galaxie.
Calea Lactee este o imensă familie de stele, care se întinde pe aproximativ 100.000 de ani lumină. Structura sa în spirală conține aproximativ 400 de miliarde de locuitori, iar Soarele nostru este printre ei. Dacă fiecare dintre aceste stele are nu o planetă pe orbita sa, ci mai multe, ca în sistemul solar, atunci numărul lumilor din Calea Lactee este pur și simplu astronomic: numărul se ridică la miliarde.
Sistemele stelare care trăiesc pe Calea Lactee. Credit: ESA / Hubble / ESO / M. Kornmesser.
De câteva secole, omenirea se gândește la posibilitatea existenței planetelor în jurul stelelor îndepărtate, iar acum spunem cu încredere că există lumi extrasolare. Cel mai apropiat vecin al nostru, Proxima Centauri, a descoperit recent o planetă stâncoasă și probabil că nu este singură. Distanța până la acesta este de aproximativ 4,5 ani lumină sau 40 trilioane de kilometri. Cu toate acestea, majoritatea exoplanetelor găsite sunt situate la sute sau mii de ani lumină distanță.
Vești proaste: încă nu avem cum să ajungem la ele. Vestea bună este că le putem privi, măsura temperaturile, „simți” atmosfera și, probabil, în curând descoperim semne de viață ascunse în lumina slabă din aceste lumi îndepărtate.
Prima exoplanetă care a intrat pe arena mondială a fost 51 Pegasi b, un "Jupiter fierbinte" la 50 de ani lumină distanță, care orbitează o stea în 4 zile de pe Pământ. Punctul de cotitură după care planetele extrasolare au devenit obișnuite a venit în 1995.
Reprezentarea artistică a jupiterului fierbinte. Credit: ESO.
Video promotional:
Înainte de 51 Pegasi b erau mai mulți candidați. Exoplaneta cunoscută astăzi sub numele de Tadmor a fost descoperită în 1988. Deși existența sa a fost pusă sub semnul întrebării în 1992 din cauza dovezilor insuficiente, zece ani mai târziu, observații suplimentare au confirmat că o planetă orbitează în jurul Gamma Cepheus A. Apoi, în 1992, a fost descoperit un sistem de „planete pulsare”. Aceste lumi orbitează în jurul unei stele moarte, pulsarul PSR 1257 + 12, care trăiește la 2.300 de ani lumină de Pământ.
Acum trăim într-un univers de exoplanete. Numărul lor este în continuă creștere și, în acest moment, numărul planetelor confirmate în afara sistemului solar a trecut de linia 3700, dar în următorul deceniu, programul poate sări la zeci de mii.
Cum am ajuns la asta?
Suntem la un pas de mari descoperiri. Era explorării timpurii și a primelor exoplanete confirmate au pregătit scena pentru următoarea fază: vânătoarea de lumi îndepărtate cu telescoape mai „vigilente” și mai sofisticate în spațiu și pe pământ. Unii dintre ei au fost însărcinați cu efectuarea unui recensământ precis al populației, calcularea diferitelor dimensiuni și tipuri de exoplanete. Alții examinează lumile individuale, atmosferele lor și potențialul lor de a susține viața.
Vizualizarea directă a exoplanetelor, adică a imaginilor lor reale, joacă un rol din ce în ce mai semnificativ, deși oamenii de știință au atins nivelul actual de cunoștințe în principal prin mijloace indirecte. Cele două metode principale sunt oscilația și eclipsa.
Animație compilată din imagini cu patru exoplanete masive care orbitează tânăra stea HR 8799. Credit: Jason Wang / Christian Marois.
Primul se bazează pe fixarea oscilațiilor distincte ale stelelor sub influența gravitației unei planete care orbitează. Aceste abateri caracterizează masa exoplanetei. Metoda a făcut posibilă confirmarea primilor candidați, inclusiv 51 Pegasi b, și în total, prin măsurarea vitezei radiale, au fost descoperite aproximativ 700 de lumi.
Dar marea majoritate a exoplanetelor se găsesc prin metoda de tranzit, care se bazează pe captarea unei picături incredibil de mici în luminozitatea unei stele atunci când o planetă își traversează discul. Această strategie de căutare indică dimensiunea obiectului. Telescopul spațial Kepler al NASA, lansat în 2009, a găsit aproximativ 2.700 de exoplanete confirmate în acest fel. Încă descoperă noi lumi până în prezent, dar, din păcate, vânătoarea sa se va termina în curând, deoarece combustibilul se epuizează.
Fiecare metodă are propriile argumente pro și contra. Măsurarea vitezei radiale dă masa unei planete, dar nu oferă informații despre diametrul acesteia. Tranzitul vorbește despre dimensiunea lumii extrasolare, dar nu permite determinarea masei.
Dar, când mai multe metode sunt utilizate împreună, putem obține date importante despre sistemul planetar fără vizualizare directă. Cel mai bun exemplu este TRAPPIST-1, la aproximativ 40 de ani lumină distanță, în care șapte planete de dimensiunea Pământului orbitează o mică pitică roșie.
Planete care orbitează pitica roșie ultra-rece TRAPPIST-1 în comparație cu Pământul. Credit: ESO / M. Kornmesser.
Familia TRAPPIST-1 a fost studiată de telescoape terestre și spațiale. Cercetările au arătat nu numai diametrele a șapte planete dens împachetate, ci și interacțiunea gravitațională subtilă a acestora. Acum le cunoaștem masele și diametrele, putem estima temperatura la suprafață și chiar putem ghici culoarea cerului pe fiecare dintre ele. Deși încă nu se știu multe despre aceste șapte planete, inclusiv dacă acestea sunt acoperite de oceane sau de o crustă de gheață, TRAPPIST-1 a devenit cel mai studiat sistem stelar în afară de al nostru.
Ce urmeaza?
Următorul pas va fi o nouă generație de telescoape spațiale. În primul rând, TESS, care este programat să fie lansat pe 16 aprilie 2018. Acest instrument modern va efectua un sondaj aproape complet al stelelor strălucitoare din apropiere, în căutarea planetelor în tranzit.
TESS va selecta cei mai buni candidați pentru o inspecție mai atentă de către Telescopul spațial James Webb, care va intra în spațiu în 2020. Succesorul lui Hubble, cu imensa sa oglindă, va colecta lumina direct de pe planetele în sine, care pot fi apoi descompuse într-un spectru, un fel de cod de bare care arată ce gaze sunt prezente în atmosfera exoplanetei. Principalele ținte ale telescopului vor fi „super-pământurile”.
„Vânător” pentru exoplanete TESS. Credit: NASA.
Se știe puțin despre această clasă de lumi extrasolare astăzi, inclusiv dacă acestea sunt locuibile. Motivul pentru aceasta este lipsa analogilor super-pământului din sistemul solar. Dacă avem noroc, unul dintre ei va prezenta semne de oxigen, dioxid de carbon și metan în atmosfera sa. Cu toate acestea, vânătoarea de atmosfere a planetelor de dimensiunea Pământului va trebui amânată până la următoarea generație de telescoape spațiale din anii 2030.
Datorită telescopului Kepler, știm acum că stelele de deasupra noastră sunt înconjurate de planete. Și putem fi siguri nu numai de o mare varietate de vecini exoplanetari, ci și că aventura abia începe.
Roman Zaharov
