Пре једне генерације, идеја о планети у орбити око далеке звезде још је била у царству научне фантастике. Али од открића прве егзопланете 1988. године, пронашли смо их на стотине, с тим да открића временом постају све бржа.
Сличан садржај
- Вероватно постоји много више егзопланета налик Земљи него што смо замислили
- 5 најсладјих планета у орбити око удаљених звезда
Прошлог месеца НАСА астрономи открили су откриће 715 претходно непознатих планета у подацима прикупљеним свемирским телескопом Кеплер, чиме је укупни број познатих егзопланета доведен до 1771. Унутар ове врсте налазе се све врсте егзопланета: неке које орбитирају око две звезде, неки који су препуни воде, неки који су отприлике величине Земље и неки који су више него двоструко већи од Јупитера.
Али велика већина свих ових удаљених планета има једну заједничку ствар - уз неколико изузетака, предалеко су да бисмо је видели, чак и са нашим најмоћнијим телескопима. Ако је то случај, како астрономи знају да су тамо?
Током последњих неколико деценија, истраживачи су развили разне технике за откривање многих планета изван нашег Сунчевог система, које се често користе у комбинацији да потврде почетно откриће и науче више о карактеристикама планете. Ево објашњења главних метода које су се до сада користиле.
Транзит
Замислите да гледате малу планету која орбитира око звезде далеко, далеко. Повремено би планета могла да прође између вас и њене звезде, накратко блокирајући део светлосне светлости. Ако се ово затамњење догодило довољно фреквенцијом, можда бисте могли закључити присуство планете, чак и ако је не можете видети.
(Слика преко Викимедиа Цоммонс / Никола Смоленски) Ово је, суштина, транзитна метода откривања егзопланета, одговорна за већину наших досадашњих открића егзопланета. Наравно, за далеке звезде, нема шансе да голим људским оком не би било могуће поуздано детектирати затамњивање количине светлости коју видимо, па се научници ослањају на телескопе (посебно на свемирски телескоп Кеплер) и друге инструменте за прикупљање и анализу ове податке.
Према томе, за астронома "виђење" удаљене егзопланете транзитном методом углавном изгледа овако:
Количина светлости удаљене звезде, ухваћена, капље као планета, пролази између ње и нас. (Слика преко Викимедиа Цоммонс / Сам посчитал) У неким случајевима, количина затамњења коју проузрокује планета која пролази између њене звезде и нас такође може астрономима рећи грубу процену величине планете. Ако знамо величину звезде и удаљеност планете од ње (потоњу одређује друга метода детекције, радијална брзина, ниже на овој листи), и примећујемо да планета блокира одређени проценат светлости звезде, можемо израчунајте радијус планете искључиво на основу ових вредности.
Постоје, међутим, недостаци транзитне методе. Планета мора бити исправно постављена да би прошла између нас и њене звезде, а што даље кружи око ње, то је мања шанса за ово поравнање. Прорачуни показују да за планету величине Земље која се креће око њене звезде на истој удаљености од наше орбите (око 93 милиона миља) постоји само 0, 47 одсто шансе да би била правилно постављена да изазове затамњење.
Метода такође може довести до великог броја лажних позитивних приказа - епизода затамњења које идентификујемо као транзитне планете, али их у коначници узрокује нешто друго у потпуности. Једно истраживање је открило да чак 35 процената великих планета у околини које су близу орбите идентификоване у Кеплеровим подацима заправо не може постојати, а затамњење се приписује прашини или другим супстанцама које се налазе између нас и звезде. У већини случајева астрономи покушавају да потврде планете пронађене овом методом другим методама на овој листи.
Орбитална светлина
У неким случајевима, планета у орбити око звезде узрокује да се повећава количина светлости која досеже Земљу, уместо да тоне. Уопштено, ово су случајеви у којима планета орбитира веома уско, тако да се загреје до те мере да емитује детективне количине топлотног зрачења.
Иако нисмо у могућности да разликујемо ово зрачење од самог зрачења звезде, планета која орбитира у правом поравнању биће изложена нама у правилном редоследу фаза (слично фазама Месеца), тако правилном, периодичном пораст количине светлости коју свемирски телескопи примају од ових звезда може се користити за закључивање о присуству планете.
Слично техници транзита, помоћу ове технике је лакше открити велике планете у орбити око њихове звезде. Иако је досад само искључиво овом методом откривено неколико планета, она може на крају бити дугорочно најпродуктивнија метода, јер није потребна егзопланета да прође директно између нас и звезде да бисмо је открили То отвара много шири спектар могућих открића.
Радијална брзина
У основној школи нас уче да је соларни систем непомична звезда окружена полако у орбити планета, астероида и других крхотина. Истина је, међутим, мало сложенија: Због гравитационог повлачења планета, звезда се одмаже од центра гравитације система и даље:
(Слика преко Викимедиа Цоммонс / Зхатт) Појава иде овако: велика планета, ако има довољно масе, можда би могла да повуче звезду ка њој, због чега се звезда помера из тачног центра далеког Сунчевог система. Тако периодични, предвидљиви, али још увек минутни помаци у положају звезде могу да се користе да би се закључило присуство велике планете у близини те звезде.
Астрономи су искористили овај феномен да би открили стотине егзопланета. Донедавно, када га је транзит надмашио, ова метода (која се назива радијална брзина) била је одговорна за већину откривених егзопланета.
Можда се чини тешко измерити мала кретања у звездама стотинама светлосних година, али испада да астрономи могу открити када звезда убрзава према Земљи (или даље од ње) брзином од само једног метра у секунди због Доплеровог ефекта.
Ефекат је феномен таласа (било да се ради о звуку, видљивој светлости или другим облицима електромагнетне енергије) који се појављују нешто веће фреквенције када се предмет који емитује креће ка посматрачу, а нешто ниже када се креће. Искусили сте из прве руке ако сте икада чули да високо синување сирене која се приближава замени се с нешто нижим тоном док одмиче.
Замените амбуланту удаљеном звездом и звуком сирене светлошћу коју емитује, и прилично сте добили идеју. Помоћу спектрометра, који мере одређене фреквенције светлости које емитује звезда, астрономи могу да претраже привидне помаке, што указује да се звезда помиче мало ближе нама или се мало удаљава.
Степен кретања може чак одражавати масу планете. У комбинацији са радијусом планете (израчунато путем транзитне методе), ово научницима може омогућити да утврде густину планете, а самим тим и њен састав (на пример, ако је то гасни гигант или стеновита планета).
Ова метода је такође подложна ограничењима: много је лакше пронаћи већу планету која кружи око мање звезде, јер таква планета има већи утицај на кретање звезде. Релативно мале планете величине Земље вероватно ће бити тешко открити, посебно на великим даљинама.
Директно снимање
У неколико ретких случајева астрономи су успели да пронађу егзопланете на најједноставнији могући начин: гледајући их.
Три огромне планете - вероватно веће од Јупитера - директно су снимљене у орбити око звезде ХР8799 у 2010. години (сама звезда је блокирана коронаграфом. (Слика преко НАСА / ЈПЛ-Цалтецх / Паломар Обсерватори) Ови случајеви су толико ретки из неколико разлога. Да бисмо могли да разликујемо планету од њене звезде, потребно је да је релативно удаљени од ње (лако је замислити да би Меркур, на пример, био неодвојив од Сунца издалека). Али ако је планета предалеко од своје звезде, она неће одбијати довољно светлости звезде да би уопште била видљива.
Егзопланете које телескопи могу најпоузданије видети су велике (попут Јупитера) и веома су вреле, тако да одају сопствено инфрацрвено зрачење, које телескопи могу открити и користити за разликовање од њихових звезда. Планете које окружују смеђе патуљке (објекти који технички нису класификовани као звезде, јер нису врући или масивни да би створили реакције фузије и тако одавали мало светлости) такође се могу лакше открити.
Директно снимање је такође коришћено за откривање неколико посебно масивних планета лопова - оних који слободно лете кроз свемир, уместо да круже око звезде.
Гравитационо сочиво
Све досадашње методе на овој листи имају смисла за не-научника на неком интуитивном нивоу. Гравитационо сочиво, које се користи за откривање шаке егзопланета, захтева мало апстрактнију мисао.
Замислите једну звезду врло далеко, а другу звезду на пола пута између ње и Земље. У ретким тренуцима, две звезде би се скоро могле ускладити преклапајући се једна на другу на ноћном небу. Када се то догоди, сила гравитације ближе звезде делује попут сочива, повећавајући долазну светлост из далеке звезде док она пролази близу ње да би дошла до нас.
Симулација гравитационог сочива, која показује да светлост која долази из далеке галаксије накратко повећава црном рупом у средини. (Слика преко Урбане Легенд) Ако звезда која има планету у близини орбите служи као гравитационо сочиво, то гравитационо поље те планете може додати мали, али детектован допринос догађају увећања. Тако су астрономи у неким ретким случајевима могли да закључе присуство удаљених планета тако што повећавају светлост још удаљенијих звезда.
Граф открића егзопланете по годинама, уз методу детекције представљен бојом. Зелена = транзитна, плава = радијална брзина, црвена = директно сликање, наранџаста = гравитациона сочива. (Слика преко Викимедиа Цоммонс / Алдарон)
