Lidstvo si docela brzy uvědomilo, že na obloze jsou hvězdy a je jich spousta. Poté byla tato myšlenka doplněna argumentem, že hvězdy jsou podobné našemu Slunci, nebo byly najednou podobné. Pak bylo jasné, že Země a další planety se točí kolem Slunce a vyvstává přiměřená otázka: "Proč se planety nemohou točit kolem jiných hvězd?" Teorie neviděla žádný problém v možné existenci planet mimo sluneční soustavu, ale věda vždy potřebuje fakta. A postupem času byla zjištěna fakta.
Exoplanet
Co je to exoplanet? Všechno je prostě pobuřující - je to planeta mimo sluneční soustavu, která se točí kolem hvězdy. Tento termín byl vytvořen ze zkratky extra sluneční planety, tj. Extrasolární planety. Nenechte se však zmást: ne všechno mimo sluneční soustavu je exoplaneta, existují také nebeská těla - sirotci, takzvaní planemové, kteří cestují vesmírem mimo oběžnou dráhu mateřské hvězdy.
Jaké jsou exoplanety? Jsou velmi odlišné. Keplerův kosmický dalekohled pozoroval po dobu 8 let pouze dvě souhvězdí - Cygnus a Lyru, ale našel asi tisíc kandidátů na exoplanety. A máme 88 souhvězdí a tito dva mají stále co objevit.
Existuje tedy mnoho exoplanet a jsou odlišné. Metody detekce, o kterých budeme mluvit později, nám neumožňují přesně určit složení, atmosféru a povahu objevených planet. Co můžeme říci, nemůžeme ani přímo vidět exoplanet. Avšak i přes nepřímé znaky a data lze provést klasifikaci.
Dvě hlavní třídy exoplanet jsou malé skalní planety a obří planety. Použijeme-li tuto klasifikaci na naši sluneční soustavu, potom Venuše, Merkur, Země a Mars půjdou k prvnímu a Jupiter, Saturn, Uran a Neptun půjdou k druhé.
Každá ze tříd může být rozdělena do několika podtříd. Pojďme analyzovat ty základní.
Propagační video:
Chthonic planeta
Chtonická planeta je plynný gigant, který rychle padá na mateřskou hvězdu. Uprostřed plynového obra je malé husté jádro, které kolem něj obsahuje obrovské množství plynných látek. Postupně se blížící se k mateřské hvězdě začne plynový gigant vypařovat svoji skořápku, dokud nezůstane jedno jádro.
Umělecké zobrazení tranzitu chthonic planety HD 209458b před její hvězdou. Evropská kosmická agentura, Alfred Vidal-Madjar (Institut d'Astrophysique de Paris, CNRS, Francie) a NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Super-země
Hlavním a jediným kritériem, podle kterého lze planetu označit za super-zemi, je její hmotnost. Takové planety jsou obvykle několikrát těžší než Země, ale zároveň mnohem menší než plynový gigant. Na rozdíl od chthonických planet bylo objeveno mnoho takových nebeských těles a v roce 2007 astronomové našli v obývatelné zóně superhvězdu Gliese 581-c.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Horký jupiter
Jméno známé planety je psáno malým písmenem, nikoliv omylem, horká Jupiter není konkrétní planeta, ale celá planetární třída. Na rozdíl od našeho plynového obra se horké Jupitery nacházejí téměř blízko mateřské hvězdy, která zahřívá jejich atmosféru na 1500 K. Díky řadě funkcí, zejména jejich velké velikosti, bylo objeveno mnoho horkých Jupiterů.
Chladný jupiter
Do této třídy patří původní Jupiter a Saturn - studený Jupiter je umístěn v takové vzdálenosti od hvězdy, že přijímá většinu svého tepla z vnitřních procesů, a nikoli z záření.
Ledový obr
V našem systému také máme takové planety: Uran a Neptun jsou typickými představiteli ledových obrů - planet s velkou velikostí a vzdáleností od jejich rodné hvězdy. Vzhledem k tomu, že paprsky slabě zahřívají takové planety, je téměř celý jejich povrch vázán ledem, nejen vodou, ale také methanem a sirovodíkem.
Voyager 2 - obraz Neptunu v srpnu 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Seznam druhů exoplanet může pokračovat velmi dlouhou dobu. Existují oceánské planety, uhlíkové planety, horký a studený Neptun a mnohem, mnohem více. Ale budeme mluvit o tom, jak jsou objeveni.
Metody detekce exoplanet
Udělejme jednoduchý experiment. Nějak za teplé letní noci, nejlépe na jihu, poblíž rovníku, zvedněte oči k noční obloze. Co uvidíte? Správně, nesčetné množství hvězd. Různé hvězdy - jasné a ne příliš jasné, osamělé a v souhvězdí. Ale prakticky každý, kromě Merkuru, bude Jupiter, Měsíc a možná Mars, hvězdy.
Totéž platí pro obří dalekohledy v observatořích. Hvězdy díky své velikosti a radiaci téměř úplně ucpávají celý pozorovatelný prostor vesmíru a planety, které září velmi slabým odrazeným světlem, prostě nejsou na pozadí viditelné. Pokud tedy existuje někde civilizace naší úrovně rozvoje, nejspíše se hádá o přítomnosti Jupitera a Saturn blízko Slunce, ale nic víc.
Ale exoplanety jsou nalezeny a velmi spolehlivě. Máme několik způsobů, jak toho dosáhnout.
Nejplodnější je metoda tranzitní nebo tranzitní fotometrie. Faktem je, že každá hvězda má takový indikátor, jako je jas. Zhruba řečeno, svítivost je veškeré světlo emitované hvězdou za jednotku času. Pokud však mezi dalekohledem pozorovatele a hvězdou prochází nějaké nebeské tělo, v okamžiku průchodu klesá jas. A pokud se tento proces periodicky opakuje, znamená to, že se planeta točí kolem hvězdy. Existují výhody a nevýhody této metody. Hlavním plusem je schopnost určit velikost exoplanety. Mínus - abyste přesně určili přítomnost planety s dlouhou orbitální periodou, například Jupiter (12 let), budete muset hvězdu pozorovat velmi dlouhou dobu.
Dopplerova metoda. Tato metoda pojmenovaná po rakouském matematikovi Christian Dopplerovi měří spektrální posun hvězdy pod vlivem planety. Zákony gravitace fungují v obou směrech, a to i pro nás, proto nás nejen přitahuje Země, ale také Zemi. Podobně v dvojici planet - hvězd. Rotace masivní exoplanety posune radiální radiální rychlost mateřské hvězdy a nástroje ukazují, jak se planeta houpe v červené oblasti spektra, pak ve fialové. Dopplerova metoda umožňuje, spolu s tranzitem, stanovit hustotu planety, ale znovu - pouze pokud je dostatečně velká.
Gravitační mikročočky. Tato metoda je vázána na přítomnost další hvězdy mezi astronomickým dalekohledem a pozorovanou hvězdou, která působí jako gravitační čočka. Pokud však má čočka vlastní planetu, bude světlo pozorované hvězdy charakteristicky zkresleno.
A konečně lze exoplanet snadno vidět. Samotné planety jsou velmi slabými světelnými zdroji, takže je velmi obtížné detekovat pozemská nebeská tělesa pomocí této metody. Nejpravděpodobnější detekované objekty jsou obři větší než Jupiter, kteří jsou dostatečně daleko od hvězdy, aby sami emitovali infračervené paprsky.
Dopplerova metoda nebo metoda radiální rychlosti a tranzitní metoda sdílely do roku 2014 vedoucí postavení v počtu objevených exoplanet. V roce 2014, díky vlajkové lodi hledání exoplanet - Keplerova dalekohledu, byla metoda tranzitu daleko vpřed.
Zajímavý fakt: informace získané Keplerem jsou natolik rozsáhlé, že je každý může volně studovat. Projekt Planet Hunters tedy již pomohl objevit tři exoplanety.
Možnost života a vyhlídky na kolonizaci
Obyčejní lidé se přirozeně méně zajímají o horké neptuny a metody detekce exoplanet. Hlavním zájmem veřejnosti je možnost života a kolonizace vzdálených nebeských těles.
Forplayday / bigstock.com
Celkem bylo v červnu 2017 objeveno 3 614 exoplanet. Z nich se podobají Zemi - 216. Existuje spousta z čeho vybírat. Předpokládaná kolonizace a možnost existence života jsou však omezeny řadou parametrů.
Obytná zóna
Pozemští astronomové, zvyklí na měření všeho sami, odvozili koncept obyvatelné zóny. Podstatou koncepce je, že každá hvězda musí mít určitou zónu, ve které mohou být planety osídleny.
Hlavní podmínkou obyvatelné zóny je existence tekuté vody. Proto musí být planeta dostatečně blízko hvězdy, aby voda nezamrzla, a dostatečně daleko, aby se nevypařovala. Pro výpočet středu obyvatelné zóny byla dokonce odvozena rovnice, která vypadá jako dAU = √Lstar / Lsun, kde d je průměrný poloměr obyvatelné zóny, Lstar je svítivost hvězdy a Lsun je svítivost Slunce.
Podle University of Puerto Rico existuje v seznamu obyvatelných exoplanet 52 planet. Jedním z nich je mini-zem TRAPPIST - 1d, 21 planet srovnatelných se Zemí a 30 super-zemí.
Hlavními kritérii jsou složení planety, povrchová teplota, velikost a atmosféra. Planety jsou hodnoceny podle stupně podobnosti se Zemí a bylo odvozeno i speciální numerické kritérium, které se skládá ze všech výše uvedených. Pokud planeta v indexu podobnosti Země získá 0,8 až 1, může být bezpečně zapsána do seznamu potenciálních kolonií. Takže si vyberte, pánové kolonisté!
Kepler-438b
Do roku 2016 byl držitelem rekordu pro podobnost se Zemí. Jeho ESI (index podobnosti Země) je 0,88. Samotná planeta se nachází 470 světelných let od Země v souhvězdí Lyra a mateřská hvězda Kepler-438b je jen poloviční než Slunce. Samotná planeta se nachází v obyvatelné zóně hvězdy, jejíž velikost přesahuje Zemi o 12%.
B. Proxima Centauri
Domovskou hvězdou této planety je Proxima Centauri, nejblíže ke Slunci. Samotná planeta, stejně jako svítidlo, je od nás vzdálena 4,22 světelných let. Podle indexu podobnosti Proxima Centauri získává 0,85 a s jistotou zůstává na špičce.
TRAPPIST-1 d
V tuto chvíli je planeta TRAPPIST, objevená dalekohledem, nejpodobnější naší domovské Zemi. Je také třetí ze své mateřské hvězdy, o něco menší než Země a ve složení velmi podobné. Odhadovaná povrchová teplota je +15 stupňů Celsia.
Dostupnost vhodných planet pro kolonizaci bohužel není zdaleka nejdůležitější překážkou na cestě lidské kolonizace vesmíru. I pro společnost Proxima Centauri b mají současné technologie potenciální kolonisté velmi, velmi dlouhou dobu letu. A dokud se nenaučíme účinně překonat vzdálenosti nejméně 10 světelných let, je příliš brzy mluvit o dobytí exoplanet.
Stále existuje mnoho variací exoplanet. Čekají nás však největší objevy - na Zemi se již připravují ambiciózní mezinárodní projekty na vytvoření obřích dalekohledů a vesmírných observatoří, které budou moci vidět to, co nyní nemůžeme najít. Ale ještě jsem nezmínil, že exoplanety mají satelity.