Ihmiskunta tajusi melko varhain, että taivaalla on tähtiä ja niitä on paljon. Sitten tätä ajattelua täydensi väite, jonka mukaan tähdet ovat samanlaisia kuin aurinko tai samanaikaisesti. Sitten kävi selväksi, että maapallo ja muut planeetat pyörivät auringon ympäri, ja herää kohtuullinen kysymys: "Miksei planeettoja voi pyöriä muiden tähtijen ympärillä?" Teoria ei nähnyt mitään ongelmaa aurinkojärjestelmän ulkopuolella olevien planeettojen mahdollisessa olemassaolossa, mutta tiede tarvitsee aina tosiasioita. Ja ajan mittaan tosiasiat löytyivät.
eksoplaneetta
Mikä on eksoplaneetta? Kaikki on yksinkertaisesti törkeää - tämä on aurinkojärjestelmän ulkopuolella oleva planeetta, joka pyörii tähtien ympäri. Termi muodostettiin lyhenteestä ylimääräinen aurinkoplaneetta, toisin sanoen ekstrasolaarinen planeetta. Mutta älä sekoitu: kaikki, joka on aurinkokunnan ulkopuolella, ei ole eksoplaneetta, on myös taivaankappaleita - orpoja, ns. Planemoja, jotka matkustavat avaruudessa emätähden kiertoradan ulkopuolella.
Mitä eksoplaneetat ovat? Ne ovat hyvin erilaisia. Keplerin avaruusteleskooppi havaitsi vain kaksi tähdistöä - Cygnus ja Lyru - kahdeksan vuoden ajan, mutta löysi noin tuhat ehdokasta eksoplaneetoille. Ja meillä on 88 tähdistöä, ja näillä kahdella on vielä jotain löydettävää.
Siksi eksoplaneetteja on monia, ja ne ovat erilaisia. Tunnistusmenetelmät, joista puhumme myöhemmin, eivät anna meille mahdollisuutta määrittää tarkasti löydettyjen planeettojen koostumusta, ilmakehän ja luonteen. Mitä voimme sanoa, emme voi edes nähdä suoraan eksoplaneettaa. Mutta jopa epäsuorien merkkien ja tietojen avulla, luokittelu voidaan tehdä.
Eksoplaneettojen kaksi pääluokkaa ovat pienet kallioplaneetit ja jättiläiset planeetat. Jos sovellamme tätä luokitusta aurinkokuntamme, niin Venus, elohopea, maa ja Mars menevät ensimmäiseen ja Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptune siirtyvät toiseen.
Jokainen luokka voidaan jakaa useisiin alaluokkiin. Analysoidaan perusteellisimmat.
Mainosvideo:
Ktooninen planeetta
Ktooninen planeetta on kaasujätte, joka putoaa nopeasti vanhemman tähden päälle. Kaasujättilän keskuksessa on pieni tiheä nukleoli, joka pitää sen ympärillä valtavia massat kaasumaisia aineita. Vähitellen lähestyessä vanhempaa tähtiä, kaasu jättiläinen alkaa haihtua kuorestaan, kunnes yksi ydin jää.
Taiteellinen kuvaus ktoonisen planeetan HD 209458b kulkusta tähden edessä. Euroopan avaruusjärjestö, Alfred Vidal-Madjar (Pariisin instituutti, CNRS, Ranska) ja NASA / wikimedia.org (CC BY 4.0)
Supermaapallo
Tärkein ja ainoa kriteeri, jolla planeetta voidaan luokitella supermaana, on sen massa. Tällaiset planeetat ovat yleensä useita kertoja raskaampia kuin maapallo, mutta samalla ne ovat paljon pienempiä kuin kaasu jättiläinen. Toisin kuin krooniset planeetat, sellaisia taivaankappaleita löydettiin melko paljon, ja vuonna 2007 tähtitieteilijät löysivät supermaan Gliese 581-c: n asuttavalta alueelta.
Gliese 581c Tyrogthekreeper / wikimedia.org (CC BY-SA 3.0)
Kuuma jupiter
Tunnetun planeetan nimi on kirjoitettu pienellä kirjaimella ei vahingossa. Kuuma Jupiter ei ole tietty planeetta, vaan koko planeettaluokka. Toisin kuin kaasujättelijämme, kuumat Jupiterit sijaitsevat melkein lähellä emätähtää, joka lämmittää ilmakehänsä 1500 K: seen. Monien ominaisuuksien, etenkin niiden suuren koon vuoksi, on löydetty paljon kuumia Jupitereita.
Kylmä jupiter
Juuri tähän luokkaan kuuluvat alkuperäiset Jupiterit ja Saturnut - kylmä Jupiter sijaitsee niin etäisyydellä tähtiä, että se vastaanottaa suurimman osan lämmöstään sisäisistä prosesseista, ei säteilystä.
Jää jättiläinen
Meillä on järjestelmässämme myös sellaisia planeettoja: Uranus ja Neptune ovat tyypillisiä jääjättiläisten edustajia - planeettoja, joiden koko on suuri ja etäisyys alkuperäisestä tähdestään. Koska säteet lämmittävät heikosti tällaisia planeettoja, jäätä sitoo melkein niiden koko pinta, paitsi vesi, myös metaani ja rikkivety.
Voyager 2-kuva Neptunuksesta elokuussa 1989. NASA / wikimedia.org (CC0 1.0)
Exoplanet-lajien luetteloa voidaan jatkaa hyvin pitkään. On valtamerten planeettoja, hiiliplaneettoja, kuumaa ja kylmää neptunua ja paljon, paljon muuta. Mutta puhumme siitä, kuinka ne löydetään.
Menetelmät eksoplaneettojen havaitsemiseksi
Tehdään yksinkertainen koe. Jotenkin nosta silmäsi yötaivaalle lämpimänä kesäyönä, mieluiten etelässä, päiväntasaajan lähellä. Mitä näet? Se on totta, lukemattomia tähtiä. Eri tähdet - kirkkaat ja ei kovin kirkkaat, yksinäiset ja tähdistöissä. Mutta käytännössä kaikki, paitsi Mercury, Jupiter, Kuu ja ehkä Mars, ovat tähtiä.
Sama tilanne on observatorioiden jättiläisillä kaukoputkilla. Tähdet, niiden koon ja säteilyn takia, tukkeuttavat lähes kokonaan koko havaittavan avaruuden, ja planeetat, jotka hehkuvat erittäin heikolla heijastuneella valolla, eivät yksinkertaisesti ole näkyvissä taustallaan. Joten jos kehitystasollamme on jossain sivilisaatiossa, se todennäköisesti arvaa Jupiterin ja Saturnuksen läsnäolosta lähellä aurinkoa, mutta ei enää.
Mutta eksoplaneettoja löytyy, ja erittäin luotettavasti. Meillä on useita tapoja tehdä tämä.
Hedelmällisin on kauttakuljetus- tai kauttakuljetusmittausmenetelmä. Tosiasia on, että jokaisella tähdellä on sellainen indikaattori kuin valoisuus. Karkeasti sanottuna, valoisuus on kaikki tähden lähettämä valo aikayksikköä kohti. Mutta jos jokin taivaankappale kulkee tarkkailijan kaukoputken ja tähden välillä, silloin kirkkaus putoaa. Ja jos tämä prosessi toistuu määräajoin, se tarkoittaa, että planeetta pyörii tähden ympäri. Tällä menetelmällä on etuja ja haittoja. Tärkein plus on kyky määrittää eksoplaneetan koko. Miinus - jotta voidaan määrittää tarkasti planeetta, jolla on pitkä kiertorata, esimerkiksi Jupiter (12 vuotta), sinun on tarkkailtava tähtiä hyvin pitkään.
Doppler-menetelmä. Itävallan matemaatikon Christian Dopplerin mukaan nimeltään menetelmä mittaa tähden spektrin siirtymää planeetan vaikutuksen alaisena. Painovoimalait toimivat kumpaankin suuntaan, myös meille, siksi, että maa ei vain houkuttele meitä, vaan myös meitä. Samoin planeetta-tähtiparissa. Massiivisen eksoplaneetan kierto siirtää emolevyn säteittäistä säteittäistä nopeutta, ja instrumentit osoittavat, kuinka planeetta heilahtelee spektrin punaisella alueella, sitten violetissa. Doppler-menetelmä mahdollistaa yhdessä kuljetusmenetelmän kanssa planeetan tiheyden määrittämisen, mutta taas - vain jos se on riittävän suuri.
Painovoimainen mikrolennot. Tämä menetelmä on sidottu toisen tähden esiintymiseen tähtitieteilijän kaukoputken ja havaitun tähden välillä, joka toimii painovoimalinssinä. Mutta jos linssitähdellä on oma planeetta, havaitun tähden valo vääristyy luonteenomaisesti.
Ja lopuksi, eksoplaneetta voidaan nähdä helposti. Itse planeetat ovat hyvin heikkoja valonlähteitä, joten maanpäällisiä taivaankappaleita on erittäin vaikea havaita tällä menetelmällä. Todennäköisimmin havaittavat esineet ovat Jupiteria suurempia jättiläisiä, jotka ovat tarpeeksi kaukana tähtiä lähettämään itsensä infrapunasäteitä.
Vuoteen 2014 saakka Doppler-menetelmä, tai säteittäinen nopeusmenetelmä, ja kauttakuljetusmenetelmä jakoivat johtavan määrän löydettyjen eksoplaneettojen lukumäärässä. Vuonna 2014 eksoplaneettojen - Kepler-kaukoputken - etsinnän lippulaivan myötä passitusmenetelmä meni pitkälle.
Mielenkiintoinen tosiasia: Keplerin hankkimat tiedot ovat niin laajoja, että ne ovat vapaasti kaikkien saatavilla. Siksi Planet Hunters -projekti on jo auttanut löytämään kolme eksoplaneettaa.
Elämän mahdollisuus ja kolonisaation näkymät
Tavalliset ihmiset ovat luonnollisesti vähemmän kiinnostuneita kuumista neptuneista ja menetelmistä eksoplaneettojen havaitsemiseksi. Yleisön tärkein etu on etäisten taivaankappaleiden elämänmahdollisuudet ja kolonisaatio.
Forplayday / bigstock.com
Kaikkiaan kesäkuussa 2017 löydettiin 3 614 eksoplaneettaa. Näistä ne muistuttavat maata - 216. Valittavissa on paljon. Mutta oletettua kolonisaatiota ja elämän olemassaolon mahdollisuutta rajoittavat useat muuttujat.
Asumisalue
Maalliset tähtitieteilijät ovat tottuneet mittaamaan kaiken itse, maalliset tähtitieteilijät ovat keksineet asutettavan alueen käsityksen. Konseptin ydin on, että jokaisella tähdellä on oltava tietty vyöhyke, jolla planeetat voivat asua.
Asutettavan alueen tärkein edellytys on nestemäisen veden olemassaolo. Siksi planeetan on oltava riittävän lähellä tähteä, jotta vesi ei jäätyisi, ja riittävän kaukana, ettei se haihtu. Asutettavan vyöhykkeen keskikohdan laskemiseksi johdettiin jopa yhtälö, joka näyttää dAU = √Lstar / Lsun, missä d on asutettavan alueen keskimääräinen säde, Lstar on tähtien valoisuus ja Lsun on Auringon kirkkaus.
Puerto Ricon yliopiston mukaan asuttamiskelpoisten eksoplaneettojen luettelossa on 52 planeettaa. Yksi niistä on mini-maa TRAPPIST - 1d, 21 planeettaa, joka on verrattavissa maahan, ja 30 supermaata.
Tärkeimmät kriteerit ovat planeetan koostumus, pinnan lämpötila, koko ja ilmapiiri. Planeetteja arvioidaan samankaltaisuusasteen mukaan maan kanssa, ja jopa on johdettu erityinen numeerinen kriteeri, joka koostuu kaikesta edellä esitetystä. Jos planeetta on nousussa 0,8: sta 1: een maapallon samankaltaisuusindeksissä, se voidaan syöttää turvallisesti potentiaalisten pesäkkeiden luetteloon. Joten ota valinta, herrat kolonistit!
Kepler-438b
Hän oli ennätyshaltija samankaltaisuuden suhteen maahan vuoteen 2016 saakka. Sen ESI (maan samankaltaisuusindeksi) on 0,88. Itse planeetta sijaitsee 470 valovuoden päässä maapallosta Lyran tähdistössä, ja Kepler-438b: n perustähti on vain puolet Auringon koosta. Itse planeetta sijaitsee tähden asumisalueella, kooltaan yli 12%.
Proxima Centauri b
Tämän planeetan kotitähti on Proxima Centauri, joka on lähinnä aurinkoa. Itse planeetta, kuten valaiseva, sijaitsee 4,22 valovuoden päässä meistä. Samankaltaisuusindeksin mukaan Proxima Centauri nousee 0.85 ja pysyy varmasti kärjessä.
TRAPPIST-1 d
Tällä hetkellä kaukoputken löytämä planeetta TRAPPIST on kaikkein samankaltainen kuin kotimaamme. Se on myös kolmas sen etelätähdestä, hiukan ala-arvoinen Maan suhteen ja koostumukseltaan hyvin samanlainen. Arvioitu pintalämpötila on +15 celsiusastetta.
Valitettavasti kolonisaatioon sopivien planeettojen saatavuus on kaukana tärkeimmästä esteestä maailmankaikkeuden ihmisen asettamisella. Jopa Proxima Centauri b: hen, nykyisillä tekniikoilla potentiaalisilla kolonisteilla on erittäin, erittäin pitkä lentoaika. Ja kunnes opimme kattamaan tehokkaasti vähintään 10 valovuoden etäisyydet, on liian aikaista puhua eksoplaneettojen valloituksesta.
Eksoplaneettoja on edelleen monia muunnelmia. Suurimmat löytöt ovat kuitenkin edessä - Maapallolla on jo valmisteltu kunnianhimoisia kansainvälisiä hankkeita jättiläismäisten kaukoputkien ja avaruus observatorioiden luomiseksi, jotka näkevät sen, mitä emme löydä nyt. Mutta en ole vielä maininnut, että eksoplaneetoilla olisi satelliitteja.