Vores solsystem er kun et lille glimt ind ievigt voksende univers<
Mange af disse nye planeter er meget forskellige fradem, der drejer sig om vores sol, og selv arkitekturen i eksoplanetære systemer ligner kun lidt vores. Efterhånden som tiden gik, blev der fundet en enorm mængde information i nogle af disse fjerne verdener. Hvad der er endnu mere bemærkelsesværdigt er, hvor hurtigt området for exoplanetarisk forskning er vokset i en relativt kort periode.
Eksoplaneter - hvad er de?
En exoplanet er en planet ud over voresSolsystem. Eksoplaneten drejer sig om sin stjerne - en analog af vores sol. Sammen med en stjerne udgør en eller flere exoplaneter et solsystem som vores. Afstanden fra den nærmeste planet til værtsstjernen kan være mere eller mindre end kviksølv, og fjerne planeter kan placeres længere end Saturn og Pluto og være større end Jupiter - på en eller anden måde danner en exoplanet en eller flere et solsystem med sin stjerne.
Hvad er de "andre" solsystemer?
- Et system med en eller flere planeter.
- Et system med to stjerner og en planet.
- Et system med planeter, der kan have de rette betingelser for vandets stabilitet på deres overflade, nødvendige for en del af livet, som vi kender det.
Hvordan søges der efter exoplaneter?
I 2006 blev det første rumfartøj lanceretmissionen dedikeret til exoplanetarisk forskning er en mission kaldet CoRoT. Inden for få måneder efter lanceringen opdagede CoRoT sin første planet, den varme Jupiter, der kredser om en stjerne som solen. I løbet af de næste par år satte CoRoT den eksoplanetære udforskning fra rummet på en bæredygtig fod med konstant påvisning af usædvanlige planeter.
Da NASA-missionen blev lanceret i 2009Kepler begyndte antallet af kendte planeter at stige. Kepler er et NASA-rumobservatorium, et orbitalt teleskop med et ultrafølsomt fotometer, specielt designet til at søge efter exoplaneter.
Metoder til påvisning af exoplaneter bliver mere nøjagtige.
Doppler-metode(radiale hastigheder, radiale hastigheder). De første planeter fundet i kredsløb om sollignende stjerner blev opdaget ved hjælp af præcis denne metode. En enkelt stjerne, blottet for et planetsystem, vil have sit tyngdepunkt placeret i midten af stjernen. Men når en planet kredser om en stjerne, flytter tyngdepunktet af stjerne-planetsystemet sig væk fra stjernens centrum, hvilket får stjernen til at "vrikke" frem og tilbage fra observatørens perspektiv, ligesom stjerner og stjerner. Planeten roterer omkring deres fælles massecenter. Subtile ændringer i en stjernes radiale (sigtelinje) hastighed kan i princippet måles for at afsløre tilstedeværelsen af ellers usynlige planeter.
Doppler-metode(radiale hastigheder, radiale hastigheder)
Transitmetodegiver teleskoper mulighed for at måle nordlys tilbekræfte tilstedeværelsen af planeter omkring stjernen, da hver gang en planet passerer foran stjernen, sker der mørkere. Cykliske ændringer i lysstyrke indikerer passagen af en planet mellem Jorden og en stjerne.
Transitmetode
Astrometrier en metode, der registrerer bevægelsestjerner ved nøjagtigt at måle deres position på himlen. Teknikken kan også bruges til at identificere planeter omkring en stjerne ved at måle små ændringer i dens position, mens den svinger rundt om planetsystemets massecenter.
Astrometri
Detektion ved hjælp aftyngdekraftsmikrolinseringopstår, når stjernens gravitationsfeltbøjer rumtiden, som bøjer lys fra en fjern stjerne bagved. Denne effekt er kun synlig, hvis de to stjerner er på linje med Jorden. Hvis stjernen, der fungerer som en linse, har en planet, kan planetens felt have en lille, men mærkbar effekt.
Gravitationsmikrolensering
Direkte detektion af exoplaneter er baseret på billeder med høj opløsning og høj kontrast ved hjælp af adaptiv optik.
Hvor mange eksoplaneter er der i universet? Hvad er de?
Ved udgangen af 2019 blev den fundet og bekræftetmere end 4.000 exoplaneter. Nogle er lige så massive som Jupiter, men kredser meget tættere på deres stjerne end Merkur er vores sol. Andre exoplaneter er stenede eller iskolde, og mange har simpelthen ingen analoger i vores solsystem.
For det meste består exoplaneter af det sammeselve elementerne, der udgør planeterne i vores solsystem, omend med forskellige kompositionsbalancer, der giver hver eksoplanet sine særprægede kvaliteter. Der er fire primære klassifikationer af exoplaneter, herunder neptunlignende verdener, verdener med planeter som varm Jupiter, verdener med superjord og verdener med planeter svarende til Jorden.
Superjord
En superjord er en planet med en masse på 1 til 10 jordmasser. Superjordklassifikationen refererer kun til planetens masse, men siger intet om dens overfladeforhold eller livsegnethed.
Jorden til venstre og kunstnerens indtryk af superjorden til højre. Kredit: NASA / JPL-Caltech
Den første superjord, to exoplaneter med masser af fire gange Jordens, blev opdaget i kredsløb om pulsaren PSR B1257+12 i 1992.
Den første superjord omkring en hovedstjerneSekvensen blev opdaget af et hold ledet af Eugenio Rivera i 2005. Den kredser om Gliese 876 og er blevet betegnet som Gliese 876 d (to Jupiter-store gasgiganter er tidligere blevet opdaget i dette system). Planeten har en anslået masse på 7,5 jordmasser og en meget kort omløbsperiode på kun omkring 2 dage. På grund af Gliese 876 ds nærhed til dens røde dværgværtsstjerne kan Gliese 876 d have en overfladetemperatur på 430–650 Kelvin (156,85–376,85 °C) og kan understøtte flydende vand.
Det var den første røde dværg, der havdeopdagede et planetarisk system. Sandsynligvis er massive gigantiske planeter generelt atypiske for sådanne stjerner. Siden da er der opdaget snesevis af superjordarter med en masse på kun 1,9 jordmasser.
I april 2007 annoncerede forskerne opdagelsen af to nye superjorder omkring Gliese 581, ved kanten af stjernens beboelige zone, hvor flydende vand kan være muligt på overfladen.
Gliese 581 med en masse på mindst 5 masserJorden og afstanden til dens stjerne op til 11 millioner km (0,073 astronomiske enheder) ligger på den "varme" grænse i den beboelige zone. Efterfølgende undersøgelser har vist, at Gliese 581 c sandsynligvis har lidt en massiv drivhuseffekt, den samme som Venus.
Astronomer har antydet, at superjord kunne væremere geologisk aktiv end vores planet og opleve mere energisk tektonik på grund af tyndere plader, der er under større stress. De, der leder efter fremmede liv, er begejstrede for superjord på grund af muligheden for, at de kan være stenede og muligvis beboede, i modsætning til gaskæmperne.
Mini neptun
Mini Neptun (nogle gange kendt som gasdværgplanet eller overgangsplanet) er en exoplanet, fra 2 til 10 jordmasser med en tæthed mindre end 1. Planeter af denne type er mindre end Uranus (14,5 jordmasser) og Neptun (17,1 jordmasser).
Mini-neptun er en gasdværg med væskehavet er omgivet af en tyk atmosfære af brint og helium og en lille stenkerne. Skønt en nylig opdagelse har vist, at mini-neptunerne, som alle troede var gasformige planeter, kunne være superjord med en stenet kerne omgivet af superkritisk vand. Vand får denne tilstand ved meget høje tryk og temperaturer.
Planeter i størrelse og masse mellem Jorden ogNeptun findes ikke i vores solsystem, men de ser ud til at være almindelige i andre dele af universet. De er et kryds mellem de solrige planeter i vores solsystem og dets iskæmper. Som et resultat var astronomer i stand til at analysere atmosfæren i en af disse "mellemste" fjerne verdener, der er kendt som "mini-neptun" -klassen. Resultaterne af peer review blev annonceret den 2. juli 2019 og offentliggjort i Nature Astronomy den 1. juli 2019.
Mini neptun - planet Gliese 3470 b - roterendeomkring sin stjerne - en rød dværg. Planeten vejer cirka 12,6 jordmasser, hvilket gør den meget mere massiv end Jorden, men mindre massiv end Neptun i vores solsystem (17 jordmasser). Hvis du lægger Gliese 3470 b i vores solsystem, ville den passe perfekt mellem Jorden og Neptun med hensyn til størrelse. Planeten menes at have en stor stenet kerne begravet under en dyb, knusende atmosfære af brint og helium.
Denne kunstnerillustration viserteoretisk intern struktur af exoplanet GJ 3470 b. Dette er i modsætning til nogen anden planet i solsystemet. Med en vægt på 12,6 jordmasser er planeten mere massiv end Jorden, men mindre massiv end Neptun. I modsætning til Neptun, som ligger 3 milliarder miles fra Solen, kan GJ 3470 b have dannet sig meget tæt på sin røde dværgstjerne som et tørt stenet objekt. Derefter trak den gravitationsmæssigt brint og heliumgas ind fra den cirkelformede skive for at skabe en tyk atmosfære. Disken spredte sig for mange milliarder år siden, og planeten holdt op med at vokse. Den nederste figur viser et drev, som systemet lignede for længe siden. Hilsen af NASA / ESA
Forskere stiller dog periodisk spørgsmålet: er Gliese 3470 b en mini-neptun i den form, som den nævnes nu, eller er den en superjord?
Et andet eksempel på mini-Neptunes - Kepler-11f haren masse på 2,3 jordmasser og en tæthed på 0,69, det samme som Saturn, der har en masse på 95 jorder. Disse klasseegenskaber, denne exoplanet er i kategorien mini-Neptuner eller gasformige dværge, som har et flydende hav omgivet af en tyk atmosfære af brint og helium og en lille stenet kerne.
Hot Jupiters
Hot Jupiters er gas gigantiske planeter medmed en cirkulationsperiode på mindre end 10 dage. Den korte periode betyder, at varme Jupiters er meget tæt på deres værtsstjerner. De er typisk mindre end 0,1 astronomiske enheder væk, hvilket er en tiendedel af afstanden fra jorden til solen. Hot Jupiters har domineret planetariske opdagelser i mindst et årti, fordi de er nemmest at finde med radialhastighed (Doppler) og transitmetoder.
Hot Jupiters er massive gasgigantiske planeter, der kredser om deres sole i kort afstand fra Jorden-Solen i vores solsystem. Kredit: ESA
Ifølge moderne modeller for planetdannelse,teknisk varme Jupiters burde ikke eksistere. En gaskæmpe kan ikke danne dette tæt på sin stjerne, fordi tyngdekraften, strålingen og den intense stjernevind skal holde gassen i at klæbe sammen.
De findes dog; af de mere end 4.000 bekræftede exoplaneter, der er opdaget til dato, kan op til 337 være varme Jupiters.
En mulig løsning er, atvarme jupiters dannes yderligere, hvor byggematerialer er tilstrækkelige, og migrerer derefter til deres nuværende positioner. Vandringen af varme Jupiters kan være forårsaget af forskellige mekanismer. Det antages, at årsagen er ubalancen mellem strømme i den protoplanetære disk. Nogle forskere mener, at kredsløbene til den varme Jupiter er begejstrede for en meget høj excentricitet (en numerisk egenskab ved himmellegemets bane, der karakteriserer "kompression" af kredsløbet).
Men ny forskning præsenteret klDet 233. møde i American Astronomical Society i Seattle bekræfter en idé, der er i modstrid med tidligere ideer om planetdannelse, men som tager fart på området.
Kæmpe planeter, der drejer rundtderes stjerner kan have dannet sig et sted tæt på deres sol om få dage i stedet for at danne sig i det fjerne og senere migrere mod stjernen.
Arbejdet blev offentliggjort 5. oktober 2018 i TheAstrofysiske Journal Letters viser, at sådanne gigantiske planeter, kaldet hotte Jupiters, kan dannes et sted tæt på deres stjerner og forblive der i hele deres liv uden at fordampe.
Protoplanetære diske, der danner planeteromkring unge stjerner har et hul i midten skabt af stjernens magnetfelt. Ny forskning har vist, at den indre skivegrænse kan danne gas-gigantiske planeter uden at kræve, at de dannes yderligere og migrerer. Kredit: NASA / JPL-Caltech
I 2017 blev en Jupiter-lignende verden opdaget.så varmt, at planeten fordampes af sin egen stjerne Med en dagtemperatur på over 4.315.556°C (4.600 Kelvin) er KELT-9b en planet, der er varmere end de fleste stjerner. Men dens blå A-type stjerne, kaldet KELT-9, er endnu varmere - faktisk er den sandsynligvis ved at opløse planeten gennem fordampning.
Denne kunstners koncept viser planetenKELT-9b kredser om sin førende stjerne, KELT-9. Det er den hotteste gaskæmpe planet, der hidtil er opdaget. Kredit: NASA / JPL-Caltech
I 2019 blev der sat en ny rekord blandtbaner af varme Jupiters. Undersøgelsen antyder, at en gaskæmpe kaldet NGTS-10b kredser om sin stjerne så tæt, at den fuldender en fuld revolution på 18,4 timer. Opdagelsen gør dette solsystem til et utroligt laboratorium til at undersøge tidevandsinteraktioner mellem en stjerne og en farligt tæt kæmpexoplanet.
Jordanaloger
Før videnskabelig søgning og undersøgelse af ekstrasolare planeterdenne mulighed for eksistensen af planeter som Jorden er kun blevet diskuteret i filosofi og science fiction. Princippet om middelmådighed antyder, at planeter som vores skal være almindelige i universet, mens hypotesen om en unik jord antyder, at de er ekstremt sjældne. De tusinder af exoplanetære stjernesystemer, der hidtil er opdaget, er meget forskellige fra vores solsystem, mens de bekræfter hypotesen om en unik jord.
Filosoffer bemærker, at universets størrelse er sådanat der må være en næsten identisk planet et eller andet sted. I en fjern fremtid kan mennesker muligvis bruge teknologi til kunstigt at producere en jordanalog ved terraformering. Multiverse teorien antyder, at en jordmodstykke kunne eksistere i et andet univers eller endda være en anden version af selve jorden i et parallelt univers.
Baseret på en undersøgelse dateret 4. november 2013,der er 40.000.000.000 planeter på jorden, der kredser om deres stjerner i beboelige zoner inden for Mælkevejen. Den nærmeste sådan planet kunne være 12 lysår væk. Astronomer har leveret resultater baseret på data fra Kepler-missionen.
Videnskabelige fund siden 1990'erne har i høj grad påvirket området astrobiologi, planetariske beboelsesmodeller og søgningen efter udenjordisk intelligens (SETI).
Hvor skal man kigge efter livet?
Vi kender kun en planet, der harlivet er jorden. Og på vores planet er vand den vigtigste komponent i livet, som vi kender det. Mens astronomer stadig ikke er sikre på, om der er liv på andre planeter, indsnævrer de søgningen efter potentielt beboelige verdener ved hjælp af flere kriterier.
Da vores livskoncept er Jorden, er astronomerpå udkig efter planeter med egenskaber, der ligner hende. Sådanne for eksempel som flydende vand. Men et himmellegeme kan kun rotere så tæt (som kviksølv) eller så langt (som Pluto) fra sin stjerne, at vand først fordamper eller fryser på overfladen, end der kan dannes liv der. Den beboelige zone er afstanden med de rigtige temperaturer for at holde vandet på planeten flydende. Forskere håber, at opdagelser i beboelige zoner såsom planeter på jorden Kepler-186f vil føre os til vand - og en dag til fremmede liv.
Den beboelige zone er i midten. Kredit: NASA
Hvis liv kan findes overalt, så vil det højst sandsynligt være exoplaneter i den beboelige zone.
Fremtiden for exoplanetforskning: store missioner og mål
JWST (James Webb Rumteleskop)
NASA / ESA / CSA Space Telescope MissionJames Webbs lancering i 2021 vil give nye muligheder for at observere exoplaneter og deres atmosfære, der skifter spil. Med en serie af fire instrumenter, der fungerer ved infrarøde bølgelængder, vil Webb bruge flere metoder til at studere disse ekstrasolare legemer.
Meget følsomme spektroskopiske observationer af transiterende planeter - med lignende karakteristika med hensyn til størrelse og masse - vil indvarsle en æra med sammenlignende planetarisk videnskab for exoplaneter.
Kunstnerens indtryk af Webb. Kredit: ESA, NASA, S. Beckwith (STScI) og HUDF Team, Northrop Grumman Aerospace Systems / STScI / ATG medialab
Webb vil karakterisere eksoplanetatmosfærerved at indfange absorptions-, refleksions- og emissionsspektre ved infrarøde bølgelængder for planeter, der spænder over størrelsesområdet fra superjord til gaskæmper. Det vil drage fordel af det faktum, at molekyler i atmosfærerne på exoplaneter har et stort antal spektrale egenskaber ved disse bølgelængder, hvilket giver observatører et rigt sæt diagnostiske værktøjer, hvoraf mange ikke er tilgængelige fra Jorden.
Webb vil også være i stand til at gengive direktenogle unge og massive exoplaneter, der kredser i større afstand fra deres moderstjerne end de fleste i transit. Tre af Webbs værktøjer har billedbehandlingsfunktioner med høj kontrast (i to tilfælde gøres dette med et coronagraph) for at minimere blænding fra moderstjernen og forenkle billedet af planeten. Observationer med flere infrarøde filtre vil give en masse information om disse planeter, deres egenskaber og deres dannelsesmekanismer.
PLATO
Mission ESA PLATO (PLAnetary Transits andOscillations of the Stars) skulle begynde i 2026. PLATO sigter mod at opdage og karakterisere et stort antal nye extrasolar planetariske systemer ved at søge efter hundreder af tusinder af lyse stjerner til transiterende planeter. PLATO vil have den unikke evne til at finde og bestemme egenskaberne for de jordbaserede planeter, der drejer sig i den beboelige zone omkring stjerner, der ligner vores sol.
Ved at kombinere præcise PLATO radiusmålinger tilen stor prøve af planeter med tilsvarende planetmasser bestemt ud fra jordbaserede observationer, vil forskere være i stand til at udforske mangfoldigheden af eksisterende planeter. Disse observationer vil også give forskere mulighed for at bestemme den volumetriske sammensætning af et stort antal mindre planeter, undersøge, hvor de ligner Jorden, og undersøge deres beboelighed.
Opdage planeter, der drejer sig om lyse stjernerPLATO vil være banebrydende for fremtidige missioner på udkig efter livssignaturer - disse typer planeter er de bedste kandidater til efterfølgende spektroskopiske målinger for at måle strukturen og sammensætningen af planetariske atmosfærer.
ARIEL
Rumteleskop under udvikling,som forventes at starte i 2028 som en del af Den Europæiske Rumorganisations fjerde middelklasse Cosmic Vision-mission. Det planlægges, at mindst 1000 exoplaneter ved hjælp af teleskopet vil blive undersøgt ved hjælp af transitmetoden.
Siden lanceringen i 2028 vil ARIELer beregnet til at udføre observationer med høj præcision ved hjælp af samtidig fotometri i det synlige område af spektret og spektroskopi i det nær infrarøde område af bølger. Den vil observere og studere omkring 1.000 overvejende varme og varme transitgas giganter, Neptunes og superjord omkring en række stjernetyper og planetariske systemarkitekturer.
prognoser
Med dette sæt rumteleskoper detLanceret i løbet af det næste årti kan vi se frem til opdagelsen af Earth 2.0, mens vi tilføjer mere rare og mere uventede planeter til exoplanetsamlingen. Spændende tider forude.
Hvorfor studere exoplaneter?
"Er vi alene i universet?" er et af de dybeste spørgsmål, menneskeheden kan stille. Opdagelsen af den første exoplanet, der kredser om en stjerne som vores sol, blev gjort i 1995, og i dag er exoplanetforskning et af de hurtigst voksende felter inden for astronomi.
Udforskning af et varieret spektrum af exoplaneter ogplanetariske systemer, der er blevet opdaget til dato - fra små til store, fra dem, der ser ud til at være jordbaserede til dybt bizarre - hjælper os ikke kun med at lære om, hvordan disse bestemte systemer blev dannet og udviklet, men giver også vigtige spor til forståelse om og hvor liv kan eksistere andre steder i universet.
Læs også
Se på 3D-kortet over universet: det blev samlet i 20 år, og det har allerede overrasket forskere
Comet NEOWISE er synlig i Rusland. Hvor man kan se hende, hvor man skal se, og hvordan man tager et foto
Planet Parade 2020: hvor skal man se, hvornår det vil ske, og hvad videnskaben siger om det