Solsystemet vårt er bare et lite glimt inn istadig voksende univers<
Mange av disse nye planetene er veldig forskjellige frade som dreier seg om solen vår, og til og med arkitekturen til eksoplanetære systemer, ligner lite på vår. Etter hvert som tiden gikk, ble det funnet en enorm mengde informasjon i noen av disse fjerne verdenene. Det som er enda mer bemerkelsesverdig er hvor raskt feltet for eksoplanetarisk forskning har vokst på relativt kort tid.
Eksoplaneter - hva er de?
En eksoplanet er en planet utenfor vårSolsystemet. Eksoplaneten dreier seg om stjernen - en analog av solen vår. Sammen med en stjerne utgjør en eller flere eksoplaneter et solsystem som vårt. Avstanden fra nærmeste planet til vertsstjernen kan være mer eller mindre enn for Merkur, og fjerne planeter kan være plassert lenger enn Saturn og Pluto og være større enn Jupiter - på en eller annen måte, en eksoplanet, en eller flere danner et solsystem med stjernen.
Hva er de "andre" solsystemene?
- Et system med en eller flere planeter.
- Et system med to stjerner og en planet.
- Et system med planeter som kan ha de rette forutsetningene for stabiliteten til vannet på overflaten, nødvendig for en del av livet slik vi kjenner det.
Hvordan blir det søkt etter exoplaneter?
I 2006 ble det første romfartøyet lansertoppdraget dedikert til eksoplanetarisk forskning er et oppdrag som heter CoRoT. I løpet av måneder etter lanseringen oppdaget CoRoT sin første planet, varm Jupiter, som kretser rundt en stjerne som solen. I løpet av de neste årene satte CoRoT den eksoplanetære utforskningen fra verdensrommet på en bærekraftig grunnlag med konstant påvisning av uvanlige planeter.
Da NASA-oppdraget ble lansert i 2009Kepler begynte antallet kjente planeter å øke. Kepler er et NASA-romobservatorium, et baneteleskop med et ultrafølsomt fotometer, spesielt designet for å søke etter eksoplaneter.
Metoder for å oppdage eksoplaneter blir mer nøyaktige.
Doppler-metoden(radiale hastigheter, radielle hastigheter). De første planetene som ble funnet i banen til sollignende stjerner ble oppdaget ved hjelp av akkurat denne metoden. En enkelt stjerne, blottet for et planetsystem, vil ha sitt tyngdepunkt i sentrum av stjernen. Men når en planet går i bane rundt en stjerne, skifter stjerne-planetsystemets tyngdepunkt bort fra stjernens sentrum, noe som får stjernen til å "vrikke" frem og tilbake fra observatørens perspektiv, akkurat som stjerner og stjerner. Planeten roterer rundt deres felles massesenter. Subtile endringer i den radielle (siktelinjen) hastigheten til en stjerne kan i prinsippet måles for å avsløre tilstedeværelsen av ellers usynlige planeter.
Doppler-metoden(radiale hastigheter, radielle hastigheter)
Transittmetodelar teleskoper måle nordlys tilbekrefte tilstedeværelsen av planeter rundt stjernen, siden hver gang en planet passerer foran stjernen, oppstår mørkning. Sykliske endringer i lysstyrke indikerer passasjen til en planet mellom jorden og en stjerne.
Transittmetode
Astrometrier en metode som oppdager bevegelsestjerner ved å nøyaktig måle posisjonen deres på himmelen. Teknikken kan også brukes til å identifisere planeter rundt en stjerne ved å måle små endringer i dens posisjon mens den svinger rundt planetsystemets massesenter.
Astrometri
Deteksjon ved hjelp avtyngdekraftsmikrolenseringoppstår når stjernens gravitasjonsfeltbøyer romtid, som bøyer lys fra en fjern stjerne bak. Denne effekten er bare synlig hvis de to stjernene er på linje med jorden. Hvis stjernen som fungerer som en linse har en planet, kan planetens felt ha en liten, men merkbar effekt.
Gravitasjonsmikrolensering
Direkte deteksjon av exoplaneter er basert på bilder med høy oppløsning og høy kontrast ved bruk av adaptiv optikk.
Hvor mange eksoplaneter er det i universet? Hva er de?
Ved utgangen av 2019 ble den funnet og bekreftetmer enn 4000 eksoplaneter. Noen er like massive som Jupiter, men kretser mye nærmere stjernen deres enn Merkur er solen vår. Andre eksoplaneter er steinete eller isete, og mange har rett og slett ingen analoger i vårt solsystem.
For det meste består eksoplaneter av det sammeselve elementene som utgjør planetene i vårt solsystem, om enn med forskjellige komposisjonsbalanser som gir hver eksoplanet sine særegne kvaliteter. Det er fire primære klassifiseringer av eksoplaneter, inkludert neptunlignende verdener, verdener med planeter som varm Jupiter, verdener med superjordene og verdener med planetlignende planeter.
Superjord
En superjord er en planet med en masse på 1 til 10 jordmasser. Superjordklassifiseringen refererer bare til massen på planeten, men sier ingenting om dens overflateforhold eller egnethet for livet.
Jorden til venstre og kunstnerens inntrykk av superjorden til høyre. Kreditt: NASA / JPL-Caltech
De første superjordene, to eksoplaneter med masse fire ganger jordens, ble oppdaget i bane rundt pulsaren PSR B1257+12 i 1992.
Den første superjorden rundt en hovedstjerneSekvensen ble oppdaget av et team ledet av Eugenio Rivera i 2005. Den går i bane rundt Gliese 876 og har blitt betegnet som Gliese 876 d (to Jupiter-store gasskjemper har tidligere blitt oppdaget i dette systemet). Planeten har en estimert masse på 7,5 jordmasser og en svært kort omløpsperiode på bare rundt 2 dager. På grunn av Gliese 876 ds nærhet til sin røde dvergvertsstjerne, kan Gliese 876 d ha en overflatetemperatur på 430–650 Kelvin (156,85–376,85 °C) og kan støtte flytende vann.
Det var den første røde dvergen som haddeoppdaget et planetarisk system. Sannsynligvis er enorme gigantiske planeter generelt atypiske for slike stjerner. Siden den gang har dusinvis av superjordene blitt oppdaget, med en masse på bare 1,9 jordmasser.
I april 2007 kunngjorde forskere oppdagelsen av to nye superjordar rundt Gliese 581, ved kanten av stjernens beboelige sone der flytende vann kan være mulig på overflaten.
Gliese 581 med en masse på minst 5 masserJorden og avstanden til stjernen opptil 11 millioner km (0,073 astronomiske enheter) ligger på den "varme" grensen til den beboelige sonen. Senere studier har vist at Gliese 581 c sannsynligvis led en massiv drivhuseffekt, den samme som Venus.
Astronomer har antydet at superjordene kunne være detmer geologisk aktiv enn planeten vår, og oppleve kraftigere tektonikk på grunn av tynnere plater som er under større stress. De som leter etter fremmede liv er begeistret for superjord på grunn av muligheten for at de kan være steinete og muligens bebodd, i motsetning til gassgiganter.
Mini neptun
Mini Neptun (noen ganger kjent som gassdvergplanet eller overgangsplanet) er en eksoplanet, fra 2 til 10 jordmasser med en tetthet mindre enn 1. Planeter av denne typen er mindre enn Uranus (14,5 jordmasser) og Neptun (17,1 jordmasser).
Mini-neptun er en gassdverg med væskehavet er omgitt av en tykk atmosfære av hydrogen og helium og en liten steinete kjerne. Selv om en nylig oppdagelse har vist at mini-neptunene, som alle trodde var gassformige planeter, kunne være superjord med en steinete kjerne omgitt av superkritisk vann. Vann tar denne tilstanden ved svært høye trykk og temperaturer.
Planeter i størrelse og masse mellom jorden ogNeptun eksisterer ikke i vårt solsystem, men de ser ut til å være vanlige i andre deler av universet. De er et kryss mellom de steinete planetene i solsystemet vårt og dets iskjemper. Som et resultat klarte astronomer å analysere atmosfæren i en av disse "midtre" fjerne verdener, som er kjent som "mini-neptun" -klassen. Resultatene av fagfellevurderingen ble kunngjort 2. juli 2019 og publisert i Nature Astronomy 1. juli 2019.
Mini neptun - planet Gliese 3470 b - roterenderundt stjernen - en rød dverg. Planeten veier omtrent 12,6 jordmasser, noe som gjør den mye mer massiv enn Jorden, men mindre massiv enn Neptun i vårt solsystem (17 jordmasser). Hvis du setter Gliese 3470 b i solsystemet vårt, vil det passe perfekt mellom jorden og Neptun når det gjelder størrelse. Det antas at planeten har en stor steinete kjerne begravet under en dyp, knusende atmosfære av hydrogen og helium.
Denne kunstnerillustrasjonen viserteoretisk intern struktur av exoplanet GJ 3470 b. Dette er ulikt noen annen planet i solsystemet. Med en vekt på 12,6 jordmasser, er planeten mer massiv enn jorden, men mindre massiv enn Neptun. I motsetning til Neptun, som ligger 3 milliarder miles fra solen, kan GJ 3470 b ha dannet seg veldig nær den røde dvergstjernen som en tørr steinete gjenstand. Deretter trakk den gravitasjonelt inn hydrogen og gassformet helium fra den sirkelformede skiven for å skape en tykk atmosfære. Disken spredte seg for mange milliarder år siden, og planeten sluttet å vokse. Den nederste figuren viser en stasjon som systemet så ut for lenge siden. Hilsen av NASA / ESA
Imidlertid stiller forskere med jevne mellomrom spørsmålet: er Gliese 3470 b en mini-neptun i den formen den er nevnt i nå, eller er det en superjord?
Et annet eksempel på mini-Neptunes - Kepler-11f haren masse på 2,3 jordmasser og en tetthet på 0,69, det samme som Saturn, som har en masse på 95 jorder. Disse klasseegenskapene, denne eksoplaneten er i kategorien mini-Neptuner eller gassformige dverger, som har et flytende hav omgitt av en tykk atmosfære av hydrogen og helium og en liten steinete kjerne.
Hot Jupiters
Hot Jupiters er gassgigantplaneter medmed en sirkulasjonsperiode på mindre enn 10 dager. Den korte perioden betyr at varme Jupiters er veldig nær vertsstjernene. De er vanligvis mindre enn 0,1 astronomiske enheter unna, som er en tidel avstanden fra jorden til solen. Hot Jupiters har dominert planetfunn i minst ett tiår fordi de er lettest å finne med radial hastighet (Doppler) og transittmetoder.
Hot Jupiters er massive gassgigantiske planeter som kretser rundt solene sine et kort stykke fra Jorden-Sola i vårt solsystem. Kreditt: ESA
I henhold til moderne modeller av planetformasjon,teknisk varme Jupiters burde ikke eksistere. En gassgigant kan ikke danne seg så nær stjernen fordi tyngdekraften, strålingen og den intense stjernevinden må hindre at gassen henger sammen.
Imidlertid eksisterer de; av de mer enn 4000 bekreftede eksoplaneter som hittil er oppdaget, kan opptil 337 være hete jupiter.
En mulig løsning er detvarme jupiters dannes videre der byggematerialer er tilstrekkelig og deretter migrerer til deres nåværende posisjoner. Migrasjonen av varme Jupiters kan være forårsaket av forskjellige mekanismer. Det antas at årsaken er ubalansen i strømmer i den protoplanetære skiven. Noen forskere mener at banene til den varme Jupiter er begeistret for veldig høy eksentrisitet (en numerisk egenskap for himmelsk kropps bane, som karakteriserer "komprimering" av bane).
Ny forskning presentert imidlertid klDet 233. møtet i American Astronomical Society i Seattle bekrefter en idé som motsier tidligere ideer om planetdannelse, men som får fart på feltet.
Kjempeplaneter som kretser rundtstjernene deres kan ha dannet seg et sted nær solene sine i løpet av få dager, i stedet for å danne seg i det fjerne og senere vandre mot stjernen.
Arbeidet ble publisert 5. oktober 2018 i TheAstrofysiske Journal Letters viser at slike gigantiske planeter, kalt hete Jupiters, kan dannes på et sted nær stjernene og forbli der gjennom hele livet uten å fordampe.
Protoplanetære skiver som danner planeterrundt unge stjerner har et hull i midten skapt av stjernens magnetfelt. Ny forskning har vist at den indre skivegrensen kan danne gassgigantplaneter uten å kreve at de dannes videre og migrerer. Kreditt: NASA / JPL-Caltech
I 2017 ble en Jupiter-lignende verden oppdaget.så varmt at planeten fordampes av sin egen stjerne.Med en dagtemperatur på over 4.315.556°C (4.600 Kelvin), er KELT-9b en planet som er varmere enn de fleste stjerner. Men dens blå A-type stjerne, kalt KELT-9, er enda varmere - faktisk vil den sannsynligvis gå i oppløsning av planeten gjennom fordampning.
Denne kunstnerens konsept viser planetenKELT-9b kretser rundt sin ledende stjerne, KELT-9. Det er den hotteste gassgigantplaneten oppdaget så langt. Kreditt: NASA / JPL-Caltech
I 2019 ble det satt ny rekord blantbaner med varme Jupiters. Studien antyder at en gassgigant kalt NGTS-10b kretser rundt stjernen så nær at den fullfører en full revolusjon på 18,4 timer. Oppdagelsen gjør dette solsystemet til et utrolig laboratorium for å studere tidevannsinteraksjoner mellom en stjerne og en farlig nær gigantisk eksoplanet.
Jordanaloger
Før vitenskapelig søk og studie av ekstrasolare planeterdenne muligheten for eksistens av planeter som jorden har bare blitt diskutert i filosofi og science fiction. Prinsippet om middelmådighet antyder at planeter som våre skal være vanlige i universet, mens hypotesen om en unik jord antyder at de er ekstremt sjeldne. De tusenvis av eksoplanetære stjernesystemene som hittil er oppdaget, er veldig forskjellige fra solsystemet vårt, mens de bekrefter hypotesen om en unik jord.
Filosofer bemerker at størrelsen på universet er slikat det må være en nesten identisk planet et eller annet sted. I en fjern fremtid kan mennesker bruke teknologi til å produsere en jordanalog på kunstig måte ved terrorformering. Multiverse teorien antyder at en analog av jorden kan eksistere i et annet univers, eller til og med være en annen versjon av selve jorden i et parallelt univers.
Basert på en studie datert 4. november 2013,det er 40.000.000.000 planeter på jorden som kretser rundt stjernene sine i beboelige soner i Melkeveien. Den nærmeste slike planeten kan være 12 lysår unna. Astronomer har gitt resultater basert på data fra Kepler-oppdraget.
Vitenskapelige funn siden 1990-tallet har sterkt påvirket feltet astrobiologi, planetariske beboelsesmodeller og søket etter utenomjordisk intelligens (SETI).
Hvor skal man se etter livet?
Vi kjenner bare en planet som harlivet er jorden. Og på planeten vår er vann den viktigste komponenten i livet slik vi kjenner det. Mens astronomer fremdeles ikke er sikre på om det er liv på andre planeter, begrenser de jakten på potensielt beboelige verdener ved hjelp av flere kriterier.
Siden vårt livskonsept er jord, astronomerpå jakt etter planeter med egenskaper som ligner på henne. Slike, for eksempel som flytende vann. Men et himmelobjekt kan bare rotere så nært (som kvikksølv) eller så langt (som Pluto) fra stjernen at vannet først fordamper eller fryser på overflaten enn liv kan danne seg der. Den beboelige sonen er rekkevidden med de rette temperaturene for å holde vannet på planeten flytende. Forskere håper at funn i beboelige soner som planeter Kepler-186f på jorden vil føre oss til vann - og en dag til fremmede liv.
Den beboelige sonen er i midten. Kreditt: NASA
Hvis liv kan finnes hvor som helst, vil det mest sannsynlig være eksoplaneter i den beboelige sonen.
Fremtiden for eksoplanetforskning: store oppdrag og mål
JWST (James Webb Space Telescope)
NASA / ESA / CSA Space Telescope MissionJames Webbs lansering i 2021 vil gi nye spillmuligheter for å observere eksoplaneter og deres atmosfære. Med en pakke med fire instrumenter som opererer ved infrarøde bølgelengder, vil Webb bruke flere metoder for å studere disse ekstrasolare kroppene.
Svært følsomme spektroskopiske observasjoner av transiterende planeter - med lignende egenskaper når det gjelder størrelse og masse - vil innlede en tid med komparativ planetvitenskap for eksoplaneter.
Kunstnerens inntrykk av Webb. Kreditt: ESA, NASA, S. Beckwith (STScI) og HUDF Team, Northrop Grumman Aerospace Systems / STScI / ATG medialab
Webb vil prege eksoplanetatmosfærerved å fange opp absorpsjon, refleksjon og emisjonsspektre ved infrarøde bølgelengder for planeter som strekker seg fra størrelsesområdet fra superjord til gasskjemper. Det vil dra nytte av det faktum at molekyler i atmosfærene til exoplaneter har et stort antall spektrale egenskaper ved disse bølgelengdene, og gir observatører et rikt sett med diagnostiske verktøy, hvorav mange ikke er tilgjengelige fra jorden.
Webb vil også kunne gjengi direktenoen unge og massive eksoplaneter som kretser i større avstander fra foreldrestjernen enn de fleste som går i transitt. Tre av Webbs verktøy har avbildningsfunksjoner med høy kontrast (i to tilfeller gjøres dette ved hjelp av et coronagraph) for å minimere gjenskinn fra foreldrestjernen og forenkle bildet av planeten. Observasjoner med flere infrarøde filtre vil gi mye informasjon om disse planetene, deres egenskaper og deres dannelsesmekanismer.
PLATO
Oppdrag ESA PLATO (PLAnetary Transits andOscillations of the Stars) skulle begynne i 2026. PLATO tar sikte på å oppdage og karakterisere et stort antall nye ekstrasolare planetariske systemer ved å søke etter hundretusenvis av lyse stjerner for transitt planeter. PLATO vil ha den unike evnen til å finne og bestemme egenskapene til terrestriske planeter, som dreier seg i den beboelige sonen rundt stjerner som ligner vår sol.
Ved å kombinere presise PLATO radiusmålinger foret stort utvalg av planeter med tilsvarende planetmasser bestemt fra grunnbaserte observasjoner, vil forskere kunne utforske mangfoldet av eksisterende planeter. Disse observasjonene vil også tillate forskere å bestemme volumetrisk sammensetning av et stort antall mindre planeter, studere hvor like de er til Jorden og undersøke deres bebobarhet.
Oppdager planeter som dreier seg om lyse stjernerPLATO vil være banebrytende for etterfølgende oppdrag på jakt etter livssignaturer - disse typer planeter er de beste kandidatene for påfølgende spektroskopiske målinger for å måle strukturen og sammensetningen av planetariske atmosfærer.
ARIEL
Romteleskop under utvikling,som er planlagt å starte i 2028 som en del av Den europeiske romfartsorganisasjonens fjerde middelklasse Cosmic Vision-oppdrag. Det er planlagt at minst 1000 eksoplaneter ved hjelp av teleskopet vil bli undersøkt ved hjelp av transittmetoden.
Siden lanseringen i 2028 vil ARIELer ment for å utføre observasjoner med høy presisjon ved bruk av samtidig fotometri i det synlige området av spektret og spektroskopi i det nærmeste infrarøde området av bølger. Den vil observere og studere rundt 1000 overveiende varme og varme transittgassgiganter, Neptunes og superjordene rundt en rekke stjernetyper og planetsystemarkitekturer.
prognoser
Med dette settet med romteleskoper somLansert i løpet av det neste tiåret, kan vi forvente å se Earth 2.0 nærme seg, mens vi legger til flere bisarre og uventede planeter i eksoplanettsamlingen. Spennende tider fremover.
Hvorfor studere eksoplaneter?
"Er vi alene i universet?"er et av de dypeste spørsmålene menneskeheten kan stille. Oppdagelsen av den første eksoplaneten som kretser rundt en stjerne som vår sol ble gjort i 1995, og i dag er eksoplanetforskning et av de raskest voksende feltene innen astronomi.
Utforske et mangfoldig spekter av eksoplaneter ogplanetariske systemer som har blitt oppdaget til dags dato - fra små til store, fra de som virker jordiske til dypt bisarre - hjelper oss ikke bare med å lære om hvordan disse spesifikke systemene ble dannet og utviklet, men gir også viktige ledetråder til forståelse om og hvor liv kan eksistere andre steder i universet.
Les også
Se på 3D-kartet over universet: det ble satt sammen i 20 år, og det har allerede overrasket forskere
Comet NEOWISE er synlig i Russland. Hvor du kan se det, hvor du skal se og hvordan du tar et bilde
Planet Parade 2020: hvor du kan se, når det vil skje og hva vitenskapen sier om det