Egzoplaneta

Atrastų egzoplanetų skaičius

Egzoplaneta – planeta, esanti ne Saulės sistemoje. Iki 2022 m. kovo mėn. buvo žinoma 4940 patvirtintų egzoplanetų, besisukančių aplink 3711 žvaigždes. Dauguma jų surastos naudojant netiesioginius metodus, o ne astronomines nuotraukas. Daugelis jų yra didžiuliai dujų kamuoliai, panašūs į Saulės sistemos Jupiterį, tik daug kartų didesni. Darant prielaidą, kad mūsų Paukščių tako galaktikoje yra 200 milijardų žvaigždžių, vien tik joje potencialiai gali būti apie 11 milijardų tinkamų gyvybei Žemės dydžio planetų, o įskaitant raudonąsias nykštukes, šis skaičius padidėja iki 40 milijardų. Yra du pagrindiniai kriterijai, pagal kuriuos atrasti objektai priskiriami egzoplanetoms: 1) pagal masę ir 2) pagal susiformavimo mechanizmą.

Egzoplaneta OGLE-2005-BLG-390Lb, besisukanti apie šaltą raudonąją nykštukę keturis kartus didesniu atstumu, nei Žemė aplink Saulę (dailininko iliustracija)

2006 m. rugsėjo mėn. padaryta pirmoji egzoplanetos nuotrauka prie žvaigždės 2M1207.

Egzoplanetų orbitos

Planetos skriejimo trajektorija dažniausiai būna smarkiai ištęsta elipsė. Dažnai planeta skrieja labai arti savo žvaigždės. Tokiose sistemose mažesnėms planetoms būtų sudėtinga išlaikyti pastovią skriejimo orbitą dėl didžiosios planetos gravitacinio lauko įtakos. Dėl to planetos kur kas greičiau apskrieja savo žvaigždę, negu Saulės sistemos planetos. Apskriejimo periodai yra labai skirtingi. Kai kurios planetos apie žvaigždę apskrieja per keletą parų. Taip yra todėl, kad dauguma atrastų planetų skrieja daug arčiau prie savo žvaigždės, negu Merkurijus Saulės sistemoje.

Yra žinomos kelios planetos, kurios skrieja ties Žemės orbita ir ties asteroidų žiedu.

Diagramoje pavaizduota Gliese 581 sistema.

Radialinio greičio aptikimo metodu atrandamos planetos prie kitų žvaigždžių.

Aptikimo metodai

Radialinio greičio metodas

Tai metodas, naudojamas egzoplanetoms atrasti prie kitų žvaigždžių. Žvaigždei artėjant, jos spektro linijos pasislenka į mėlynąją sritį, o šviesos bangos truputį susispaudžia. Žvaigždei tolstant, šviesos bangos išsitempia, o linijos spektre pasistumia į raudonąją sritį (Doplerio efektas). Tačiau šis poslinkis yra labai mažas.

Nepaisant to, šį poslinkį įmanoma išmatuoti ir apčiuopti periodinius jo kitimus. Ypač svarbu, jog šis metodas tinka nepriklausomai nuo žvaigždės atstumo: kad ir kaip toli ji būtų, linijų poslinkis jos spektre visada bus toks pat. Be abejo, tolimos žvaigždės spektrui nufotografuoti reikia didesnio teleskopo.

Pirmasis radialinio greičio metodą planetų paieškai pradėjo taikyti kanadietis Brusas Kempbelas 1981 m. Tada šio metodo tikslumas neviršijo 0,25 km/s, ir nenuostabu, kad kurį laiką stebėjęs 21 į Saulę panašią žvaigždę nieko nerado. Situacija pasikeitė, patobulinus radialinio greičio matuoklį: priešais teleskopo židinyje esantį spektrometrą įtaisius vandenilio fluorido kapsulę, žvaigždės spektro linijos slankiojo etaloninių absorbcijos linijų atžvilgiu, o matavimo tikslumas padidėjo iki 13 m/s.

Netrukus B. Kempbelas įtarė, kad bemaž pusė jo stebėtų žvaigždžių turi 4 -15 kartų masyvesnius už Jupiterį palydovus.

Išklausius pranešimą 1988 m. įvykusioje konferencijoje, nuspręsta, kad radialinio greičio metodas yra labai perspektyvus. Jo tikslumas buvo ne kartą didinamas. Tačiau per pastaruosius 4 metus šiuo metodu aptikta 18 žvaigždžių su planetų dydžio palydovais.

Tranzitų metodas

Tranzitų metodas egzoplanetoms aptikti. Po paveikslėliu esantis grafikas rodo kaip keičiasi šviesos intensyvumas stebint iš Žemės.

Kepler 6b fotometrija .

Radialinių greičių metodu galima nustatyti planetos masę, o šis fotometrinis metodas gali padėti nustatyti egzoplanetos diametrą. Jei planeta, skriedama apie savo žvaigždę, atsiduria tarp žvaigždės ir krypties į Žemę, tada planeta dengia žvaigždės diską ir todėl žvaigždės spindesys truputį susilpnėja. Spindesio susilpnėjimas priklauso nuo žvaigždės ir planetos dydžių. Pavyzdžiui, HD 209458 žvaigždės spindesys susilpnėja 1,8522%.

Šis metodas turi du didelius trūkumus. Pirmiausia, egzoplanetų tranzitai yra galimi tik tų egzoplanetų, kurių orbitų plokštumos guli regėjimo linijoje. Tikimybė, kad planeta galės atsidurti prieš žvaigždės diską yra apibrėžiama kaip žvaigždės ir planetos orbitos diametrų santykis. Apie 10% planetų su mažomis orbitomis tenkina šią sąlygą, bet tikimybė mažėja didėjant planetų orbitoms. Planetai, skriejančiai 1 AV nuotoliu nuo Saulės dydžio žvaigždės, ši tranzito tikimybė sumažėja iki 0,47%. Visgi stebint didelius dangaus plotus, turinčius tūkstančius ar net šimtus tūkstančių žvaigždžių iš karto tikimybė aptikti egzoplanetą sparčiai padidėja ir praktiškai galima šiuo metodu aptikti daugiau planetų negu radialinių greičių metodu per tą patį laiką , nors šis metodas neleidžia pasakyti, ar konkreti žvaigždė turi planetų, ar ne.

Antrasis šio metodo trūkumas yra didelė tikimybė aptikti klaidingus spindesio kitimus, nes žvaigždės spindesio susilpnėjimas nebūtinai garantuoja, kad planeta skrieja apie žvaigždę ir ją užstoja. Tranzitinis metodas reikalauja papildomo patvirtinimo, kad apie žvaigždę skrieja planeta, kitais metodais (dažniausiai radialinio greičio metodu).

Planetų aptiktų tranzitinio metodo (šviesiai pilka) ir kitais metodais, masių ir didžiųjų pusašių palyginimas.

Didžiausias tranzitų metodo privalumas yra tas, kad galima vien tik iš spindesio kitimo kreivės nustatyti planetos dydį. O turint duomenų iš radialinių greičių matavimo (kuris leidžia nustatyti planetos masę), galima apskaičiuoti planetos vidutinį tankį, kas leidžia sužinoti šiek tiek apie planetos fizikinę struktūrą. Šiais dviem metodais ištirtos devynios planetos yra išsamiausiai apibūdinamos iš visų žinomų egzoplanetų.

Tranzitų metodas taip pat leidžia tirti ir egzoplanetų atmosferas. Kai planeta atsiduria prieš žvaigždę, pastarosios šviesa pereina per viršutinius planetos atmosferos sluoksnius. Analizuojant didelės raiškos spektrus, galima aptikti elementų esančių planetos atmosferoje, spektrines linijas. Planetos atmosfera taip pat gali būti aptikta tiriant žvaigždės šviesos poliarizaciją, kada šviesa pereina per planetos atmosferą, arba nuo jos atsispindi.

20 keisčiausių egzoplanetų

Pirmoji atrasta egzoplaneta

Tai planeta, pavadinta 51 Pegasi b, atrasta 1995 m. rugsėjo 10d.

Mažiausia žinoma egzoplaneta

Mažiausia egzoplaneta, pavadinta Gliese 581 e, yra tik 1,9 karto sunkesnė už Žemę. Kitos žinomos egzoplanetos sveria 5-16 kartų daugiau nei mūsų gimtoji planeta.

Masyviausia egzoplaneta

Manoma, kad masyviausia žinoma egzoplaneta yra 1,7 karto sunkesnė už Jupiterį. Ji pavadinta Dubbed TrES-4 vardu ir yra 1400 šviesmečių nutolusi nuo Žemės.

Į Žemę panašiausia egzoplaneta

Epsilon Eridani b sukasi apie oranžinę Saulės tipo žvaigždę vos už 10,5 šviesmečių nuo mūsų. Ši egzoplaneta yra pakankamai nutolusi nuo savo žvaigždės, todėl mokslininkai mano, jog joje galėtų būti skysto vandens.

Ekstremaliausia egzoplaneta

CoRoT-7b yra pirmoji už Saulės sistemos atrasta egzoplaneta, turinti kietą paviršių, tačiau ši planeta, panašu, tikrai netinkama gyventi tokiai gyvybės formai kaip mūsų. Ji yra labai arti savo žvaigždės ir temperatūra jos paviršiuje siekia apie 4000 °C.

Egzoplaneta, kurioje matomi 3 saulėlydžiai

Šioje Jupiterio tipo egzoplanetoje, nutolusioje 149 šviesmečius nuo Žemės, kiekvieną vakarą nusileidžia trys Saulės. Ši trinarė žvaigždžių sistema yra žinoma HD 188753 vardu, o jos pagrindinė žvaigždė turi panašią masę kaip ir mūsų Saulė. Egzoplaneta skrieja labai arti savo motininės žvaigždės, metai joje trunka 3,5 Žemės paros.

Jauniausia egzoplaneta

Šiai egzoplaneta „tik“ mažiau nei 1 milijardas metų, o ji sukasi apie Cocu Tau 4 žvaigždę, nutolusią nuo mūsų per 420 šviesmečių.

Seniausia egzoplaneta

Seniausiai žinomai egzoplanetai – 12,7 milijardų metų. Ji net 8 milijardais metų vyresnė už mūsų Žemę ir susiformavo praėjus „vos“ 2 milijardams metų po Didžiojo sprogimo. Tai leidžia daryti prielaidą, jog planetos yra paplitęs reiškinys Visatoje ir gyvybė galbūt atsirado anksčiau negu yra manoma.

„Super-Žemė“

„Super-Žemėmis“ vadinamos egzoplanetos, kurios yra 2-10 kartų sunkesnės už Žemę. Egzoplaneta HD 156668b yra vos šiek tiek sunkesnė už Gliese 581 e. Kai kurių mokslininkų nuomone, tokio tipo planetose gali būti palankios sąlygos gyvybei atsirasti, nes jų branduoliai yra karšti ir yra palankios sąlygos vykti vulkaniniams procesams bei judėti tektoninėms plokštėms.

Karščiausia egzoplaneta

WASP-12b yra karščiausia kada nors atrasta egzoplaneta. Temperatūra jos paviršiuje viršija 2200 °C. Ji yra taip arti savo Saulės, jog apsisuka aplink ją vos per vieną Žemės dieną. WASP-12b yra dujinė planeta, 1,5 sunkesnė už Jupiterį ir beveik du kartus didesnė už jį. Ši egzoplaneta nutolusi nuo mūsų per 870 šviesmečių.

Šalčiausia ir toliausiai nuo mūsų esanti egzoplaneta

OGLE-2005-BLG-390L yra šalčiausia žinoma egzoplaneta. Manoma, jog jos paviršiuje temperatūra siekia -220 °C. Ši planeta 5,5 kartus sunkesnė už Žemę ir, spėjama, jog turinti kietą paviršių. Ją nuo Žemės skiria 28000 šviesmečių.

Mirštanti egzoplaneta

WASP-18b iki mirties liko visiškai nedaug, ji vis labiau artėja prie savo Saulės. Šiuo metu aplink savo Saulę ji apskrieja greičiau nei per vieną Žemės dieną, tačiau bėgant laikui WASP-18b metai vis labiau trumpės kol galų gale ja „prarys“ jos Saulė. Manoma, jog to priežastis yra stiprus WASP-18b Saulės gravitacinis laukas, kuris iškreipė planetos orbitą.

Egzoplaneta, turinti atmosferą

Astronomai atrado, jog keletas egzoplanetų turi atmosferą, viena iš jų – HD 189733b. Ši egzoplaneta yra viena pirmųjų, kurios atmosferos sudėtį pavyko nustatyti. Didžiąją egzoplanetos atmosferos dalį sudaro metanas, kuris, kaip spėjama, gali būti natūralios kilmės arba gyvybinės veiklos produktas.

Vandens pasaulis

GJ 1214b yra kietą paviršių turinti egzoplaneta, kurioje manoma turėtų būti vandens ledo pavidalu. Ši planeta sukasi apie raudonąja nykštukę. GJ 1214b maždaug 3 kartus sunkesnė už Žemę, 6,5 karto už ją didesnė ir nutolusi nuo mūsų per 40 šviesmečių.

Greičiausia egzoplaneta

SWEEPS-10 nuo jos Saulės skiria vos per 1,2 mln. kilometrų, todėl metai joje trunka vos 10 Žemės valandų. Ši planeta priskiriama ultra-trumpo periodo egzoplanetoms, kurių metai trunka mažiau nei 1 Žemės dieną.

Ištęstos orbitos egzoplaneta

Dauguma egzoplanetų aplink savo Saules skrieja apytiksliai apskritimo formos orbitomis, tačiau XO-3b orbita yra 37 ° nukrypusi nuo jos Saulės ekvatoriaus. Jos skriejimo orbita panaši į Plutono orbitą.

Super-Neptūnas

HAT-P-11b yra 25 kartus sunkesnė už Žemę bei 4,7 kartus už ją didesnė ir aplink savo Saulę apskrieja per 4,88 Žemės paras. Temperatūra jos paviršiuje siekia apie 590 °C. Žvaigždė, apie kurią sukasi HAT-P-11b, yra šiek tiek vesesnė už mūsų Saulę ir yra maždaug 3/4 Saulės dydžio.

Storiausia egzoplaneta

HAT-P-1 sudaro tik maždaug pusę Jupiterio masės, tačiau jos skersmuo yra net 1,76 karto didesnis už Jupiterio. Jeigų tokią egzoplanetą patalpintume į indą su vandeniu, kuris išlaikytų jos svorį, ši egzoplaneta plūduriuotų.

Tinkamiausia mūsų tipo gyvybei egzoplaneta

Gliese 581 d – viena iš keleto egzoplanetų, skriejančių aplink Gliese 581 žvaigždžių sistemą. Manoma, jog ši egzoplaneta turi kietą paviršių ir joje yra palankiausios sąlygos panašiai į mūsiškę gyvybės formai atsirasti. Gliese 581 d yra nutolusi tinkamu atstumu nuo savo raudonosios nykštukės Gliese 581, jog joje galėtų būti vandens. Ši egzoplaneta yra maždaug 8 kartus masyvesnė už Žemę.

Tankiausia egzoplaneta

COROT-exo-3b yra viena iš didžiausią tankį turinčių atrastų egzoplanetų. Ji yra panašaus dydžio kaip Jupiteris, tačiau maždaug 20 kartų už jį sunkesnė. Mokslininkai kelia hipotezę, jog COROT-exo-3b gali būti rudoji nykštukė arba užgesusi žvaigždė.