Od značajnog otkrića 1992. godine dve planete koje kruže oko zvezde van našeg Sunčevog sistema, hiljade novih svetova dodato je na brzo rastuću listu „egzoplaneta“ u galaksiji Mlečni put.
Naučili smo mnogo stvari iz ovog ogromnog kataloga vanzemaljskih svetova koji kruže oko vanzemaljskih zvezda. Ali jedan mali detalj ističe se kao bolan palac. Nismo pronašli ništa drugo kao naš solarni sistem.
Ovo je navelo neke da zaključe da bi naša matična zvezda i njeno leglo na neki način mogli biti izvanredni – možda jedini planetarni sistem te vrste.
U produžetku, ovo bi moglo značiti da je sam život izvan sebe; da je teško ponoviti uslove koji su formirali Zemlju i njenu foliju hemije koja se samoreplicira.
Ako samo gledate brojke, izgledi su sumorni. U velikoj meri, najbrojnije egzoplanete koje smo do sada identifikovali su tipa za koji se ne zna da pogoduje životu: giganti i subgiganti, gasovitih i možda ledenih vrsta.
Većina egzoplaneta koje smo do sada videli kruže oko svojih zvezda veoma blizu, praktično ih grle; toliko blizu da bi njihove vrele temperature bile mnogo veće od poznatog opsega nastanjivanja.
Moguće je da će se, dok nastavimo da tražimo, statistika izjednačiti i da ćemo videti više mesta koja nas podsećaju na naše sopstveno dvorište. Ali pitanje je mnogo složenije od gledanja brojeva. Nauka o egzoplanetima je ograničena mogućnostima naše tehnologije. Štaviše, naš utisak o pravoj raznolikosti vanzemaljskih svetova rizikuje da bude ograničen sopstvenom maštom.
Ono što je zaista tamo u galaksiji Mlečni put, i šire, može biti veoma različito od onoga što zapravo vidimo.
Nauka o egzoplanetima ima istoriju podrivanja očekivanja, od samog početka.
„Ako se vratite u onaj svet u kome sam odrastao kada sam bio dete, znali smo samo za jedan planetarni sistem“, kaže za ScienceAlert planetarni naučnik Jonti Horner sa Univerziteta Južnog Kvinslenda.
„I to je bila ova vrsta implicitne pretpostavke, a ponekad i eksplicitne pretpostavke, da će svi planetarni sistemi biti ovakvi. Znate, imali biste stenovite planete u blizini zvezde koje su bile prilično male, imali biste gasne gigante daleko od zvezde koje su bile prilično velike. I tako bi bili planetarni sistemi.“
Iz tog razloga, naučnicima je trebalo neko vreme da identifikuju egzoplanetu koja kruži oko zvezde glavnog niza, poput našeg Sunca. Pod pretpostavkom da su i drugi solarni sistemi poput našeg, za posmatranje znakova teških planeta koje vuku svoje zvezde bile bi potrebne godine, baš kao što su našim gasnim divovima potrebne godine da završe orbitu.
Na osnovu tako dugih perioda jednog merenja, činilo se da nije vredno truda da se prođe kroz relativno kratku istoriju posmatranja mnogih zvezda da bi se konačno izdvojio drugi solarni sistem glavne sekvence.
Kada su konačno pogledali, egzoplaneta koju su pronašli nije bila nimalo nalik onome što su očekivali: gasni džin upola mase (i dvostruko veći) od Jupitera koji kruži tako blizu svoje zvezde domaćina, njegova godina iznosi 4,2 dana, a njegova atmosfera gori. na temperaturama od oko 1.000 stepeni Celzijusa (1800 stepeni Farenhajta).
Od tada smo naučili da ove planete tipa ‘vrući Jupiter’ uopšte nisu čudne. Ako ništa drugo, izgledaju relativno uobičajeno.
Sada znamo da u galaksiji postoji mnogo više raznolikosti od onoga što vidimo u našem kućnom sistemu. Međutim, važno je ne pretpostaviti da je ono što trenutno možemo otkriti sve što Mlečni put može da ponudi. Ako postoji nešto poput našeg solarnog sistema, to je vrlo moguće izvan naših mogućnosti detekcije.
„Stvari poput Sunčevog sistema nam je veoma teško pronaći, oni su malo iznad nas tehnološki u ovom trenutku“, kaže Horner.
„Malo je verovatno da će zemaljske planete biti pokupljene iz bilo kog istraživanja koje smo do sada uradili. Malo je verovatno da ćete moći da pronađete Merkur, Veneru, Zemlju i Mars oko zvezde poput Sunca.“
Da budemo potpuno jasni: metode koje koristimo za otkrivanje egzoplaneta su neverovatno pametne. Trenutno postoje dva koja su radna konja kompleta alata za otkrivanje egzoplaneta: metoda tranzita i metoda radijalne brzine.
U oba slučaja, potreban vam je teleskop koji je osetljiv na vrlo male promene u svetlosti zvezde. Međutim, signali koje svako traži ne mogu biti drugačiji.
Za metod tranzita biće vam potreban teleskop koji može zadržati zvezdu fiksiranu u svom pogledu tokom dužeg vremenskog perioda. Zato su instrumenti kao što je NASA-in svemirski satelit Transiting Ekoplanet Survei Satellite (TESS) takva moćna jedinica, sposobna da se zakači na segment neba više od 27 dana, a da ih Zemljina rotacija ne prekine.
Cilj ovih vrsta teleskopa je da uoče signal tranzita – kada egzoplaneta prođe između nas i zvezde domaćina, kao mali oblak koji zaklanja nekoliko sunčevih zraka. Ovi padovi u svetlosti su mali, kao što možete zamisliti. I jedan blesak je nedovoljan da se pouzdano zaključi prisustvo egzoplanete; postoji mnogo stvari koje mogu prigušiti svetlost zvezde, od kojih su mnoge jednokratni događaji. Višestruki tranziti, posebno oni koji pokazuju redovnu periodičnost, su zlatni standard.
Prema tome, veće egzoplanete koje su na kratkim orbitalnim periodima, bliže svojim zvezdama nego što je Merkur Suncu (neke mnogo, mnogo bliže, na orbitama kraćim od jedne zemaljske nedelje), favorizuju se u podacima.
U slučaju da ste propustili, moj gif koji pokazuje kako se egzoplanete detektuju metodom radijalne brzine sada je dostupan u tamnom režimu! pic.tvitter.com/P4ivKSKVSUt
Metoda radijalne brzine detektuje kolebanje zvezde uzrokovano gravitacionim privlačenjem egzoplanete dok se ona okreće u svojoj orbiti. Planetarni sistem, vidite, zapravo ne kruži oko zvezde, koliko pleše u koordinisanom mešanju. Zvezda i planete kruže oko zajedničkog centra gravitacije, poznatog kao baricentar. Za Sunčev sistem, to je tačka veoma, veoma blizu površine Sunca, ili odmah izvan nje, prvenstveno zbog uticaja Jupitera, koji je više nego dvostruko veći od mase svih ostalih planeta zajedno.
Za razliku od tranzitnog događaja treptaj i propustiš, promena položaja zvezde je stalna promena koja ne zahteva stalno praćenje da bi se primetila. Možemo da otkrijemo kretanje udaljenih zvezda koje kruže oko njihovih baricentra jer to kretanje menja njihovu svetlost zbog nečega što se zove Doplerov efekat.
Kako se zvezda kreće ka nama, talasi svetlosti koji dolaze u našem pravcu blago se stisnu, ka plavijem kraju spektra; kako se udaljava, talasi se protežu ka crvenijem kraju. Redovno ‘kolebanje’ u svetlosti zvezde sugeriše prisustvo orbitalnog pratioca.
Opet, podaci imaju tendenciju da favorizuju veće planete koje vrše jači gravitacioni uticaj, na kraćim, bližim orbitama svojoj zvezdi.
Osim ove dve istaknute metode, povremeno je moguće direktno slikati egzoplanetu dok kruži oko svoje zvezde. Iako je izuzetno teška stvar, može postati češća u JVST eri.
Prema astronomu Danijelu Bejlisu sa Univerziteta Vorvik u Velikoj Britaniji, ovaj pristup bi otkrio skoro suprotnu klasu egzoplaneta u odnosu na varijantu kratke orbite. Da bi se videla egzoplaneta, a da je ne bi preplavio odsjaj njene matične zvezde, dva tela moraju da imaju veoma široku razdaljinu. To znači da pristup direktnog snimanja favorizuje planete na relativno dugim orbitama.
Međutim, veće egzoplanete bi i dalje bile lakše uočene ovim metodom, iz očiglednih razloga.
„Svaka od metoda otkrivanja ima svoje predrasude“, objašnjava Bejlis.
Zemlja sa svojom jednogodišnjom petljom oko Sunca nalazi se između orbitalnih ekstrema koje favorizuju različite tehnike detekcije, dodaje on, tako da je „pronaći planete sa jednogodišnjom orbitom i dalje veoma, veoma teško“.
Daleko najbrojnija grupa egzoplaneta je klasa koja nije ni zastupljena u Sunčevom sistemu. To je mini-Neptun – egzoplanete obložene gasom koje su manje od Neptuna i veće od Zemlje.
Većina potvrđenih egzoplaneta nalazi se na mnogo kraćim orbitama od Zemlje; u stvari, više od polovine ima orbite kraće od 20 dana.
Većina egzoplaneta koje smo pronašli kruže oko usamljenih zvezda, slično našem Suncu. Manje od 10 procenata je u sistemima sa više zvezdica. Ipak, većina zvezda na Mlečnom putu su članovi sistema sa više zvezda, a procenjuje se da se čak 80 procenata vidi u partnerstvu koje kruži oko najmanje jedne druge zvezde.
Ipak razmislite o tome na trenutak. Da li to znači da su egzoplanete češće oko pojedinačnih zvezda – ili da je egzoplanete teže otkriti oko više zvezda? Prisustvo više od jednog izvora svetlosti može da izobliči ili prikrije veoma slične (ali mnogo manje) signale koje pokušavamo da otkrijemo sa egzoplaneta, ali se takođe može zaključiti da sistemi sa više zvezda komplikuju formiranje planeta na neki način.
I ovo nas ponovo vraća kući, nazad u naš Sunčev sistem. Koliko god dom izgledao čudno u kontekstu svega što smo pronašli, možda uopšte nije neuobičajeno.
„Mislim da je dovoljno fer reći da zapravo postoje neke vrlo uobičajene vrste planeta koje nedostaju u našem Sunčevom sistemu“, kaže Bejlis.
„Super Zemlje koje pomalo liče na Zemlju, ali imaju dupli radijus, mi nemamo ništa slično. Nemamo ove mini-Neptune. Tako da mislim da je dovoljno fer reći da postoje neki vrlo uobičajeni planete koje ne vidimo u našem solarnom sistemu.
„Sada, bez obzira da li to čini naš Sunčev sistem retkim ili ne, mislim da ne bih išao tako daleko. Zato što bi moglo biti mnogo drugih zvezda koje imaju skup planeta tipa Sunčevog sistema koje mi još uvek ne vidimo .“
Prve egzoplanete otkrivene su pre samo 30 godina u orbiti oko pulsara, zvezde potpuno različite od naše. Od tada je tehnologija napredovala van vidokruga. Sada kada naučnici znaju šta da traže, mogu da osmisle sve bolje načine da ih pronađu oko veće raznolikosti zvezda.
A kako tehnologija bude napredovala, tako će biti i naša sposobnost da pronađemo sve manje i manje svetove.
To znači da bi nauka o egzoplanetima mogla biti na ivici otkrivanja hiljada svetova skrivenih od našeg trenutnog pogleda. Kao što Horner ističe, u astronomiji postoji mnogo više malih nego velikih stvari.
Zvezde crvenih patuljaka su savršen primer. Oni su najčešći tip zvezda na Mlečnom putu – i male su, do otprilike polovine mase Sunca. Toliko su male i nejasne da ih ne možemo videti golim okom, a ipak čine do 75 odsto svih zvezda u galaksiji.
Upravo sada, kada je u pitanju statističko razumevanje egzoplaneta, mi radimo sa nepotpunim informacijama, jer postoje tipovi svetova koje jednostavno ne možemo da vidimo.
To će se sigurno promeniti.
„Imam samo mučan osećaj da ćete, ako se vratite za 20 godina, gledati na te izjave da su mini-Neptuni najčešća vrsta planeta sa otprilike toliko skepticizma kao što biste se osvrnuli na izjave iz ranih 1990-ih koji su govorili da ćete imati samo stenovite planete pored zvezde“, kaže Horner za ScienceAlert.
„Moglo bi se dokazati da sam pogrešio. Ovako funkcioniše nauka. Ali ja mislim da kada dođemo do tačke da možemo otkriti stvari koje su veličine Zemlje i manje, otkrićemo da postoji više stvari koje su veličine Zemlje i manje nego što postoje stvari koje su veličine Neptuna.“
I možda ćemo otkriti da naš čudni mali planetarni sistem, u svim svojim čudesima i čudima, ipak nije tako sam u kosmosu.
