Keplerov vesmírny ďalekohľad objavil 20 nových exoplanét obiehajúcich okolo slabých malých hviezd. Päť z nich sa nachádza v obývateľnej zóne. Teda tam, kde môže byť tekutá voda a samotný život. Tím Kepler to oznámil na spoločnom stretnutí divízie planetárneho výskumu Americkej astronomickej spoločnosti a Európskeho planetárneho kongresu.
Nové planéty veľkosti Zeme, niekedy trochu menšie, niekedy väčšie, ako Neptún (tieto sa nazývajú nadzemské). Sú celkom vhodné na to, aby sme tam bývali aj pre nás, bez prehýbania sa od nadmernej príťažlivosti a bez odletovania do vesmíru z mimoriadnej ľahkosti. Točia sa okolo veľmi malých hviezd - oranžových a červených trpaslíkov tried K a M. Tieto hviezdy sú parazity, ktoré vedcom bránia v pozorovaní niečoho významného. V každom prípade ich teda nazvala astronomka z Caltechu Courtney Dressingová, ktorá objav predstavila.
Sú skutočne všadeprítomné: až tri štvrtiny hviezd v Galaxii sú červení trpaslíci. Asi 250 je blízko, do 30 svetelných rokov od nášho Slnka (čo je v porovnaní s nimi obrovské, desaťkrát viac). Samotná Courtney, mladá a pekná, trvá na tom, aby sa obývateľné planéty hľadali v blízkosti takýchto matných hviezd. V posledných rokoch sa z toho stal trend alebo mainstream.
Takže, červení trpaslíci. Slabé hviezdy, ktoré majú menej ako desať percent slnečnej hmotnosti, a ich teplota fotosféry je 3 500 kelvinov a menej, čo je takmer polovica oproti Slnku. Hypoteticky však môžu žiť ďalšie bilióny rokov, ktoré presahujú horizont najnásilnejšej predstavivosti. Celý vesmír začal iba pred 13,8 miliardami rokov. Počas tejto doby sa narodilo a zomrelo veľa hviezd a trpaslíci majú v úmysle existovať stokrát dlhšie. Nikto z fyzikov sa nezaviaže predpovedať, čo sa stane so svetom tak dlho, ale ak všetko zostane „ako predtým“, potom môže vzniknúť život v hviezdach triedy M s vysokou pravdepodobnosťou. Ak nie je už počaté.
Kepler-20f je exoplanéta obiehajúca okolo hviezdy Kepler-20 v súhvezdí Lyra. Hmotnosť - 0,66 hmoty Zeme. Dráha je štvrtá od materskej hviezdy. Rok na planéte trvá 19 pozemských dní
Foto: misia NASA / Kepler
Pri hľadaní mimozemského života sa nádeje pozemšťanov striedajú so sklamaniami. Nikto nepíše správy do pozemskej mysle od mimozemšťanov, nikde nevidíme jasné stopy ani po primitívnych organizmoch. Nádej na Mars - takmer prestala. Teraz dúfame v Európu, mesiac Jupitera. Najdôležitejšie však samozrejme sú nádeje na exoplanéty (planéty, ktoré obiehajú okolo hviezdy, ktorá nie je Slnkom).
Propagačné video:
Prvú exoplanétu objavil poľský astronóm Alexander Wolschan v roku 1990. Vypočítal, že jedna z neutrónových hviezd má dve planéty väčšie ako Zem: jedna 3,4-krát, druhá 2,8. Odvtedy bolo veľa planét objavených v blízkosti iných hviezd a dnes je ich spolu s kandidátmi (zatiaľ nepotvrdené signály) známych asi päťtisíc.
Aká je to potom senzácia? Skutočnosť, že sa ukázalo, že niekoľko planét malo veľkosť Zeme aj obývateľnú zónu. Takéto objavy sú stále zriedkavé, aj keď existuje pocit, že tu sú, začali sa. Napríklad v lete sa našla planéta podobná Zemi v blízkosti najbližšej hviezdy k nám - červeného trpaslíka Proxima Centauri. Vypočítalo sa to z pozorovaní na observatóriu La Silla v Čile.
Ale ďalekohľad Kepler zostáva hlavným poskytovateľom správ o svetoch mimo slnečnej sústavy. Prečo v poslednej dobe začal nachádzať toľko planét a superzeme? Roman Rafikov, profesor astrofyziky na University of Cambridge (UK) a Institute for Advanced Study (Princeton, USA) odpovedal na náš dotaz do tohto časopisu:
- Nehovoril by som, že ide o nedávny trend. Kepler ich otvoril takmer od začiatku misie, a to je už päť rokov. Ako prvý samozrejme našiel veľké planéty ako Jupiter, ktoré pri prechode cez hviezdny disk dávajú najsilnejší signál. Tranzitný signál z planéty ako Zem je výrazne, raz za 100, slabší, a preto pri takýchto udalostiach musíte sledovať veľa tranzitov, aby ste mohli zbierať štatistické údaje. Trvalo to nejaký čas, ale od úplného začiatku misie Kepler vyprodukoval planéty ako Neptún a tie, ktoré boli svojou veľkosťou blízke Zemi.
Súčasťou optického systému vesmírneho ďalekohľadu Kepler
Foto: misia NASA / Kepler
Pozorovania hviezd s hmotnosťou menšou ako Slnko sú dobré, pretože počas prechodu malá planéta pokrýva väčšiu časť disku hviezdy ako počas prechodu hviezdy ako je Slnko. Relatívny pokles jasnosti hviezdy je signál počas prechodu. Preto je vždy jednoduchšie nájsť tam aj malé planéty. Existujú špeciálne projekty, napríklad MEarth, ktoré sa špecializujú práve na takéto systémy.
Existuje tam život? Otázka v súčasnej fáze výskumu je rozdelená na dve. Po prvé: je to v zásade možné? Druhá: sme schopní to zistiť?
Začnime prvým. Obytná zóna je dosť primitívny koncept. Je to len oblasť okolo hviezdy, v ktorej môže existovať voda na povrchu planéty v tekutej forme. Nie príliš blízko na to, aby sa voda zmenila na paru, a nie príliš ďaleko na to, aby zamrzla. Ak je tam voda, prebiehajú v bunkách biochemické reakcie. Tento koncept sme zaviedli z jednoduchého dôvodu, že sme okrem pozemského nevideli žiadny iný život. Preto hľadáme podobný.
Červení trpaslíci sú slabé, studené hviezdy. Ich obývateľná zóna je oveľa bližšie ako slnečná. Keby sme tam žili, Zem by sa musela pohybovať po obežnej dráhe Merkúra, aby získala dostatok tepla. A nastali by problémy. Najviditeľnejšie je žiarenie: röntgenové lúče, silné erupcie. Proti tomu môže chrániť iba atmosféra a v prípade vzplanutia magnetické pole.
Ďalším problémom je gravitácia blízkeho svietidla. Jeho prílivové sily môžu spomaliť rotáciu planéty rovnako, ako Zem spomalila Mesiac (preto je náš satelit k nám vždy otočený jednou stranou). Potom by na jednej strane planéty vždy existoval horúci deň a na druhej zamrznutá kozmická noc. Takéto podmienky samozrejme neprispievajú k vzniku života, ale existuje možnosť, keď sa planéta dostane do rezonancie s gravitáciou hviezdy a stále rotuje, ako sa to stalo s Merkúrom. Tretím problémom je hviezdny vietor: prúdy nabitých častíc unikajúce z červeného trpaslíka by mohli jednoducho vyhodiť atmosféru do vesmíru v priebehu miliárd rokov.
Planéta Proxima b sa točí okolo hviezdy Proxima Centauri v obývateľnej zóne
Foto: ESA / Hubble a NASA
Existujú modely, ako tieto ťažkosti obísť. A keďže existujú modely, potom niekde v Galaxy by sa dali realizovať. Najmä keď vezmete do úvahy počet malých hviezd a planét okolo nich (podľa moderných odhadov ich sú desiatky, ak nie stovky miliárd).
Povedzme, že na jednej z týchto planét je život, ktorý je v biochémii podobný pozemskému. Aké sú znaky na jeho nájdenie? Odpoveď je táto: najskôr preukázajte prítomnosť kvapalnej vody a atmosféry a potom vyhľadajte biomarkery, z ktorých prvý je voľný kyslík. Faktom je, že kyslík v atmosfére sa môže objaviť takmer výlučne v dôsledku fotosyntézy živých organizmov. Fyzikálne a chemické procesy to samozrejme tiež vytvárajú, ale nie v takom množstve. Musí byť splnených niekoľko podmienok, aby sa tento plyn objavil sám o sebe. Všeobecne platí, že ak je v atmosfére kyslík, šanca na obývateľnosť sa výrazne zvyšuje. Doteraz sa také planéty nenašli. Je v zásade možné študovať ich atmosféru? Preto - s pozemskými ďalekohľadmi a observatóriami v blízkom vesmíre?
„Ukázalo sa, že niečo je už teraz možné,“hovorí Roman Rafikov. - Napríklad nedávno objavený systém TRAPPIST-1 obsahuje tri planéty s veľkosťou rádu Zeme obiehajúce okolo krátkych obežných dráh - jeden a pol a dva dni pre dve vnútorné planéty - okolo trpasličej hviezdy. Jeho hmotnosť je 8% a jej polomer je 11% slnečnej energie, svietivosť je 2 000-krát menšia ako svietivosť Slnka. V tomto prípade je hviezda 40 svetelných rokov od nás, veľmi blízko.
Nedávno medzinárodný tím vedcov použil Hubblov vesmírny ďalekohľad na štúdium atmosféry týchto planét pomocou transmisnej spektroskopie. Pri tejto metóde sa pozorovania uskutočňujú počas prechodu - absorpcia slnečného žiarenia v atmosfére planéty sa meria na vlnových dĺžkach zodpovedajúcich chemickým prvkom v nej. Toto je veľmi ťažké pozorovanie, pretože je zapojený iba malý zlomok atmosféry na končatine planéty. V takom prípade pozorovatelia na zosilnenie signálu počkali, kým obe vnútorné planéty - ktoré sedia v obývateľnej zóne - prechádzajú diskom hviezdy súčasne. Meral sa ich kombinovaný signál. Pekná myšlienka.
Výsledok ukázal, že tieto planéty nemôžu obsahovať rozšírené vodíkové atmosféry bez oblakov. Ostávajú však aj ďalšie možnosti - napríklad silne zakalená atmosféra, ako je tá venušanská, alebo atmosféra vodných pár. Takže priestor pre ďalší výskum tohto planetárneho systému je obrovský.
V budúcnosti bude nový americký infračervený ďalekohľad JWST (vesmírny teleskop Jamesa Webba, ktorého prevádzka sa plánuje na rok 2018) robiť viac-menej rutinou.
Nuž? Držíme päste. Čakáme.
Zrkadlá vesmírneho ďalekohľadu JWST (James Webb Space Telescope)
Foto: NASA