Kas ir eksoplanēta? Definīcija, skaits un apdzīvojamās zonas

Uzzini, kas ir eksoplanēta, cik daudz to konstatēts un kuras atrodas apdzīvojamajās zonās — Kepler atklājumi un iespēja atrast Zemi 2.0.

Ekstrasaules planēta (jeb eksoplanēta) ir dabiska planēta, kas atrodas planētu sistēmā ārpus mūsu Saules sistēmas.

2013. gadā aplēses par Zemes planētu skaitu Piena Ceļā svārstījās no vismaz 17 miljardiem līdz vismaz 144 miljardiem. Mazākā aplēsē tika pētītas Keplera kosmosa observatorijas savāktās planētu kandidātplanētas. Starp tām ir 461 Zemes lieluma planēta, no kurām vismaz četras atrodas "apdzīvojamajā zonā", kur var pastāvēt šķidrs ūdens. Viena no šīm četrām planētām, saukta par Kepler-69c, ir tikai 1,5 reizes lielāka par Zemi un atrodas ap zvaigzni, kas līdzinās mūsu Saulei - aptuveni tik tuvu, cik pašreizējie dati ļauj atrast "Zemi 2.0".

Agrāk veiktie pētījumi liecināja, ka mūsu galaktikā ir vismaz 100 miljardi visu veidu planētu - vidēji vismaz viena planēta uz vienu zvaigzni. Ir arī planētas, kas riņķo ap brūnajiem punduriem, un brīvi peldošas planētas, kas riņķo ap galaktiku tieši tāpat kā zvaigznes. Nav skaidrs, vai abus šos tipus vajadzētu saukt par "planētām".

Ko tad nozīmē "eksoplanēta" un kā tās atklāj?

Eksoplanēta ir jebkura planēta, kas riņķo ap zvaigzni ārpus Saules sistēmas vai brīvi peldoša planēta bez redzamas zvaigznes. Eksoplanētu noteikšana balstās uz daudziem novērošanas paņēmieniem:

• Transitmetode — novēro, kā planēta aizsedz savu zvaigzni, izraisot periodisku spožuma kritumu. To veiksmīgi izmantoja Keplera misija un TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite).
• Radiālvibrācijas (radial velocity) — mērī zvaigznes kustības uz priekšu/atpakaļ, ko izraisa planētas gravitācija; tā nosaka planētas masu vai mases apakšējo robežu.
• Tiešā attēlošana — izmanto īpašas tehnoloģijas (koronogrāfi, starblockerus), lai tieši nošķirtu planētu gaismu no spožās zvaigznes.
• Gravitācijas lēca (microlensing) — notiek, ja tuvāka zvaigzne novērojami pastiprina tālumā esošas zvaigznes gaismu; to var atklāt arī brīvi peldošas planētas.
• Astrometrija — precīzi mēra zvaigznes pozīcijas izmaiņas debesīs, kas liecina par ap to riņķojošu objektu.

Skaits un mūsdienu aplēses

Laika gaitā atklāto eksoplanētu skaits strauji pieauga — pēc 2013. gada pētījumiem un Keplera datiem mūsu izpratne ir paplašinājusies. Līdz 2024. gadam ir apstiprināti vairāki tūkstoši eksoplanētu (NASA Exoplanet Archive un citas datubāzes sniedz regulārus atjauninājumus — apmēram 5–6 tūkstoši un vairāk apstiprinātu planētu). Turklāt ir tūkstošiem kandidātu, kuri gaida papildu apstiprinājumu. Statistikas analīzes liecina, ka galaktikā Piena Ceļā varētu būt desmitiem miljardu Zemes izmēra planētu, un aptuveni 1 no 5 Saules tipa zvaigznēm varētu būt planēta Zemes izmērā apdzīvojamā zonā.

Apdzīvojamā zona — kas tas ir un kādi ir ierobežojumi?

Apdzīvojamā zona (mēdz saukt arī par "Goldilocks" zonu) ir attālums no zvaigznes, kur planētas virsmas temperatūra, pieņemot cienīgu atmosfēru, ļautu pastāvēt šķidram ūdenim. Tomēr apdzīvotības potenciāls nav vienīgi atkarīgs no attāluma:

• Atmosfēras sastāvs un blīvums nosaka siltumnīcefektu un tādējādi virsmas temperatūru.
• Zvaigznes starojuma aktivitāte (īpaši sarkano punduru gadījumā) var iznīcināt atmosfēru vai radīt bīstamu radiāciju.
• Planētas magnētiskais lauks, plūde no vulkāniskās darbības un citas iekšzemes enerģijas avotas var ietekmēt dzīvības iespējas.

Tātad apdzīvojamā zona norāda uz potenciālu, nevis garantiju — šķidrs ūdens ir tikai viens no priekšnosacījumiem dzīvības esamībai kā mēs to pazīstam.

Piemēri un precizējumi

Dažas labi zināmas eksoplanētu sistēmas un planētas, kas bieži minētas kā interesantas attiecībā uz apdzīvojamu zonu vai Zemes līdzību:

• Kepler-69c — sākotnēji minēta kā potenciāli Zemes cienīga, bet turpmāki pētījumi norādīja, ka tā, iespējams, ir pārāk karsta vai gāzaina, līdz ar to tās apdzīvojamība ir apšaubāma.
• Kepler-186f un Kepler-62f — piemēri Zemes izmēra planētām, kas atrodas zvaigžņu apdzīvojamajās zonās; to īstā virsmas stāvokļa noteikšanai nepieciešami papildu novērojumi.
• Proxima Centauri b — tuvākā zvaigznei ap Saules sistēmu atklātā planēta, kas ir Zemes masu kārtā un atrodas apdzīvojamā zonā, tomēr zvaigznes aukstā sarkanā daba var radīt izaicinājumus atmosfēras saglabāšanai.
• TRAPPIST-1 sistēma — vairāki Zemes izmēra planētu, no kurām dažas varētu atrasties apdzīvojamajā zonā; sistēma ir labs mērķis atmosfēru pētījumiem.

Neparasti veidi un klasifikācijas problēmas

Ir atklātas arī planētas vai objekti, kas neatbilst klasiskajai definīcijai:

• Brūnie punduri — objekti, kas ir lielāki par planētām, bet par maziem, lai uzturētu kodoltermisko H→He degošu procesu kā zvaigznes. Ap tiem var riņķot planētas, un rodas diskusijas, vai šīs sistēmas klasificēt kā "kopīgas planētas" vai kaut ko citu.
• Brīvi peldošas (rogue) planētas — planētas, kas nav saistītas ar zvaigzni; tās var rasties sistēmas izmaiņu rezultātā vai veidoties atsevišķi. To statusam un izcelsmei joprojām pievērš uzmanību.
• Pastāv diskusijas arī par to, kur likt robežu starp masīvu planētu un sīkzvaigzni/brūno punduru — bieži kā kritērijs tiek lietota deuterija kodolizdegšanas spēja.

Nākotnes iespējas un izpēte

Turpmākie teleskopi un uzdevumi palielinās mūsu iespējas pētīt eksoplanētas: James Webb Space Telescope (JWST) jau sniedz spektrālus datus par planētu atmosfērām, PLATO un citas nākotnes misijas uzlabos tranzītu un seismoloģisko mērījumu precizitāti. Arī Zemes bāzes ekstrēmās instrumentācijas attīstība (piem., jūtīgāka spektrometrija) palīdzēs atrast mazākas, Zemes tipa planētas un noteikt to sastāvu.

Noslēgumā

Eksoplanētu pētījumi ir strauji attīstīta nozare: no pirmo planētu atklāšanas 1990. gadu beigās līdz tūkstošiem apstiprinātu planētu šodien. Mēs jau zinām, ka planētas ir parasts Visuma fenomens, taču jautājumu par to, cik bieži rodas apdzīvojamas pasaules un kā izskatās dzīvība citur, atbildes vēl skaidri nav. Nākamajos gados, izmantojot jaunas metodes un instrumentus, sagaidāms daudz detalizētāks priekšstats par eksoplanētu nosacījumiem un apdzīvojamību.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir ekstrasaules planēta?

J: Kas ir eksomūns?

Jautājums: Cik daudz sauszemes planētu ir Miena Ceļā?

J: Cik Zemes lieluma planētu ir atklājusi Keplera kosmosa observatorija?

J: Vai pastāv "Zeme 2.0"?

Vai visas citplanētas ir līdzīgas mūsu Saules sistēmas planētām?

Meklēt pēc burta