Има ли планети како Земјата околу другите ѕвезди? Understand article

Преведено од Наталија Ацеска (Natalija Aceska). Уфе Грае Јоргенсен од Универзитетот од Копенхаген, Данска, опишува истражување за планети слични на Земјата некаде на…

Има 100 билиони ѕвезди во нашата галаксија, Млечен Пат. Многу од нив се прилично слични на нашата ѕвезда Сонцето. Дали тоа значи дека има милиони или билиони планети како Земјата во нашата галаксија? Можеби дури и планети со живот како нас? До неодамна, астрономите беа способни да препознаат планети прилично неслични на оние во нашиот сопствен Сончев Систем, но во август 2005г наша група ја откри првата планета надвор од нашиот Сончев Систем, која можеби е формирана и развиена на ист начин како и Земјата.

Научниците веруваат дека нашиот сопствен Сончев Систем е формиран од голем меѓуѕвезден облак кој колабирал пред 4.6 билиони години. Поголем дел од облакот станал Сонце, но бидејќи облакот ротирал, мал дел од него се пробил во отворен диск од гас и прашина околу новороденото Сонце. Во надворешниот дел од дискот, далеку од Сонцето и зад сегашната орбита на Јупитер, тој беше доволно ладен за да водата формира ледени кристали и снегулки. Баш како на студен зимски ден, таму паѓаше снег – но паѓаше снег милиони години. Несовпаднатите снегулки и зрна прашина полека станаа поголеми грутки од цврст материјал, малку слично како валкани снежни топки. Кога првата грутка пораснува поголема од 15 пати од масата на Земјата, нејзината гравитација (Земјина тежа) се повлекува во околниот гас. На овој начин, грутката се трансформира во џиновска планета со цврста кора опкружена со огомни количини на компресиран гас – ние ја нарекуваме гасовита планета, дури иако таа има цврста кора од мраз со мали количини на камен и метал внатре. Јупитер кој е најголемата гасовита планета во нашиот Сончев Систем содржи 300 пати повеќе маса од Земјата, главно во форма на компресиран водороден и хелиумов гас.

Во внатрешниот дел од дискот, блиску до Сонцето, како и да е, беше премногу топло за да водата формира снег. Наместо тоа, водата остана во облакот, баш како што останува во воздухот на топол сончев ден. Само многу ретките честички прашина изградени од камен и метал можат да формираат цврсти грутки и затоа внатрешните планети, Меркур, Венера, Земја и Марс стануваат „мали“ камени грутки (со железна кора), баш како карпестите опкружувања на земјата со кои ние сме во сродство. Недостигот на снег во внатрешниот дел од облакот спречува плантетите во овој регион некогаш да станат огромни гасовите планети како Јупитер. Малата количина на вода и атмосфера што ја имаме денес пристигна подоцна на Земјата (на многу комплициран начин, кој се уште е тема на интезивна дебата меѓу научниците), но таа не е ништо во споредба со огромната гасовити маси на Јупитер и на другите гасовити планети.

Затоа, тоа беше големо изненадување кога првата планета откриена околу друга ѕвезда во 1995г беше џиновска гасовита планета во ситна орбита. На прв поглед, откритието на оваа планета, 51 Пегаси б, силно се спротистави со нашето разбирање како планетарниот систем треба да се формира, како што ние научивме од проучувањето на нашиот Сончев Систем: големи гасовити планети во големи орбити и мали цврсти планети како Земјата во помали орбити.

Како и да е, методот што се користеше да се пронајдат планетите (види долу) беше сензитивен на таквите „чудни“ планети. Денес, главно се верува дека овие големи гасовити планети се формирани на ист начин како и Јупитер и Сатурн, но потоа бавно се свртуваат внатре кон ѕвездата околу која кружат. Ако Јупитер се одесуваше како таа во нашиот Сончев Систем најверојатно би ја проголтал нашата мала Земја во неговата огромна внатрешност додека не поминува нас и денес не би постоела Земјата. Но орбитите на сите планети во нашиот Сончев Систем се извонредно стабилни. Ние не знаеме дали оваа стабилност е нормална за планетарниот систем или дали таа е уникатна на нашиот Сончев Систем. Без тоа, условите во нашиот ситем највероватно би се менувале премногу драстично и премногу често за да нашите крути животи би преживеале. На пример, стабилноста на оддалечините планети ќе предизвикала повеќе од илјада билиони комети да бидат отсранети од внатрешниот Сончев Систем набрзо откако Земјата се формирала. Ако денес тие се уште биле наоколу, регуларните судири со нив највероватно би ја отсраниле нашата атмосфера и океаните би испариле, спречувајќи животот да добие сигурен чекор. Можеби ние би егзистирале во нашиот Сончев Систем токму бидејќи тоа е единственото место во Универзиумот што дозволува животот да опстане и да се развие над биолошките временски скали ( на пр. билиони години)

Ако една планета кружи околу друга ѕвезда, а не околу Сонцето, ние таа планета ја нарекуваме екстрасоларна (додатна сончева) планета или ексопланета. Од 1995г, научниците открија речиси 200 егсопланети. Повеќето од нив ( вклучувајќи ја и првата) беа откриени со користење на техника со радијална брзина, која бара промени во позицијата на спектрални линии од ѕвездата и е најмногу сензитивна на многу големите планети во многу малите орбити. Повеќето од многу други техники кои што се користат сега за истражување на екстрасоларните планети се исто така главно сензитивни на планетите кои се многу поразлични од планетите во нашиот Сончев Систем. Затоа ние продолжуваме да бараме главно „неочекувани“ планети. Ние пронајдовме големи гасовити планети во мали орбити каде тие не би можеле да се формирани, или мали цврсти планети во ултра-мали орбити каде тие не би можеле да се формирани, или екстремно големи и светли планети во екстремно големи орбити околу многу мали ѕвезди итн. Но ова неопходно не значи дека дури и планетите слични на Земјата се ретки во Универзиумот. Ние само треба да ги побараме со други методи. Главната тешкотија во откривањето ексопланети слични на Земјата околу оддалечените ѕвезди е тоа што Земјата е мала (па нејзината светлина е помрачена од страна на светлината од ѕвездата околу која кружи) и во исто време во релативно голема орбита ( па нејзината ѕвезда мора да била помрачена многу долго време пред било какво периодично движење да биде откриено).

За неколку години, нашата група работеше на имплементација на методот наречен микроленсирање, кој е особено чувствителен на планетите во орбитите кои личат на Земјата, и оние со маси мали како масата на Земјата. Кога една ѕвезда поминува речиси директно пред друга, нејзиното гравитационо поле ќе ја навали светлината од позадинската ѕвезда. Предната ѕвезда тогаш ќе се однесува како зголемена леќа, бидејќи таа ќе предизвикува светлината од позадинската ѕвезда да не зголеми нас од неколку правци во исто време, правејќи таа да се појави посветла. Ако предната ѕвезда е сама (пр. нема планети кои се движат околу неа), нејзиното гравитационо поле ќе биде симетрично и поради тоа блесокот на позадинската ѕвезда прво ќе се зголемува како што ѕвездите се приближуваат една на друга, а потоа ќе се намалува како што двете ѕвезди повторно се оддалеуваат една од друга. Во овој случај, кривината на светлината е симтрична со времето. Ако, од друга страна, предната ѕвезда е заобиколена од страна на планета, гравитационото поле ќе биде асиметрично. Блесокот на позадинската ѕвезда тогаш ќе се намалува на начин различен од тоа како се зголемува: кривината на светлината ќе биде асиметрична. Тоа се овие асиметрии кои што ги баравме. Типично, предната ѕвезда ќе биде ѕвезда нешто помала од Сонцето (едноставно има многу вакви во нашата галаксија) и позадинската ѕвезда ќе биде студена црвена џиновска ѕвезда (најлесни за препознавање бидејќи се многу светли).

На Лас Кампанас набљудувањето во Чиле, еден Полски тим наречен ОГЛЕ^w1 ги контролираше околу 100 милиони ѕвезди и ја известуваше научната заедница кога некои од нив ќе станеа микролансирани. Во соработка помеѓу телескопите на Евроската Организација за Астрономски Истражувања во Јужната Хемисфера (ЕСО) во Австралија и Јужна Африка, ние ја формиравме ПЛАНЕТА^w2 групата, која ги контролираше најдобрите известувања од ОГЛЕ 24 часа на ден.

Во текот на најкритичните сцени, ние набљудувавме дадена ѕвезда на секои неколку минути. На овој начин, ние ги решивме кривините на светлината од повеќе од 200 микролансирани настани во текот на последните три години. Од многу кривини на светлината кои не покажаа никакви планетарни знаци, ние заклучивме дека планетите слични на Јупитер-Сатурн (пр. големи гасовити планети) со орбити како на Јупитер-Сатурни (пр. големи орбити) се ретки во нашата галаксија. Со други зборови, видовите планети кои го стабилизираат нашиот сопствен Сончев Систем над билошката временска скала изгледа дека е несекојденвна во Универзиумот – централен заклучок за проценување на необичностите за наоѓање живот како нашиот некаде на друго место во галаксијата.

Како и да е, на 9 август 2005г, Данскиот телескоп на ЕЏО набљудувањето на Ла Сила, Чиле, ги препозна првите знаци на видот на светлосна крива асиметрија која што ја баравме, предложувајќи го присуството на кружна планета. Ние веднаш ги известивме нашите соработници, и двата наши тимови – надворешниот и внатрешниот, иво следните шест часа, четири телескопи во Чиле, Нов Зеланд и Австралија ја потврдија природата на девијацијата. После три месеци на интезивно моделирање на светлосната крива, на крај ние бевме убедени дека го видовме сигналот на најмалата егзопланета што некогаш сме ја набљудувале, и во Јануари 2006г го обајвивме откритието во Природа (Beaulieu et al., 2006).

Новата планета го има името ОГЛЕ-2005-БЛГ-390Лб или на кратко ОБ05390. Таа е пет пати од масата на Земјата (на пр. тоа е повеќе слична на Земјата отколку што е Марс, која е една десетина од масата на Земјата), и обиколува ѕвезда 22 000 светлосни години, со орбита три пати од големината на орбитата на Земјата. Ова ја прави неа едниствена ексопланета која во согласност со теориите е изградена од цврста карпа како Земјата и кружи околу ѕвезда на растојание на кое се формирала. Таа може да биде првата надворешен Сончев Систем некогаш виден во кој планетите се во стабилни орбити и каде условите за живот се стабилни над билошките временски скали како во нашиот сопстевен Сончев Систем.
 

References

• Beaulieu JP et al. (2006) Discovery of a cool planet of 5.5 Earth masses through gravitational microlensing, Nature 439: 437-440. doi:10.1038/nature04441
  Симни ја оваа статија бесплатно од веб страната Наука Во Училиштето овде, или потпиши се на Природа денес: www.nature.com/subscribe
• Pierce-Price D (2006) Running one of the world’s largest telescopes. Science in School 1 56-60

Web References

• w1 – OGLE
• w2 – PLANET

Resources

• California & Carnegie Planet Search, регуларно надградена страна со важни информации за ексопланетите
• The Extrasolar Planets Encyclopaedia
• Неодамнешен исцрпен и технички преглед на темата:
  • Marcy G et al. (2005) Observed properties of exoplanets: masses, orbits, and metallicities. Progress of Theoretical Physics Supplement 158: 24-42.
• Дополнителна информација за истажувањето на Уфе Грае Јоргенсен и неговите колеги е достапна овде.

Institutions

Author(s)

Уфе Грае Јоргенсен е помошник професор на Ниелс Бохр Институтот, Универзитет во Копенхаген, Данска.Уфе Грае Јоргенсен е помошник професор на Ниелс Бохр Институтот, Универзитет во Копенхаген, Данска.

Review

Оваа статија обезбедува најнова информација на развоите во полето на октривање на екстра-соларна планета. Во детали откритето на новата планета како Земјата кружејќи околу ѕвезда 22 000 светлосни години со користење на нова техника наречена – микролансирање – откирвањето на асиметрија во гравитационото лансирање на светлината од оддалечена ѕвезда кога поминува зад поблиска ѕвезда – наместо вообичаеното истражување за „нишање“ во спектралните линии на ѕвездите.

Оваа статија е од интерес главно за оние кои учат или подучуваат астрономија ли релативност (како апликација на Ајнштајновите идеи на гравитационо лансирање) за да го надградат нивното знаење за темата или за општ интерес читање. Статијата не содржи педагошка содржина. Јасниот јазик и интересната тема, како и да е, значат дека може да биде користена со разбирливи прашања дури и за помали возрасни групи (пр. 15-16 години). Статијата исто така би можела да се користи со многу напредни студенити како почеток на истражувачка тема.

Марк Робертсон, Велика Британија

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF