Astronomiya

Minlərlə ekzoplanet aşkarlanıbsa, niyə hələ 9-cu planetimizi kəşf etməmişik?

Minlərlə ekzoplanet aşkarlanıbsa, niyə hələ 9-cu planetimizi kəşf etməmişik?

NASA-ya görə, indiyə qədər 3.453 ekzoplanet kəşf etdik [1]. Ən uzaqlardan bəzilərinin 13.000 işıq ili uzaqda olması ilə [2]. Bu, bu gün elm adamlarının bu cür kəşflər üçün həqiqətən inkişaf etmiş bir qabiliyyətə sahib olmasını təklif edəcəkdir. Bununla birlikdə, günəş sistemində doqquzuncu bir planetin varlığı (nəinki irəli sürülmüş, eyni zamanda xüsusiyyətləri çox dəqiqliklə proqnozlaşdırılan [3]) hələ kəşf edilməmişdir. Doqquzuncu planet Günəş sistemimizdə olsaydı, onsuz da kəşf edilməli deyildimi? Həyətimizdə olan nəhəng bir planet hələ də kəşf olunmadığı halda, minlərlə işıq ili uzaqlıqdakı ekzoplanetləri necə aşkar etmək olar?


Doqquz Planetin (mövcuddursa) aşkarlanmasının iki əsas səbəbi var: çox zəifdir və mövqeyi kifayət qədər məhdud deyil.

  • Parlaqlıq - Günəş sistemimizdə planetləri görə bilirik, çünki günəşdən gələn işığı əks etdirirlər. Yansıtdıqları işığın miqdarı, cismin nə qədər böyük olmasından, nə qədər yansıtıcı olduğundan və (ən əsası) onu vuran günəş işığından asılıdır. Nine Planet-in dövr etdiyi fərziyyə məsafəsi o qədər uzaqdır ki, yalnız kiçik bir günəş işığı alacaq. Bu məsafədə onun görünən böyüklüyü 22-dən çox olardı. Müqayisədə Plutonun görünən böyüklüyü təxminən 15-dir. Böyüklük loqaritmik bir miqyasdır, yəni Doqquz Planetin Plutondan 631 dollar daha qaranlıq olacağı və onu görmək olduqca çətin olar. .

  • Naməlum Vəzifə - Nine Planetin xüsusiyyətlərinin təxminləri, bəzi trans-Neptuniya cisimlərinin orbitlərini cazibə qüvvəsi ilə necə pozduğuna əsaslanır. Bu müşahidələrə əsasən, elm adamları ehtimal olunan yerləri hesablaya bilərlər, lakin bu hesablamalar onun ölçüsündən asılıdır. Kütləsinin Yerin kütləsindən 2-4 qat çox olduğunu təxmin edirlər. Bunların hamısı sadəcə təxminlərdir və bizə Nine Planetini tapmaq üçün axtarış etmək üçün nisbətən böyük bir göy yamağı verir.

Bu hər iki səbəbi birləşdirərək Nine Planet'i axtarmaq çox çətindir. Göyün geniş bir yerində inanılmaz dərəcədə zəif bir obyekt axtarırıq.


İndi ekzoplanetlər axtardığımız zaman işlər həqiqətən çox asandır. Ekzoplanetləri aşkar etmək üçün demək olar ki, birbaşa planetləri axtarmırıq. Doğrudan görüntüləmə ilə yalnız təxminən 20 planet aşkar etdik. Bunun əvəzinə ulduzun işığına baxırıq. Ulduzlar planetlərdən daha parlaq bir çox əmrdir və onları görmək çox asandır. Etməli olduğumuz şey, ulduzdan gələn işığın zaman keçdikcə necə dəyişdiyini görməkdir. Erkən metod Doppler spektroskopiyasından istifadə edərək ulduzun radial sürətindəki dəyişiklikləri (bizə doğru və ya bizdən uzaqlaşma) aşkar edir. Bu gün Kepler missiyasının istifadə etdiyi daha geniş yayılmış metod tranzit fotometriyadır. Bir ulduzun işıq çıxışını ölçürük və planetin ulduzun önündə fırlanaraq işığın bir hissəsini bağlamasından qaynaqlanan intensivliyindəki dalğılara baxırıq.

Bir ulduza baxdığımız üçün Nine Planet axtararkən yaşadığımız problemlərlə qarşılaşmırıq. Ulduzlar çox parlaqdır, mövqeləri çox dəqiq bilinir və aşkar etmək üçün çox gözləmək lazım deyil. Üstəlik, Kepler kimi anketlər birdən çox ulduzu skan edə bilir.


Əsasən Yerə bənzər Planetlərin İsti Gənc Ulduzlar ətrafında atmosfer yaratması üçün 'Şans yoxdur'

Son ekzoplanet tədqiqatları digər günəş sistemlərində yalnız kəşf olunmağı gözləyən minlərlə Dünyaya bənzər aləmlərin ola biləcəyini göstərir. Atmosferlərinin - və onlarla birlikdə həyatı davam etdirmək ümidlərinin - bəlkə də yerli ulduzları tərəfindən məhv edilməsi çox pisdir.

19 aprel tarixində Astronomy and Astrophysics jurnalında dərc olunan yeni bir araşdırmanın amansız şəkildə götürülməsi budur. Yeni məqalədə Avropalı bir tədqiqatçı qrupu, isti, gənc ulduzların ətrafında dövr edən Yerə bənzər planetlərdə atmosfer formalaşmasını simulyasiya etmək üçün bir kompüter modeli yaratdı. Gənc günəşlər son dərəcə yüksək miqdarda rentgen və ultrabənövşəyi (ultrabənövşəyi) şüalar yaymağa meylli olduqları üçün, yaşayış üçün ən çox potensial olan ekzoplanetlər, ehtimal ki, planetin doğulduğu gündən 1 milyon il ərzində atmosferlərini məhv edəcəklər. [9 Elmi, hələ niyə yadplanetlilər tapmadığımız üçün üzrlüdür]

Tədqiqatçılar "Planet çox aktiv bir ulduzun yerləşə biləcəyi zonanın içində dövr etdiyi zaman dünyaya bənzər bir atmosfer meydana gələ bilməz" dedi. "Bunun əvəzinə belə bir atmosfer yalnız ulduzun fəaliyyəti çox aşağı səviyyəyə endikdən sonra yarana bilər."

Astronomlar bir ulduzun fəaliyyəti barədə danışarkən, yayılan radiasiya miqdarına istinad edirlər. İnsanlar və bala balalarından fərqli olaraq, gənc ulduzlar yüksək dərəcədə aktiv olurlar, sonra yaşlandıqca aktivlik səviyyələrini əhəmiyyətli dərəcədə azaldırlar. Müxtəlif yaşlarda dəqiq fəaliyyət səviyyəsi ulduzun kütləsindən asılıdır.

Yer kürəsinin günəşindən bir qədər kiçik və yaxınlıqdakı günəş sistemlərində dominant ulduz növü olduğuna inanan M-cırtdan ulduzlarda - günəş aktivliyinin bu gün Yerin günəşi ilə müqayisə oluna bilən səviyyələrə qədər azalması bir neçə milyard il çəkə bilər. Tədqiqatçılar, o dövrdə belə bir ulduz ətrafında yaşayış zonasında dövr edən hər hansı bir ekzoplanet o qədər radiasiya ilə bombalanacaqdı ki, atmosferin ilk 100.000 ildə sağ qalma ehtimalı az olacaq.

Nəticədə, yaxınlıqdakı günəş sistemlərindəki M-cırtdan ulduzlar ətrafında təsbit edilən Dünyaya bənzər ekzoplanetlərin çoxunun, çox güman ki, çox nazik atmosferi var və ya ümumiyyətlə yoxdur, tədqiqatçılar bu planetlərin səthlərini günəş radiasiyasının cəzalandırıcı təsirlərinə məruz qoyaraq nəticəyə gəldilər. Təəssüf ki, yaşayış baxımından ən uyğun olan planetlərdə belə həyat əvvəl düşünüləndən daha nadir ola bilər.


Başqa bir gün, başqa bir ekzoplanet və elm adamları yalnız ayaqlaşa bilmirlər

Tapmaq kimi yad aləmlər daha da asanlaşdı, elm adamlarının edə biləcəyi hər bir təfərrüatı öyrənmək, bəlkə də təəccüblü bir şəkildə alətlərin və kompüterlərin qiymətli vaxt itkisinə çevrildi.

Bu günə qədər alimlər 4.104 təsdiqlənmiş ekzoplanet kəşf etdilər. Ancaq hər biri üçün təsdiqlənmiş planet astronomların mıxladıqları üçün məlumatlarda bir neçə bəlkə də planet var, verilərdə hıçqırıq edən ulduzlardan və ya rəqs edən cüt cüt ulduzlardan gələ biləcək fısıltılar var. Və elm adamlarının artıq hər bir potensial planetin şəxsiyyət böhranını analiz etmək üçün mənbələri yoxdur.

"İş o yerə çatıb ki, indidən seçmək üçün çoxumuz var - çox var həyəcan verici namizədlər Caltech və NASA-nın Exoplanet Elm İnstitutunun bir astronomu Jessie Christiansen, Space.com-a verdiyi açıqlamada, "Həqiqətən hər birinə baxmaq və hər birini təsdiqləmək məcburiyyətində olmadığımızı söylədim." çıxan bu planetlərin siyahısına baxın və 'Yaxşı, hansını daha çox öyrənəcəyimizi düşünürük?' deyin. "

Ekzoplanetin düzgün şəkildə təsdiqlənməsi, bir planet kimi maskalanan digər hadisələri istisna etmək üçün elm adamlarının həm ölçüsünü, həm də kütləsini təyin etmələrini tələb edən zəhmətkeş bir prosesdir. Bu müşahidələr içərisində olan alətlərdən istifadə edir alimlərdən yüksək tələbat bir çox hadisəni öyrənmək.

Və təsdiqləmə prosesi çox vaxt apara bilər. Christianen, xüsusilə düyünlü vəziyyətlərdə bir ilə qədər uzana biləcəyini söylədi. "Bu planet namizədlərindən bəziləri, həqiqətən, qarmaqlarını alarsa, həll etməyə çalışdığın şeyə çevrilirsə," dedi, "hər zaman bu şeylərə qərq ola bilərsən."

Ancaq bunun iki fərqli yolu var ekzoplanetlər haqqında məlumat əldə edin. Bir yanaşma, mümkün qədər çox şey öyrənmək üçün ayrı-ayrı planetləri yaxınlaşdırır - istər qayalıq olsun, istər qazlı olsun, atmosferi olsun və bu atmosfer nəyə bənzəyir, necə ola bilər. Ancaq bu suallara yalnız başqa parlaq ulduzların ətrafında dövr edən planetlərlə əlaqədar cavab verilə bilər, elm adamları kifayət qədər məlumat ala bilmirlər.

İkinci yanaşma, bir populyasiya olaraq kainatdakı planetlərin müxtəlifliyinə baxır. "Kepler missiyası statistika ilə maraqlandı" dedi Christianen. "Məsələ minlərlə planetin çömçələrimizə qoyub" Tamam, bu ən çox yayılmış, bu bir sonrakı ən çox yayılmış və bu cür şeylər "deməsi idi."

Hansı ki, dəqiqdir Kepler Kosmik Teleskopu 2009 və 2018 arasında Kepler və K2 adlanan iki fərqli missiyası əsnasında 2500-dən çox təsdiqlənmiş ekzoplanet tapdı. Bu zənginlik, fərdi dünyalar daha az bənzərsizləşdikcə, alimlərin zehniyyətindəki bir dəyişikliyə təkan verdi.

"Əgər 80-dirsə isti Yupiter tapıldı və bunun əvvəlki 79-dan fərqli olacağına inanmaq üçün bir səbəbimiz yoxdur "dedi," həqiqətən ilk 79-u araşdırdığımız kimi araşdıracağıq? "

Beləliklə, Kepler kəşfləri yığıldıqca, elm adamları potensial planetləri qiymətləndirmək üçün doğrulama adlı yeni bir üsul təqdim etdilər. Daha asanlıqla əldə edilən müşahidələrlə astronomlar müəyyən bir kəsikdən aşağıda əldə etdikləri məlumatlar üçün planet xaricində izahatlar vermə ehtimalını qiymətləndirən statistik bir model tətbiq edirlər ki, bu da ekzoplanetlərin populyasiyalarını araşdırmağa yönəlmiş elm adamları üçün kifayətdir.

"Düşüncəmizdə bu sahədə bir inqilab var idi, yəni hər birini təsdiqləmək məcburiyyətində deyilik, onları doğrulaya bilərik" dedi. "Yəni statistik olaraq bir planet olduğuna inanırsınız, amma əslində inanmırsınız kütləni ölçdü. Bu cür ucuz - hava təkliflərindən istifadə edirəm - bu planetlərin təsdiqlənməsinin ucuz bir yolu. "

Planetləri doğrulamaq belə, ekzoplanet alimləri üçün hər potensial dünyaya tətbiq etmək üçün çox bahalıdır. Astronomların planetlərin təsdiqlənməsi mənbələrinin çatışmazlığı yalnız daha açıq bir problemə çevriləcəyini söylədi.

2018-ci ilin aprelində NASA yeni planet tapıcısı olan Exoplanet Survey Peykindən və ya TESS-dən tranzit. Alimlər məlumatlarında yer alan təxminən 16.000 planetin təsdiqlənməsini gözləyirlər - amma bunun üçün 100.000-300.000 namizəd planetin yaxınlığında bir yerdə iylənmək və hər birini qiymətləndirmək lazımdır.

"İndi bütün bu namizədlərə baxmalı və hansını təsdiqləmək istədiyimə qərar verməliyəm" dedi Christianen, tələb etdiyi ciddi prioritetə ​​baxmayaraq, ekzoplanetlərin bəxşişindən həyəcanlandığını söylədi. "Mən 2004-cü ildən bəri planetlərə 15 ildən bəri ov edirəm və çoxlu alim daha da uzun müddət ov edir. Və ilk dəfədir ki, geriyə oturub getdim" Vay. Bəzilərini etməyə dəyməz. bu, yalnız zaman baxımından. '"

Və zənginlik xəcalətinin yalnız davam edəcəyini söylədi. NASA-nın növbəti ekzoplanet tapıcısı Geniş Sahə İnfraqırmızı Tədqiqat Teleskopu (WFIRST), alimlərin 100.000 təsdiqlənmiş ekzoplanet kəşf etməsinə icazə verə bilər - bu da yüz minlərlə namizədin qiymətləndirməsi deməkdir.

"Bununla məşğul olmaq üçün yeni statistik yollar tapmağın, irəliləyən bir vasitə olaraq daha da əhəmiyyətli olacağını düşünürəm" dedi. "Bizim ehtiyatlarımızdan daha çox planetimiz var, ancaq bu, yaxın on ildə misilsiz dərəcədə pisləşəcək və daha da pisləşəcək."


Ev telefonu?

Açıq Universitetdən olan kosmik elmlər üzrə professor John Zarnecki, & quot; Yadplanetlilər üçün hazırlanmalıyıq & quot; Stephen Hawking, yadplanetlilərin demək olar ki, mövcud olduğunu və böyük Seti astronomu Seth Shostak yadplanetlilərin həyatı üçün axtarışın yadplanetlilərin və mühərrikli maşınların nəzərə alınmalı olduğunu söylədi, demək olar ki, heç bir şeyin axtarılmaması ehtimalını nəzərə almadı.

Ancaq bir çox alim, insanların bir əsrdən çox bir müddətdir dalğa texnologiyasından istifadə etdikləri üçün - dörd milyarddan çox yaşı olan Dünya ilə müqayisədə - hər kəs orada olsa da, oxşar texnologiyaya sahib olma fürsətinin inanılmaz dərəcədə kiçik olduğunu iddia edir.

Həqiqətən, ünsiyyət məqsədimiz üçün bildiyimiz radio dalğası, analoq dalğasından rəqəmsal nəbzə, dəyişmək üçün daha mürəkkəb bir siqnala çevrilir. Eynilə, alimlərin axtardıqları dalğalar doğru olmaya bilər. Daha çox miqdarda dalğa spektri araşdırılarkən, hələ də kiçik bir hissədir.

Nəzəriyyə, başqa heç bir planetin eyni texnologiyanı eyni vaxtda və ya ən azından əlaqə qurma məsafəsində istifadə etməyəcəyi ehtimalı yoxdur. ET-nin evə zəng etməsinin faktiki praktikliyi, mübahisələndirəcəkləri kimi, qeyri-mümkün olacaqdır.


Niyə hələ də elm adamları 'Earth 2.0' tapmadılar?

İdeal 'Earth 2.0' oxşar Dünya-Günəş məsafəsindəki Yer ölçüsündə, Yer kütləsi bir planet olacaq. [+] bizimki ilə çox oxşar bir ulduz. Hələ belə bir dünya tapa bilməmişik.

NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle

Son 30 ildə astronomlar bilinən sıfır günəşdən kənar planetlərdən minlərə doğru getdilər.

Ekzoplanetləri tapmaq üçün radial sürət (və ya ulduz titrəməsi) metodu hərəkəti ölçməyə əsaslanır. Ana ulduzun [+], orbitdəki planetlərin cazibə qüvvəsindən qaynaqlandığı kimi.

Ulduzun hərəkətindəki periyodik dəyişikliklər və ya müntəzəm parlaqlıq onları azaldır.

Düzgün düzəldilmiş bir planet, mənzərə xəttimizə nisbətən bir ulduzun qarşısından keçəndə ümumilikdə. [+] parlaqlıq azalır. Müntəzəm bir dövrlə eyni daldırmağı bir neçə dəfə gördükdə, potensial bir planetin mövcudluğundan bəhs edə bilərik.

William Borucki, Kepler Missiyasının əsas tədqiqatçısı, NASA / 2010

Bu üsullar sayəsində yaxınlıqdakı və minlərlə işıq ili uzaqlıqdakı dünyaların kütlələrini və radiuslarını ortaya qoyduq.

Kepler bəzi Yer boyu planetlər tapsa da, aşkar edilənlərin böyük əksəriyyəti daha böyükdür. [+] Dünyadan daha çox və orbital dövrlərinin çox qısa olması bunları aşkarlamaq üçün ən asan dünyalardır.

NASA Ames / W. Stenzel Princeton Universiteti / T. Morton

200-dən çoxu Yer boyundadır, bir çoxu ulduzlarının ətrafında yaşayış üçün mövcud olan bölgədə yaşayırlar.

Yaşana bilən zona maye suyun toplana biləcəyi bir ulduzdan məsafələr üçündür. [+] dövr edən bir planetin səthi. Bir planet ana ulduzuna çox yaxındırsa, çox isti olacaq və su buxarlanacaqdı. Bir planet bir ulduzdan çox uzaqdırsa, çox soyuq və su dondurulmuşdur. Ulduzlar müxtəlif ölçülərdə, kütlələrdə və temperaturda olur. Günəşdən (M-cırtdanlar) daha kiçik, daha soyuq və daha kiçik kütlələr olan ulduzların yaşayış zonası Günəşə (G-cırtdan) nisbətən ulduza çox yaxındır. Günəşdən (A-cırtdanlar) daha böyük, daha isti və daha böyük olan ulduzların yaşayış zonası ulduzdan xeyli uzaqdır.

NASA / Kepler Missiyası / Dana Berry

Kepler-186f, bir ulduz ətrafında tapılan, yalnız ölçüsü olan, Yer boyu ən kiçik planetlərdən biridir. [+] Dünyadan% 17 daha böyük. Ancaq qırmızı cırtdan bir ulduzun ətrafında dövrə vurur, yəni Yerə bənzər şərtlərə sahib olmayacaq. Bu, dünyanın ən kiçik, ən böyük planetlərindən biri olan Kepler-438b üçün də (Yerdən yalnız 12% daha böyük) aiddir.

NASA Ames / JPL-Caltech / T. Pyle

Bunun üç əsas səbəbi var.

Bildiyimiz ölçüdə Yerlə müqayisə edilən planetlərin əksəriyyəti soyuducu,. [+] Günəşdən daha kiçik ulduzlar. Bu, alətlərimizin hüdudları ilə bu sistemlərin planetimizdən Günəşə nisbətən planetdən ulduza qədər böyük nisbətlərə sahib olmasının mənasını verir.

1.) Bildiyimiz kiçik planetlərin əksəriyyəti qırmızı cırtdan ulduzların ətrafındadır.

Günəş Sistemimizin xaricindəki bir çox dünyanı potensial olaraq yaşayış üçün təsnif etdik. [+] ulduzlarından məsafəsi, radiusu və temperaturu. Ancaq tapdığımız aləmlərin çoxu qayalı olmaq üçün çox böyükdür və qırmızı cırtdan ulduzların ətrafında döndükləri üçün bunları Yerdən tamamilə fərqli edir.

NASA Ames / N. Batalha və W. Stenzel

Qırmızı cırtdanlar ən çox yayılmışdır və planetlərin aşkarlanmasını asanlaşdıran ən böyük planet-ulduz ölçüsü və kütlə nisbətlərini təklif edirlər.

Dünyaların Dünyadan bir az daha böyük / daha böyük olduğu daşqını olacağı fərziyyəsi ola bilər. [+] səhvdir və əvvəllər potensial olaraq yaşana bilən dünyalar kimi təsnif edilənlərin böyük bir hissəsini ortadan qaldırmamıza səbəb ola bilər.

2.) Daha böyük planetlərin tapılması daha asandır, nəhəng bir qaz zərfi olmadan qayalıq olmaq üçün çox böyükdür.

Planet tapan kosmik teleskopun, NASA-dan Keplerin təsviri. Kepler minlərlə tapdı. [+] Süd Yolundakı ulduzların ətrafındakı planetlər, Günəş Sistemimizin xaricindəki dünyaların kütləsi, radiusu və paylanması haqqında bizə məlumat verir. Lakin onun əsas missiyası cəmi üç il davam etdi, yəni uzun müddətli (illərin sırası ilə) planetləri möhkəm aşkar etmək mümkün deyildi.

3.) Planetləri aşkar etmək üçün onları uzun müddət müşahidə etmədik

Bu gün Keplerdə tapılanların 2500-dən çoxunun olduğu 3500-dən çox təsdiqlənmiş ekzoplanet barədə məlumatımız var. [+] məlumat. Bu planetlərin ölçüsü Yupiterdən böyükdən Yerdən kiçikə qədərdir. Yenə də Kepler'in ölçüsü və tapşırıq müddətindəki məhdudiyyətlər səbəbindən Günəşə bənzər ulduzların ətrafında Yerə bənzər orbitlərə düşən Yer ölçüsündə sıfır planet var.

NASA / Ames Tədqiqat Mərkəzi / Jessie Dotson və Wendy Stenzel, E. Siegel tərəfindən itkin Dünyaya bənzər dünyalar

Öz Günəş Sistemimiz əksər ulduzların məsafəsində olsaydı, dünyanı kəşf etməzdik.

Mükəmməl işıq toplama gücü və həssaslığı ilə daha uzun müddətli missiyaları tələb edəcəkdir. [+] Günəşə bənzər bir ulduz ətrafındakı ilk Dünyaya bənzər dünya. Həm NASA-nın, həm də ESA-nın bu cür missiyalar üçün vaxt planları var.

James Webb və PLATO kimi planet tapanların gələcək nəsli, inşallah ilk dünyaya bənzər dünyamızı təslim edəcəkdir.

Çoğunlukla Mute Bazar ertəsi, astronomik bir obyektin və ya fenomenin şəkillərdə, görsellərdə və 200 sözdən çox olmayan bir elmi hekayəsini izah edir. Daha az gülümsəyin.


Ekzoplanet atmosferinin aşkarlanmasında ölçülər vacibdir

Rəssamın ekzoplanetar sistem haqqında təəssüratları. Kredit: Alexaldo

Uzaq ulduzların ətrafında dövr edən 30 ekzoplanetanın qrup analizi, bir planetin atmosferinin aşkarlana biləcəyinin əsas amili kütləvi deyil, ölçüsü olduğunu göstərir. Ekzoplanetlərin bu günə qədərki ən böyük populyasiya araşdırması 16 'isti Jupiters' ətrafında atmosferi uğurla aşkar etdi və hər vəziyyətdə su buxarının olduğunu aşkar etdi.

UCL-nin rəhbərlik etdiyi Avropalı tədqiqatçılar qrupunun işi müxtəlif ekzoplanetlərin müqayisəsi və təsnifatı üçün mühüm təsirlərə malikdir. Nəticələr Angelos Tsiaras tərəfindən 19 Sentyabr Çərşənbə axşamı günü Riqada keçiriləcək Avropa Planet Elmləri Konqresində (EPSC) 2017-də təqdim ediləcək.

"3000-dən çox ekzoplanet kəşf olundu, lakin bu günə qədər atmosferlərini əsasən ayrı-ayrılıqda araşdırdıq. Burada ekzoplanetlərin kataloqlarındakı atmosfer təsbitlərinin əhəmiyyətini qiymətləndirmək üçün alətlər hazırladıq, "dedi araşdırmanın aparıcı müəllifi Angelos Tsiaras. "Bu cür ardıcıl araşdırma qlobal əhalinin və bu xarici dünyaların potensial təsnifatlarının anlaşılması üçün vacibdir."

Tədqiqatçılar, 30 ekzoplanetanın spektral profillərini almaq və mövcud ola biləcək qazların xarakterik barmaq izləri üçün analiz etmək üçün ESA / NASA Hubble Space Teleskopunun Geniş Sahə Kamerası 3-dən (WFC3) arxiv məlumatlarını istifadə etdilər. Təxminən yarısı güclü aşkar olunan atmosferə sahib idi.

Nəticələr atmosferin böyük bir radiusa sahib planetlərin ətrafında təsbit edilməsi ehtimalı yüksək olsa da, planetin kütləsinin əhəmiyyətli bir faktor kimi görünmədiyini göstərir. Bu, bir planetin cazibə qüvvəsinin atmosfer təkamülünə yalnız az təsir etdiyini göstərir.

Rəssamın ekzoplanetar sistem haqqında təəssüratları. Kredit: Alexaldo

Aşkarlanan atmosferlərin əksəriyyəti bulud üçün dəlil göstərir. Bununla birlikdə, istiliklərin Selsi üzrə 1700 dərəcəni keçdiyi ən isti iki planetin, ən azı yüksək yüksəkliklərdə açıq səmaları olduğu görünür. Bu iki planetin nəticələri, uğurla analiz edilmiş 16 atmosferin hamısında tapılan su buxarı xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq titan oksid və vanadium oksidin mövcud olduğunu göstərir.

"Planetləri və planetlərin meydana gəlməsini anlamaq üçün bir çox planetlərə baxmalıyıq: UCL-də planetar atmosferlərin böyük bir nümunəsinin təhlili və təfsiri ilə məşğul olmaq üçün statistik alətlər və modellər tətbiq edirik. 30 planet yalnız başlanğıcdır" dedi. tədqiqatın həmmüəllifidir.

Rəssamın ekzoplanetar sistem haqqında təəssüratları. Kredit: Alexaldo

"30 ekzoplanet atmosferi illər əvvəl müşahidə olunan az sayda planetlə müqayisədə irəliyə doğru böyük bir addımdır, lakin hələlik böyük məlumatlar deyil. Növbəti on ildə bu rəqəmi yüzlərlə, hətta minlərlə çatdırmaq üçün xüsusi kosmik missiyalar başlatmaq üzərində işləyirik." Giovanna Tinetti, eyni zamanda UCL-i də şərh etdi.

Rəssamın ekzoplanetar sistem haqqında təəssüratları. Kredit: Alexaldo

Pandora missiyası yad dünyaları araşdırmaqda NASA-nın imkanlarını genişləndirəcəkdir

Ulduzunun - və ya tranzitin qarşısından keçmək üzrə olan ekzoplanet. Kredit: NASA-nın Goddard Space Uçuş Mərkəzi

NASA öz planetimizdən kənarda yaşamaq üçün mövcud olan planetlərin axtarışında, sonda qalaktikamızdakı uzaq aləmlərin atmosfer sirlərinin deşifrinə kömək edə biləcək Pandora adlı bir missiya konsepsiyasını öyrənir. NASA-nın yeni Pionerlər proqramı çərçivəsində daha çox konsepsiya inkişafı üçün seçilmiş dörd ucuz astrofizika missiyasından biri olan Pandora, yer kürəsində atmosferin dəqiq ölçülməsini təmin etmək üçün günəş sistemimizin xaricindəki planetləri - təxminən 20 ulduz və ekzoplaneti araşdıracaqdı.

Bu missiya planetləri və onların ulduzlarını uzun müddət görünən və infraqırmızı işıqda eyni vaxtda müşahidə edərək atmosfer kompozisiyalarını təyin etməyə çalışacaqdır. Ən başlıcası, Pandora bir ana ulduzun işığındakı dəyişikliklərin ekzoplanet ölçülərinə necə təsir etdiyini araşdıracaqdı. Bu, bir ulduzun döndüyü zaman parlaqlıq dəyişikliyinə səbəb ola bilən, ulduz ləkələri ilə əhatə olunmuş ulduzların ətrafında fırlanan planetlərin atmosfer quruluşunu müəyyənləşdirmək üçün əhəmiyyətli bir problem olaraq qalır.

Pandora, Pioneers proqramının növbəti inkişaf mərhələsinə keçmək üçün NASA-dan yaşıl işıq alan üç belə orbital missiyadan biri olan SmallSat kimi tanınan kiçik bir peyk missiyasındadır. SmallSats, agentliyin elmi tədqiqatları inkişaf etdirməsinə və kosmosa çıxışı artırmasına imkan verən ucuz qiymətli kosmik uçuş missiyalarıdır. Pandora, Günəşi həmişə peykin arxasında saxlayan Günəş sinxron alçaq Yer orbitində işləyərdi. Bu orbit peykdəki işıq dəyişikliklərini minimuma endirir və Pandora'nın uzun müddət ərzində məlumat əldə etməsinə imkan verir. Əlavə tədqiqat üçün seçilmiş SmallSat konsepsiyalarından ekzoplanetlərə diqqət yetirən yeganə Pandora.

NASA-nın Merilend (Greenland) əyalətindəki Goddard Kosmik Uçuş Mərkəzinin astrofiziki və Pandora üçün əsas araşdırmaçı Elisa Quintana "Ekzoplanetar elm planetlərin kəşf olunduğu bir dövrdən atmosferin xarakteristikası dövrünə doğru irəliləyir" dedi. "Pandora, ulduz fəaliyyətinin ekzoplanet atmosferi ölçmələrimizə necə təsir etdiyini anlamağa çalışır və bu da gələcək bənzər atmosferə sahib planetləri tapmağı hədəfləyən ekzoplanet missiyaları üçün zəmin yaradacaqdır."

Elmi potensialın artırılması

Pandora, planet ulduzlarının qarşısından keçərkən və ya tranzit keçərkən planetləri araşdıraraq ekzoplanet və ulduz atmosferlərini öyrənməyə cəmləşir. Bunu həyata keçirmək üçün Pandora, bir planetin atmosferində süzülən ulduz miqdarının ölçülməsini və bir spektr olaraq bilinən rəng zolaqlarına bölünməsini ehtiva edən, tranzit spektroskopiya adlanan kanıtlanmış bir texnikadan istifadə edəcəkdir. Bu rənglər, elm adamlarına planetin atmosferində mövcud olan qazları müəyyənləşdirməyə kömək edən və bir planetin Yer kimi nazik bir atmosfer ilə qayalı olub olmadığını və ya Neptun kimi qalın bir qaz zərfinə sahib olduğunu müəyyənləşdirməyə kömək edən məlumatları kodlayır.

Bu illüstrasiya (miqyaslı deyil), Pandoranın hədəf səthindəki xarici planetləri və ulduzları müşahidə etdiyi üçün Yer səthindən təxminən 435 - 497 mil (700 - 800 kilometr) yuxarıda yerləşən Günəş sinxron alçaq Yer orbitindəki orbital modelini təsvir edir. Bu orbit, Pandora'ya uzun müddət ekzoplanetlərin çoxsaylı müşahidələrini aparmağa imkan verir və Earthshine təcrid zonası Yerdən əks olunan işığın qarşısını alır. Kredit: Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası və NASA-nın Goddard Space Uçuş Mərkəzi

Lakin bu missiya tranzit spektroskopiyanı bir addım daha irəli aparacaqdı. Pandora, texnikanın ən vacib uğursuzluqlarından birini azaltmaq üçün hazırlanmışdır: ulduz çirklənməsi. "Ulduzların atmosferi və ölçümlərimizi təsir edən ləkələr kimi dəyişən səth xüsusiyyətləri var" dedi California, Pasadena'daki Caltech'teki NASA Exoplanet Arxivinin elm rəhbərinin müavini və Pandora üçün bir araşdırmaçı olan Jessie Christiansen. "Həqiqətən bir ekzoplanetanın atmosferini müşahidə etdiyimizə əmin olmaq üçün planetin ulduzdakı dəyişiklikləri açmalıyıq."

Pandora, ulduz və ekzoplanetar siqnalları eyni vaxtda infraqırmızı və görünən işıqda müşahidə edərək ayırırdı. Ulduz çirklənməsini görünən işığın daha qısa dalğa boylarında aşkar etmək daha asandır və bu səbəbdən həm infraqırmızı, həm də görünən işıq vasitəsilə atmosfer məlumatlarının əldə edilməsi alimlərin ekzoplanet atmosferlərindən və ulduzlardan gələn müşahidələri daha yaxşı fərqləndirməsinə imkan verəcəkdir.

"Ulduz bulaşması ekzoplanetlərin dəqiq müşahidələrini çətinləşdirən bir yapışan nöqtədir" dedi Cambridge Massachusetts Texnologiya İnstitutunun 51 Pegasi b Postdoktor Üzvü və Pandora üçün bir araşdırmaçı olan Benjamin Rackham. "Pandora həm ulduz ləkələri, həm də planetar atmosferlərin xüsusiyyətlərini daha yaxşı öyrənməyimizə imkan verən ulduz və planetar siqnalları ayırmaq üçün lazımlı alətlər yaratmağa kömək edəcəkdir."

NASA-nın daha böyük missiyaları ilə güclərini birləşdirən Pandora, bu ilin sonlarında istifadəyə verilməsi planlaşdırılan James Webb Space Teleskopu ilə eyni vaxtda fəaliyyət göstərəcəkdi. Webb, Yer kürəsi qədər kiçik ekzoplanetlərin atmosferini misilsiz bir dəqiqliklə öyrənmək bacarığı təmin edəcək və Pandora əvvəllər müəyyənləşdirilmiş planetlərin ana ulduzlarını daha uzun müddət müşahidə edərək teleskopun araşdırma və tapıntılarını genişləndirməyə çalışacaqdır.

NASA-nın Tranzit Ekzoplanet Tədqiqat Peyki (TESS), Hubble Kosmik Teleskopu və təqaüdçü Kepler və Spitzer kosmik gəmiləri kimi missiyalar elm adamlarına bu uzaq aləmlərə heyrətləndirici baxışlar bəxş etdi və ekzoplanetar məlumatlarda güclü bir təməl qoydu. Bununla birlikdə, bu vəzifələr, əvvəllər ekzoplanetar atmosferlərin araşdırılmasında qeyri-müəyyən olan ulduz çirklənmə problemini hələ tam həll etməmişdir. Pandora, NASA-nın planetar atmosferləri anlayışındakı bu kritik boşluqları doldurmağa və ekzoplanet tədqiqatlarındakı imkanları artırmağa çalışır.

NASA-nın Ames Tədqiqat Mərkəzinin astrofiziki Jessie Dotson, "Pandora, doğru zamanda doğru missiyadır, çünki minlərlə ekzoplanet kəşf olundu və kiçik xarakterli ulduzların ətrafında dövr edən atmosfer xarakteristikasına uyğun bir çoxunun fərqindəyik" dedi. Kaliforniyanın Silikon Vadisi və Pandora üçün baş müstəntiq müavini. "Növbəti sərhəd bu planetlərin atmosferini anlamaqdır və Pandora, ulduz fəaliyyətinin atmosferləri xarakterizə etmək qabiliyyətimizə necə təsir etdiyini aşkarlamaqda əsas rol oynayacaqdır. Bu, Vebin missiyasına böyük bir tamamlayıcı olardı."

Bu illüstrasiya, Pandoranın ev sahibi ulduzun qarşısından keçərkən ekzoplanetanın atmosfer tərkibini etibarlı şəkildə müəyyən etmək üçün tranzit spektroskopiyasından istifadə etdiyini təsvir edir. Kredit: Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası və NASA-nın Goddard Space Uçuş Mərkəzi

Kəşfiyyat üçün başlanğıc yastığı

California, Livermore'daki Lawrence Livermore Milli Laboratoriyası (LLNL), NASA-nın Goddard Space Uçuş Mərkəzi ilə birlikdə Pandora missiyasına rəhbərlik edir. LLNL, digər dövlət qurumları üçün hazırlanmış bir missiyanı və kaldıraç qabiliyyətlərini, o cümlədən bir teleskop dizaynı və istehsalına SmallSat platformasından bu təməlqoyma ekzoplanet elminə imkan yaradan ucuz bir yanaşma da idarə edəcəkdir.

NASA-nın SmallSats, Beynəlxalq Kosmik Stansiyaya qoşulan faydalı yüklər və elmi balon təcrübələrindən ibarət olan Pionerlər proqramı, karyeranın əvvəlindən ortalarına qədər kiçik maliyyələşdirmə missiyaları ilə yenilikçi məkan və suborbital təcrübələr hazırlayır. Bu yeni proqrama əsasən, Pandora, 20 milyon dollar büdcə kapitalı ilə beş illik bir zaman çizelgesi üzərində işləyəcəkdi.

Sıx məhdudiyyətlərə baxmayaraq, Pionerlər proqramı, Pandora'ya ondan çox universitet və tədqiqat institutundan müxtəlif tələbə qrupu və erkən karyera alimlərini cəlb edərkən diqqət mərkəzində olan bir araşdırma sualına cəmləşdirməyə imkan verir. Bu SmallSat platforması kiçik miqyaslı missiyalar üçün astrofizika cəmiyyətinə təsir göstərmək üçün əla bir plan hazırlayır.

Quintana, "Pandora'nın görünən və infraqırmızı işıqda uzun müddət apardığı müşahidələr bənzərsiz və SmallSats üçün çox uyğundur" dedi. "Pandora'nın NASA-nın potensial olaraq yaşayış üçün yararlı ola biləcək digər dünyaları tapmaq üçün araşdırmasında həlledici rol oynayacağından çox həyəcanlıyıq."


Terra Nova

Hal-hazırda astronomik tədqiqatların ən böyük suallarından birinin soruşulması olduqca sadə, lakin cavablandırılması son dərəcə çətindir: Kosmosun dərinliklərində Günəşə bənzər bir ulduzun ətrafında dövr edən bir Yerə bənzər bir planet varmı?

Cavab olduqca təəccüblüdür: demək olar ki bəli. Hələ Yer kürəsinin dəqiq bir əkizini tapmadıq, amma çox yaxınlaşdıq. Əslində, bəlkə də milyonlarla insan var milyardlar, yalnız Samanyolu'nda bizim kimi planetlərin. Ancaq bu anda, bu anda yalnız birini dəqiq bilirik: özümüzündür.

Bəs teleskoplarımızda o mavi-yaşıl nöqtəni nə vaxt görəcəyik?

Başqa ulduzların - ekzoplanetlərin ətrafında dövr edən yad dünyaların axtarışı uzun müddət davam etmişdir. Olduqca bir neçəsinin göründüyü düşünülürdü, lakin texnologiyanın edə biləcəyi şeyin incə, tüklü tərəfində idilər və sonradan saxta müsbət olduğu göstərildi.

Şeylər 1992-ci ildə dəyişdi. Mürəkkəb zamanlama üsullarından istifadə edərək, elm adamları partlamış bir supernovanın ultradens nüvəsi olan bir pulsarın ətrafında dövr edən ilk təsdiqlənmiş planetləri tapdılar. Kainatın ən qonaqpərvər yeri olmadığı, pulsarın ətrafı yaxşıca qızartmaq üçün kifayət qədər rentgen şüaları atması ilə. Planetlərdir, Yer kürəsinə bənzəyirlər yox.

Ancaq sonra 1995-ci ildə böyük bir elan gəldi: 51 Pegasi ulduzunun ətrafında dönən bir planet tapıldı. Ulduz Günəşə bənzəyir, ancaq planet bir şok idi: Yupiterin kütləsindən 0,4 qat (Yerin kütləsindən 150 qat), ancaq ulduzdan ulduzdan sadəcə 8 milyon kilometr (5 milyon mil) ətrafında dövr etdi! Yalnız 4.2 gündə ulduz ətrafında qışqırdı, ehtimal olunduğundan çox kiçik və qısa bir orbit.

Bu planetin tapılması üçün istifadə edilən üsula Doppler texnikası deyilir. Bir planet bir ulduzun ətrafında döndüyündə, cazibəsi ulduzu çəkir. Planet böyük bir dairə düzəldir, ulduz daha kiçikdir. Ulduz o dövrdə bizə yaxınlaşdıqda, işığı bir az sıxılır və qısa dalğa uzunluğuna keçir. Bizdən geri çəkildikdə, əks şey olur. Bu, əslində bir motosiklin "EEEEeeeeeeoooooooooowwwwww" səsini səndən keçərkən səsləndirməsinə səbəb olan eyni fizikadır, bunu alimlər Doppler effekti adlandırırlar.

Astronomlar Doppler effekti üçün bir çox ulduzlara çox diqqətlə baxırdılar, lakin günlərə deyil, ayların zaman şkalalarına baxırdılar. Once the planet 51 Peg b (as it’s called a planet is given its star’s name followed by a lower case letter starting at b, then c for the second one discovered, and so on) was found, astronomers looked back at their data and quickly found many more.

This method tends to find huge planets orbiting their stars close in—the effect is larger for that type of world—and so they are not Earth-like at all. These “hot Jupiters” are fascinating in their own right, but they would never be mistaken for home.

Many more of these planets have been found this way, but the real revolution was to come just a few years later.

Kepler is an observatory launched into space in 2009. It was designed to stare at 150,000 stars simultaneously, carefully measuring their starlight. If a planet orbits the star, and we see that orbit edge-on, then the planet will cross the face of its star. The starlight will dim periodically, revealing the presence of the exoplanet.

A few planets had been found this way before, but Kepler opened the floodgates: It has found hundreds of confirmed exoplanets, and thousands more candidates are still awaiting confirmation.*

llustration by NASA/Spaceplace

This technique, called the transit method, makes it easier (though by no means actually easy) to find smaller planets. Kepler has found quite a few Earth-sized planets, and more excitingly, quite a few others orbiting their stars at the right distance.

But, hey, wait a sec. What does it mean to be at “the right distance”?

We don’t know what varied forms life can take out in the cosmos. But it’s not a bad idea to look here at home for hints. All life on Earth needs liquid water, so that’s a pretty good criterion to start with. That means a planet can’t be too close to its star or else all the water will boil away. And if it’s too far, the water will be frozen (though there can be exceptions—some icy moons in the outer solar system like Europa and Enceladus are heated by their parent planets enough that they have interior oceans).

But there’s a clement middle ground, what astronomers call the Goldilocks Zone (or more formally the Habitable Zone), where liquid water can exist on the exoplanet’s surface. The zone depends on many factors including how big and bright the star is, and it’s a good place to start.

So the next question is, have we found the right size planets nestled comfortably in the Goldilocks Zone?

Some astronomers went through the Kepler data looking just at stars like the Sun (ranging from a bit cooler to a bit warmer), more than 42,000 stars in total. From that list, 600 or so had planets. The astronomers then looked for just those planets in the liquid water zone, where they would receive no less than a fourth and no more than four times the light the Earth does (a reasonable range). Finally, they culled the list to include exoplanets that were at least as big as Earth, but no more than twice its diameter. Bigger planets can have Earth-like gravity, but it gets tougher to support life the bigger the planet is, and a planet like that will probably have a hugely thick atmosphere, making it uninhabitable.


What has been your biggest professional challenge and how did you overcome it?

Overall, I've been incredibly fortunate. I've had wonderful mentors and excellent advisers throughout my career.

The one minor hiccup I faced was that my initial plan for my graduate thesis was derailed by the failure of Kepler's second reaction wheel, a device that helped orient the spacecraft. The Kepler mission was designed to measure the frequency of Earth-like planets orbiting Sun-like stars, so many of the M dwarfs in the Kepler field were not selected as target stars. I had worked with my thesis adviser, David Charbonneau, to submit a proposal to observe several thousand of those missed M dwarfs with Kepler, and we had just learned that the proposal had been approved when the primary mission ended. Fortunately, the story has a happy ending because the Kepler spacecraft went on to observe tens of thousands of M dwarfs during its K2 mission. I've been characterizing the planetary systems orbiting those M dwarfs for the last several years.


The Diversity of Planets

The Solar System contains four rocky planets, two large gaseous planets, and two other giant worlds, along with five dwarf planets and a wealth of moons, comets, asteroids, and icy worlds. The challenges of observing other star systems means we mostly know about planets orbiting close in to their host stars, with very little information so far about planets orbiting farther out — much less moons, asteroids, and so on. However, a combination of theory and observation is bringing us to a fuller picture of the possible planetary systems, what they contain, and how they were formed.

In the early years of exoplanet research, astronomers were happy just to discover any planet. Today, the focus is on classifying all the systems discovered so far, and hunting for smaller planets orbiting farther out from their host stars. In particular, researchers want to find Earth-sized planets in the habitable zones of their stars: the range of distances where liquid water could conceivably exist. Next-generation observatories such as NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) are designed for that purpose.

Many identified exoplanets are different from what we see in the Solar System. Planets more massive than Jupiter are common, but most exoplanets fall between Earth and Neptune in size or mass. These “super-Earths” are probably rocky, which raises questions about how they might differ from the inner planets of the Solar System and whether they could support life as we understand it.

Until the exoplanet revolution, our understanding of planet formation was based entirely on the Solar System. With the extra information from other planetary systems, researchers have a clearer picture of the complexities of how planets form and migrate in infant star systems. Researchers combine theoretical simulations with observations of newborn planetary systems to understand how the diverse worlds we see came into existence. That includes the distribution of atoms and molecules making planets, particularly those required for Earth-like life.

Of course, the best understood planetary system is our own Solar System. Comets and asteroids are remnants of the early years of the Solar System’s existence, providing us with a look at the environment before Earth formed. Astronomers have found similar chemical signatures on comets and in distant star systems, indicating some common processes.

Our best observations of atmospheres also come from planets in our Solar System, including the planet we know best: Earth. Understanding the differences between planets in our Solar System allows us to create models for exoplanet atmospheres. In addition, researchers are developing new methods to detect molecules in the atmospheres of distant worlds, particularly those like water or oxygen that are closely linked to life on Earth.


Videoya baxın: 1. Komsom 2014 - Kepler-186F planeti (Sentyabr 2021).