wtorek, 23 października 2012

Egzoplanety

No i stało się. Wykryto planetę krążącą wokół Alfa Centauri - jednej z najbliższych nam gwiazd(*). W zasadzie należało się tego spodziewać. Znamy już na tyle dużo układów planetarnych, że naukowcy są w stanie oszacować ich ilość w całej galaktyce - i okazuje się, że średnio na każdą gwiazdę może przypadać nawet kilka planet.

(*) Alfa Centauri to układ potrójny - krążące wokół siebie Alfa Centauri A i B i okrążająca je Proxima Centauri. Planetę wykryto wokół Alpha Centauri B.

Wizja artysty przedstawiająca planetę krążącą wokół gwiazdy Alfa Centauri B. Widoczne Alfa Centauri A i Słońce. Autorstwo: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org). Źródło: ESO.

Obecnie znamy już prawie tysiąc potwierdzonych planet (i o wiele więcej niepotwierdzonych). Wśród odkrytych układów zdarzają się naprawdę niezwykłe okazy. Znamy planety krążące wokół pulsarów (pierwsze odkryte). Gorące gazowe olbrzymy większe od Jowisza, ale krążące wokół swojej gwiazdy bliżej niż Merkury wokół Słońca (takie najłatwiej wykrywać). Znamy układy z 9 planetami! Znamy planety krążące wokół gwiazd wielokrotnych. Jedną z nich nazwano nawet Tatooine, gdyż krąży wokół podwójnej gwiazdy - pomarańczowego karła i czerwonego karła. Jest to co prawda gazowy olbrzym, ale po pierwsze - znajduje się tuż na zewnętrznym skraju ekosfery, po drugie - może mieć księżyce na wzór Jowisza i Saturna. Znamy już nawet parę planet typu Ziemi krążących w ekosferze swoich gwiazd!

Porównanie w skali systemu planetarnego KOI-961 (3 planety krążące wokół czerwonego karła) z układem księżycowym Jowisza (zachowano skalę wielkości orbit). Planety są mniejsze od Ziemi. Zewnętrzna planeta układu KOI-961 zahacza o ekosferę swojej gwiazdy. Czerwone karły stanowią aż 80% gwiazd w naszej galaktyce. Źródło i autorstwo: NASA/JPL-Caltech

Jeszcze niedawno obraz galaktyki jaki rysuje się nam obecnie uznany byłby za mrzonki(*) rodem z science-fiction. Jednak dzięki postępowi technologii i metod badawczych możemy już dziś odkrywać planety pozasłoneczne. A to nie koniec niezwykłości!

(*) - Nie jako bzdury, ponieważ nie posiadano żadnej wiedzy która przeczyłaby istnieniu tych planet. Były to po prostu spekulacje nie oparte na żadnych faktach.

Z tego co słyszałem (nie pamiętam jednak artykułu, w którym to przeczytałem) już teraz planuje się projekty mające wykrywać księżyce egzoplanet! To nie wszystko. Możliwe jest już także wykrywanie składu chemicznego atmosfer tych planet (pisałem trochę o tym z okazji tranzytu Wenus)! Kto wie, może za 10 lat odkryjemy planetę wielkości Ziemi krążącą wokół swojej gwiazdy w ekosferze i posiadającą atmosferę zawierającą tlen, co sugerowałoby istnienie na tej planecie życia(*).

(*) - Tlen jest bardzo reaktywnym pierwiastkiem, dlatego "normalnie" nie można go spotkać w czystej postaci - chyba że jakieś procesy (np. fotosynteza) uzupełniają ciągle jego zawartość. W zasadzie oprócz odkrycia tlenu możliwe jest także odkrycie chlorofilu w liniach spektralnych światła odbitego od powierzchni planety.

Skąd jednak naukowcy wiedzą o tym, że wokół tych gwiazd krążą jakieś planety (i jeszcze na dodatek wiedzą jakie planety i w jakiej odległości)? Istnieje w sumie 7 metod wykrywania pozasłonecznych planet, ale jedna z nich dotyczy tylko pulsarów. Postaram się pokrótce przedstawić tylko te "najłatwiejsze" (nie ma sensu dublować materiałów dostępnych w sieci), ale najpierw mała dygresja.

Nie dysponujemy jeszcze techniką, która pozwalałaby nam wykrywać te planety w sposób bezpośredni (to nie do końca jest prawdą, ale na razie mniejsza o to). Wiem, że niektórzy ludzie myślą w związku z tym, iż są to tylko domysły naukowców, że to równie dobrze może być coś innego (nawet zwykła pomyłka) i że te "planety" to tylko tzw. "educated guesses"(*).

(*) - Mam tu na myśli ludzi, którzy są sceptyczni wobec tych odkryć z uczciwych powodów - ponieważ są ciekawi świata i tego, skąd naukowcy wiedzą to wszystko. Istnieją jednak ludzie, których nie obchodzi żadna wiedza (ponieważ oni posiedli już "wiedzę ostateczną" i wiedzą, że mają rację) i tego typu wątpliwości są dla nich kolejnym "dowodem" (nie, żeby potrzebowali jakichś dowodów) że Nauka to jedno wielkie kłamstwo i ogólnoświatowy spisek. O takich ludziach nie zamierzam w ogóle mówić.

To, że naukowcy "tylko wnioskują" o istnieniu pewnych rzeczy, nie oznacza jednak, że te rzeczy nie są prawdziwe lub nie istnieją. W zależności od dostępnych danych wyciągane wnioski mogą być co prawda mniej lub bardziej przekonujące. Czasem jednak dysponujemy taką ilością informacji, że możemy być praktycznie rzecz biorąc pewni swoich konkluzji. Tak jest i w tym przypadku - dane, którymi dysponujemy nie mogą być w łatwy i przekonujący sposób wytłumaczone zjawiskiem innym niż istnienie egzoplanety krążącej wokół innej gwiazdy. Szczególnie że używając innych metod otrzymuje się te same wyniki - co było by praktycznie niemożliwe, gdyby te dane były generowane przez inne zjawisko.

No dobra. Ale jak naukowcy odkrywają pozasłoneczne planety? Sprawa jest w zasadzie elementarna. Wypatruje się cyklicznych anomalii w świetle (lub raczej ogólnie - promieniowaniu elektromagnetycznym) docierającym do nas z odległych gwiazd. Dlaczego cyklicznych? Właśnie dlatego, żeby upewnić się, że mamy do czynienia z powtarzającym się okresowym zjawiskiem takim jak planeta okrążająca swoją gwiazdę. O ile mi wiadomo takim absolutnym minimum jest wykrycie 3 cykli.

Najprostszą do zrozumienia metodą jest Tranzyt - czyli przejście planety przed tarczą gwiazdy. Gdy planeta przechodzi przed tarczą gwiazdy, ilość docierającego do nas światła zmniejsza się nieznacznie. Planeta wielkości Jowisza może spowodować spadek natężenia światła nawet o 1-2% co jest olbrzymią wartością jak na współczesne możliwości (planeta wielkości Ziemi zmniejsza jasność gwiazdy o 84 milionowe, co jest bardzo małą, ale możliwą do wykrycia wartością - kamera Keplera może wykryć zmiany wielkości nawet 20 milionowych).

Ilustracja wykrywania planet metodą tranzytu. Czas tranzytu pozwala nam na obliczenie odległości planety od gwiazdy, wielkość zmiany jasności pozwala nam na obliczenie wielkości planety. Źródło: Wikipedia, autor: Nikola Smolenski.

Gdy planeta zasłania gwiazdę, następuje pozorne zmniejszenie jasności gwiazdy (zarówno w świetle widzialnym, jak i podczerwonym, które jak się okazuje o wiele lepiej nadaje się do obserwacji astronomicznych). Jednak gdy planeta zachodzi za gwiazdę (okultacja), również następuje delikatne zmniejszenie docierającego do nas światła! Planeta świeci przecież odbitym od gwiazdy światłem (dlatego możemy oglądać na naszym niebie planety i Księżyc). Ten spadek jasności jest jednak, co zrozumiałe, o wiele mniejszy. Więcej można poczytać o tym tutaj i tutaj.

Jeśli w wykrytym przez tranzyt obiegu planety występują regularne przesunięcia w czasie, to prawdopodobnie w układzie istnieją jeszcze inne, niezaobserwowane planety, które wpływają na orbitę odkrytej planety.

Inną ciekawą metodą, którą chciałbym tu wspomnieć jest Astrometria. Polega ona na bardzo, bardzo dokładnym pomiarze położenia gwiazdy na niebie. Jeśli to położenie zmienia się cyklicznie (po wykluczeniu innych czynników, takich jak obieg Ziemi dookoła Słońca oczywiście), to można przypuszczać, że wokół gwiazdy krąży jakiś inny obiekt lub obiekty.

Napisałem wcześniej, że nie jesteśmy jeszcze w stanie bezpośrednio zaobserwować żadnej egzoplanety. To nie do końca jest jednak prawdą. W sposób bezpośredni udało się zaobserwować ponad 30 planet! Właściwie dysponujemy już technologią wystarczającą do tego, aby sporządzać mapy egzoplanet - na razie tylko tych ogromnych i tylko z grubsza.

Podsumowując: wygląda więc na to, że ani Ziemia, ani nasz układ planetarny nie są wcale czymś wyjątkowym w naszej galaktyce. A jeśli pomyślimy ile galaktyk istnieje w widzialnym wszechświecie, to wydaje się wręcz niemożliwe, żeby gdzieś tam nie znajdowała się inna planeta z istniejącym na niej inteligentnym życiem.

* * *

Uzupełnienia

Chciałbym napisać parę uzupełnień dotyczących nowo odkrytych planet. Głównie chodziło mi o Fomalhaut b, ale przy okazji wspomnę też o paru innych interesujących odkryciach. W przyszłości nie zamierzam już raczej niczego tu dopisywać, ponieważ co chwilę odkrywamy nowe, niezwykłe planety. Każdy zainteresowany astronomią z pewnością sam śledzi doniesienia prasowe na ten temat, więc powtarzanie ich tutaj nie miałoby sensu. Ewentualnie jeśli zdarzy się coś naprawdę niezwykłego, to nie omieszkam tu o tym napisać.

Frankenplanet

Chciałbym dodać do tego artykułu wzmiankę o pewnej planecie - a raczej kandydatce na planetę. Mowa o Fomalhaut b - dosyć znanej zapewne z powodu przypominającego oko (Saurona ) pierścienia pyłowego krążącego wokół jej gwiazdy macierzystej.

Obłok pyłowy wokół gwiazdy Fomalhaut oraz zdjęcia planety Fomalhaut b w latach 2004 i 2006.
Autorzy: NASA, ESA and P. Kalas (University of California, Berkeley, USA). Źródło: ESA/Hubble.

Chciałem ją wymienić, jako pierwszą planetę zaobserwowaną bezpośrednio(*), jednak dowiedziałem się, że naukowcy odrzucili jej status jako planety - ponieważ ten potencjalnie rzeczywisty obiekt nie emitował światła w podczerwieni.

(*) - Wskazywał na to jej obraz w świetle widzialnym, właściwości pierścienia pyłowego krążącego wokół Fomalhaut oraz jej ruch, który sugerował, że mamy do czynienia z planetą krążącą wokół gwiazdy.

Niedawno jednak nowa praca naukowa zasugerowała, że jeśli przyjmiemy pewne założenia co do tego obiektu (mniejsza niż wcześniej sądzono planeta otoczona obłokiem pyłowym), to brak jej obrazu w podczerwieni jest właśnie tym, czego należałoby się spodziewać.

Na razie status Fomalhaut b jest nieznany - potrzebne są dalsze obserwacje, aby potwierdzić lub obalić tę hipotezę, chociaż wiele wskazuje na to, że jednak coś tam jest.

Jako ciekawostkę dodam jeszcze, że z powodu historii jej odkryć, niektórzy nazywają ją planetą-zombie .

Przypadek Fomalhaut b jest ciekawy sam w sobie (jej układ planetarny, historia prowadzonych badań). Jednak może on posłużyć jako ilustracja tego, w jaki sposób działa nauka - a raczej w jaki sposób nie działa. Zamierzam o tym napisać więcej kiedyś indziej, dlatego postaram się tu streścić.

Każde odkrycie naukowe, nawet jeśli przeczy jakoś temu, co zostało odkryte wcześniej, nie sprawia, że tamte wcześniejsze odkrycia przestają istnieć. Naukowcy wyciągają wnioski z całości znanych faktów. W tym przypadku - jedno odkrycie sugerowało, że jest planeta, następne temu zaprzeczyło a kolejne znowu potwierdziło. Ktoś mógłby odnieść wrażenie, że naukowcy zmieniają zdanie jak kurek na wietrze i w związku z tym nie można im ufać, bo tak na prawdę nie wiedzą niczego.

Nauka jednak opiera się, jak już powiedziałem, na całości znanych faktów. A to oznacza, że z czasem posiadana wiedza dąży coraz bardziej(*) do jakiegoś „zbiorczego punktu” oznaczającego po prostu prawdę, fakt. W tym przypadku owe „skoki” wynikają po prostu z tego, że póki co mamy bardzo mało danych na ten temat. Poza tym nie są to skoki diametralne - praca naukowa, która zaprzeczyła poprzednio wysuniętej hipotezie na temat istnienia planety Fomalhaut b, zaprzeczyła tylko istnieniu pewnego rodzaju planety. Jak jednak napisałem, jest zgodna z inną hipotezą - innego rodzaju planety. Ale - i znowu się powtarzam - powinniśmy poczekać na więcej danych, aby mieć większą pewność.

(*) - Niejako asymptotycznie - to całkiem dobre porównanie.

Nowa planeta zaobserwowana bezpośrednio

Niedawno naukowcy oznajmili odkrycie nowej planety zaobserwowanej bezpośrednio. Planeta nazywa się Kappa Andromeda b. Więcej na ten temat można przeczytać na Bad Astronomy.

Samotne planety

Okazuje się, że jesteśmy w stanie wykryć planety, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy. Wiemy (póki co z symulacji), że w skutek ewolucji układu planetarnego niektóre z planet mogą zostać z niego wyrzucone. Niektórzy przypuszczają, że w naszym własnym układzie krążył kiedyś gazowy olbrzym, który wskutek migracji Jowisza i Saturna został wystrzelony z naszego systemu. Oczywiście to tylko hipoteza. Znamy już w sumie 4 samotne planety. Ta niedawno odkryta znajduje się najbliżej nas. Więcej przeczytać można o tym na Bad Astronomy oraz na Science News.

Nowa planeta w ekosferze

Odkryto kolejną potencjalną Super-Ziemię krążąca w ekosferze swojej gwiazdy. Więcej na ten temat na Science News.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz