Dà nascita à i mondi - exoplanets

Quandu u telescopiu spaziale Kepler hà finitu a so missione, chì principia in marzu di u 2013, in uttrovi 2009 per via di fallimentu, i scientisti anu manifestatu a so satisfaczione cù i so rializazioni. In ogni casu, hè risultatu chì l'avventura di caccia di pianeti ùn hè micca finita quì. Micca solu perchè Kepler trasmette di novu, ma per via di i numerosi modi novi per detectà.

U telescopiu, circling in una orbita heliocentric, vale à dì, rivolta intornu à u Sole cum'è a Terra, hà avutu à scopra a luminosità di 150 1. Stelle simili à u sole chì freghjenu e custellazioni Cygnus è Lute (XNUMX). Per parechji anni, hà sempre mandatu signali nantu à e scuperte successive. exoplaneta.

Frà i primi eranu Kepler-4b, 5b, 6b, 7b è 8b. Ognunu di elli gira intornu à a so stella à pocu distanza da ellu (l'annu nantu à sti pianeti hè solu uni pochi di ghjorni). Tutti sò enormi - circa quattru volte a dimensione di a Terra (Kepler-4b hà un raghju di 1,5 raghju di Jupiter). I primi scuperti cunfirmavanu supposizioni previ nantu à a cumunità di pianeti in u spaziu.

In ogni casu, questi eranu oggetti extraterrestri, cusì ùn ci era micca sensazione. In settembre di u 2011, i circadori di l'Istitutu SETI in California, analizendu e dati di Kepler, anu scupertu u sistema Kepler-16 (200 anni luce da a Terra).

Hè custituitu di duie stelle - una nana rossa cù una massa di 0,2 massa di u nostru Sun è una nana aranciu (cun ​​una massa di 0,62 masse di u nostru Sole), intornu à quale gira un giant di Jupiter.

1. Zona di ricerca di l'exoplaneta in u mumentu

Era u primu sistema di stella binariu cù un pianeta scupertu da i cosiddetti transiti. Si trova in u fattu chì quandu u pianeta satellitu di una stella si move in fronte à u so discu, pruvucarà u so dimming periodic (caglia una parte di a so radiazione). Analizendu l'intensità è a durata di stu fenomenu, pudete calculà u raghju di u pianeta è u periodu di a so applicazione.

In dicembre 2011, a nutizia hè ghjunta chì Kepler avia scupertu dui pianeti, unu di a dimensione di a Terra è un più chjucu in u sistema Kepler-20 situatu à Lut, à 950 anni luce di distanza, cù cinque pianeti, di i quali Kepler-20e hè più chjucu Venus, u raghju di Kepler-20f hè quasi uguali à u raghju di a Terra. Sfurtunatamente, nimu di sti pianeti si trovanu in a zona abitata chjamata, vale à dì, a regione intornu à e stelle (micca vicinu à elli), adattate per a vita, induve l'acqua liquida pò esse.

Questa zona hè spessu chjamata "Zona Goldilocks", in riferimentu à i mutivi di un conte di fata populari di i zitelli. Hè "solu ghjustu per a vita". Tuttavia, Kepler-20e è 20f ùn sò micca in questa e-zona, troppu vicinu à a so stella, è a so temperatura di a superficia hè 500-760 ° C. Comu pudete vede, a tensione cresce, ma eramu sempre davanti à u climax di u spettaculu còsmicu chì u telescopiu ci avia datu.

Dopu à i primi dui anni di u so travagliu, i circadori anu ricunnisciutu chì, ancu s'ellu Kepler hà scupertu novi pianeti, eranu più spessu corpi parechje volte a dimensione di a Terra è di solitu orbitanu assai vicinu à e so stelle parenti. In u 2013, Kepler hà finalmente truvatu ciò chì hà fattu i cori di l'altri cercatori di a Terra batte più veloce.

In u sistema Kepler-62, chì hè custituitu da una nana aranciu (70 per centu di a massa di u nostru Sole) è cinque pianeti, dui - Kepler-62e è Kepler-62f - sò solu ligeramente più massivi di a Terra è si trovanu in a zona abitabile. . 62f hà un raghju di 1,4 raghju di a Terra, hè un pianeta rocciosu è orbita a so stella in 267 ghjorni. Un annu fà, à u turnu, fantasie nantu à l'apparizione di u pianeta Kepler-186f in a custellazione Cygnus, u prossimu nantu à a lista di "second Earths", lampò à traversu i media mundiali.

Deve a so fama à a so dimensione - assai simili à a Terra - è à ciò chì hè in a zona di vita. Kepler-186f hè unu di i cinque pianeti di a dimensione di a Terra in un sistema stellare à quasi 500 anni luce da u Sole. Ma solu si trova in una zona residenziale. U restu hè troppu vicinu à a stella.

Beneficii di u transitu

U primu pianeta extrasolar hè statu scupertu à i primi anni 90. A squadra di pionieri includeu l'astrònomu radiu polaccu Alexander Wolszan. Gira intornu à un pulsar, vale à dì una stella di neutroni chì emette impulsi di radiazione cù una regularità inusual. Quandu un pulsar hà un cumpagnu planetariu, a regularità di i pulsati hè disturbata. Ùn ci hè micca assai pulsars in u spaziu, cusì hè difficiule di cunsiderà cum'è a basa per a ricerca. exoplaneta.

2. Metudu per a deteczione di exoplanets in termini storichi.

Per quessa, altri metudi sò stati sviluppati, cum'è a spettroscopia Doppler, chì studia a velocità radiale di e stelle. Sta velocità fluttua quandu a stella hà un cumpagnu in orbita (in questu casu, un pianeta) chì l'affetta sottu a influenza di a gravità.

Allora a stella s'alluntana un pocu da l'osservatore è si avvicina à ellu. Quandu si alluntanassi, a velocità hè pusitiva (i linii spettrali di a stella sò spustati versu lunghe d'onda più longu).

È vice versa quandu a stella si avvicina. Finu à avà, i studii di velocità radiali sò stati più spessu usati in l'osservazioni da a Terra.

I pianeti terrestri minori sò improbabile di truvà cusì. Per quessa, i cacciaturi stranieri usanu più spessu u metudu chjamatu transitu. L'osservatoriu spaziale Kepler hè basatu à a so basa.

U telescopiu hè equipatu fotometru 95 cm (una spezia di telescopiu), cù una matrice custituita da quaranta-quattru circuiti CCD assai sensibili, vale à dì, aduprati in camere digitali muderni. A risoluzione tutale di u telescopiu Kepler hè di 95 megapixels. Ci sò altri metudi di ricerca di pianeti stranieri - a tecnica di microlensing gravitazionale, astrometria è osservazione diretta, ma in u mumentu u metudu di transitu hè dominante. Circa 95 per centu sò rilevati grazia à ellu exoplaneta (2).

A dimensione ùn hè micca solu ciò chì importa

Hè stimatu chì 17 per centu di e stelle in a nostra galaxia anu un pianeta o pianeti terrestri, i.e. cù una massa comparable à a massa di a Terra (3). Ancu s'ellu a maiò parte di elli seguenu orbite strette simili à quelli di Mercuriu, giranu intornu à e diverse stelle, alcune chì sò assai più chjuche di u Sole. Sicondu i scientisti, circa a mità di tutte e stelle in a Galassia giranu vicinu à i pianeti di diverse dimensioni, chì significa chì sò paragunabili à a Terra è più grande.

Risulta chì almenu dui terzi di e stelle in a Via Lattea anu pianeti. U so numeru hè attualmente stimatu à circa 400 miliardi. Assumindu chì i pianeti ùn esistenu micca in solitu isolati, i nostri stimi si trasformanu in centinaie di miliardi di pianeti. Ci hè almenu 17 miliardi di pianeti di a dimensione di a Terra in a nostra galaxia.

U numeru hè statu annunziatu in u 2013 da i scientisti in u Centru Astrofisicu di l'Università di Harvard, basatu principarmenti nantu à l'osservazioni fatte cù u telescopiu spaziale Kepler. Di sicuru, sti dati ùn deve esse pigliatu à dì chì ognunu di sti parechji miliardi pianeti hà cundizioni favurèvuli per a vita. Una taglia ùn hè micca abbastanza. Hè impurtante ancu di alluntanassi da a stella intornu à quale gira u pianeta (4).

In nuvembre 2013, u Ames Research Center in California hà accoltu una cunferenza scientifica - a facilità di a NASA chì gestisce a missione Kepler - per sintetizà l'avanzati scientifichi risultanti da u travagliu di u telescopiu. Sicondu i scientisti chì anu parlatu quì, ogni quinta stella cumparabile à u Sole (vale à dì, nane gialli) "avè" almenu un pianeta terrestre (vale à dì, di dimensione, massa è temperatura paragunabili). Puderia esse natu nantu à questu è sopravvive in a vita cum'è a sapemu da a Terra.

Tuttavia, deve esse ricunnisciutu chì per a maiò parte egzoplaneta estremamente variate. Venenu in diverse dimensioni è cumpusizioni. Qualchidunu di elli ùn sò micca adattati per tuttu ciò chì sapemu di i pianeti da l'osservazioni di u nostru sistema solare. Certi sò più neri chè u carbone, altri si bagnanu in un mare di lava, altri si affucanu in l'oceani o sferisce cù e piogge di diamanti.

4. A zona di a vita in i sistemi planetarii secondu a temperatura di a stella

K2 o reincarnazione

Kepler A prima rota di reazione di u telescopiu Kepler hà cessatu di travaglià in lugliu 2012. Ci era trè altri chì permettenu à a sonda di navigà in u spaziu. Sembra chì Kepler puderia cuntinuà à osservà finu à u 2016. Sfurtunatamente, in May 2013, a seconda rota hà fiascatu. I tentativi sò stati fatti per utilizà i propulsori currettivi per pusizioni l'osservatoriu, ma u carburante hà scappatu rapidamente.

À a mità d'uttobre di u 2013, a NASA hà annunziatu chì Kepler ùn hà più cercatu pianeti. È sempre da maghju 2014, una nova missione hè stata realizata da un cacciatore di exoplanet eccezziunale, chjamatu da a NASA K2. (5). Questu hè statu pussibule cù l'usu di tecniche pocu menu tradiziunali. Siccomu u telescopiu ùn puderia micca operà cù dui roti di reazzione di travagliu (avete bisognu di trè), i scientisti di a NASA anu decisu d'utilizà a pressione di a radiazione solare cum'è una "rota di reazione virtuale".

Stu metudu pruvò successu in u cuntrollu di u telescopiu. In parte di a missione K2, l'osservazioni sò state fatte di decine di millaie di stelle. In dicembre di u 2014, hè statu informatu chì in u sistema stella KOI-3158, situatu à 117 anni luce da a Terra, ùn ci sò micca solu cinque pianeti chjamati simili à a Terra, ma sò tutti dui. egzoplaneta u più anticu trovu.

A scuperta hè stata fatta da una squadra di astronomi è astrofisici guidati da Thiago Campante di l'Università di Birmingham, chì analizeghja l'osservazioni da K2. U sistema di stella KOI-3158, chì hè veramente parti di un sistema di stella triple cù dui nani M, hè stimatu à esse più di 11 miliardi d'anni. U sistema planetariu in a custellazione di Lyra, però, ùn hè micca cum'è u nostru perchè tutti i cinque pianeti orbitanu una stella più vicinu à Mercuriu in menu di deci ghjorni.

K2 porta novi scuperti quasi ogni mese, perchè à principiu di 2015 avemu amparatu nantu à l'esistenza di u sistema planetariu EPIC 201367065, in quale trè picculi exoplanets di u tipu "super-Terra" sò stati scuperti. In totale, in i primi mesi di u 2015, sedici exoplaneta, quindici di elli eranu cun K2.

A maiò parte di sti ogetti sò relativamente chjuchi. A lista attuale di l'Enciclopedia di i Pianeti Extrasolar (marzu 2015) include 1906 exoplanets cunfirmati. L'altri listi varianu ligeramente in numeri, ma nimu ùn hà ancu superatu i 2000 pianeti extrasolar.

5. Visualizazione di e zoni di ricerca in a missione K2 - u telescopiu Kepler

Possibile da a Terra

Sempre più da scopre exoplaneta strumenti di terra sò usati. Ancu l'osservatori novi sò custruiti, u scopu principale di quale hè di detectà è raccoglie dati nantu à i pianeti chì orbitanu altre stelle. Hè per quessa chì a Minerva (Miniature Exoplanet Radial Velocity Array) hè stata creata in Arizona in Arizona. Hè ancu un esempiu di un novu approcciu low-cost per truvà pianeti.

6. Small telescopes HATNet paragunatu à un grande observatoriu

Invece di telescopi enormi chì valenu milioni, u prughjettu Minerva usa telescopi più chjuchi dispunibili nantu à u mercatu. Quattru tali dispusitivi cù un diametru di 70 cm è una lunghezza di 2,5 m, fabbricati da PlaneWave, costanu PLN 200 ognunu. pirtusu. à tutti è dispunibuli per l'amatori interessati chì ponu permette a spesa.

À l'Osservatoriu Minerva, a luce di tutti i quattru hè diretta à un spettrografu, chì a divide in diverse lunghezze d'onda. Questu permette di osservà i picculi cambiamenti in u muvimentu di e stelle relative à a Terra.

Questu, à u turnu, indica i corpi chì orbitanu questi soli distanti è permette di calculà e so masse. Minerva permette ancu di misurà picculi cambiamenti di luminosità cum'è l'uggetti si movenu trà u discu di una stella è a Terra. Si focalizeghja nantu à 164 punti vicini in u spaziu chì sò stati scelti per a so putenziale "efficienza planetaria".

L'idea di usà telescopi relativamente chjuchi è pocu prezzu per catturà esopianeti hè digià aduprata in parechji lochi in u mondu. Per esempiu, a reta di telescopiu HATNet (6), creata da Gaspar Bacos di l'Università di Princeton dieci anni fà, usa dispusitivi quant'è 10 cm di diametru è hà publicatu publicazioni nantu à 56 pianeti scuperti.

A reta sorella HATSouth opera 24 telescopi situati in l'emisferu miridiunali in Australia, Namibia è Cile. A creazione di una reta distribuita è a so coordinazione permettenu una osservazione più precisa di i transiti planetari. U Finder Planet Automated hà travagliatu nantu à una muntagna di California da u principiu di u 2014. Hà digià situatu dui sistemi planetarii pussibuli.

I dati raccolti formanu a basa per più osservazioni cù u Satellite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), chì hè prevista per lancià in u spaziu in u 2017. Greg Laughlin di l'Università di California in Santa Cruz, chì hè implicatu in a cullizzioni di dati, cumpresu l'osservatoriu, hà dettu recentemente à NewScientist chì parlendu di "caccia" egzoplanetama piuttostu di "cuglià" elli.

Scuprite i segni di vita

U metudu di transitu dice pocu di u pianeta stessu. Pudete aduprà per determinà a so dimensione è a distanza da a stella. Un metudu di misurà a velocità radiale pò aiutà à determinà a so massa. A cumminazzioni di i dui metudi permette di calculà a densità. Pudete piglià un ochju più vicinu exoplaneta? Risulta chì hè. A NASA hà digià vistu pianeti megliu cum'è Kepler-7b, per quale i telescopi Kepler è Spitzer anu cartografiatu i nuvuli in l'atmosfera.

7. Prima maghjina da Gemini Planet Imager - Beta Pictoris b system

Hè risultatu chì stu pianeta hè troppu caldu per e forme di vita cunnisciute da noi. Ci hè calda da 816 à 982 ° C. In ogni casu, u fattu stessu di una descrizzione cusì dettagliata di questu hè un grande passu avanti, postu chì si parla di un mondu chì hè à centu anni luce da noi.

L'ottica adattativa, chì hè aduprata in l'astronomia per eliminà i disturbi causati da vibrazioni atmosferiche, serà ancu utile.

U so usu hè di cuntrullà u telescopiu cù l'urdinatore per evità distorsioni lucali di u specchiu (in l'ordine di uni pochi micrometri), correggendu cusì errori in l'imaghjini resultanti.

Hè cusì chì u Gemini Planet Imager (GPI) situatu in Cile travaglia. U strumentu hè statu lanciatu prima in nuvembre 2013. GPI usa detectori infrarossi, è sò abbastanza putenti per detectà u spettru luminosu di l'uggetti scuri è distanti quant'è sò. egzoplaneta.

Grazie à questu, serà pussibule amparà più nantu à a so cumpusizioni. U pianeta Beta Pictoris b (7) hè statu sceltu cum'è unu di i primi miri di osservazione. In questu casu, u GPI travaglia cum'è un coronagraph sulari, vale à dì, copre u discu di una stella distante per vede a luminosità di un pianeta vicinu.

Hè stata cù l'aiutu di l'ottica adattativa chì l'Osservatoriu Palomar in San Diego, California hà scupertu pianeti in u quadruple sistema stella 30 Ari in a custellazione Aries (8), à 136 anni luce da a Terra.

Per riferimentu, u primu pianeta in un sistema di quattru stelle cusì esoticu, KIC 4862625, hè statu scupertu in u 2013 da l'astrònomu dilettanti chì analizzanu i dati di Kepler.

Questu solu mostra chì questu ùn hè micca un fenomenu sanu raru, è i sistemi quadruple custituiscenu un quintu di e stelle cunnisciute simili à u sole (9). A chjave per osservà "segni di vita" hè a luce da una stella chì orbita u pianeta.

Luce chì passa per l'atmosfera egzoplaneta lascia una traccia specifica chì pò esse misurata da a Terra da metudi spettroscopichi, i.e. analisi di a radiazione emessa, assorbita o spargugliata da un oggettu fisicu. Un approcciu simili pò esse usatu per studià e superfici di exoplanets. Tuttavia, ci hè una cundizione. A superficia di u pianeta deve assorbe o sparghje a luce abbastanza.

I pianeti evaporanti, vale à dì, i pianeti chì i so strati suprani flutteranu in una grande nuvola di polvera, sò boni candidati. Comu si trova, pudemu ancu ricunnosce cose cum'è a nuvola in un pianeta da una distanza. L'esistenza di un densu velu di nuvole intornu exoplaneta GJ 436b è GJ 1214b sò stati deduti da l'analisi spettroscopica di a luce da e so stelle parenti.

I dui pianeti sò classificati cum'è "super-Terra". GJ 436b si trova à 36 anni luce da a Terra in a custellazione di Leo. GJ 1214b hè in a custellazione Ofiucu, à 40 anni luce di distanza. U primu hè simile in grandezza à Nettuno, ma assai più vicinu à a so stella chè u pianeta cunnisciutu da u sistema sulari. U sicondu hè più chjucu di Nettunu, ma assai più grande di a Terra.

9. Visione di u mondu in un sistema di stella triple

E cose europee succederanu

L'Agenzia Spaziale (ESA) travaglia oghje nantu à un satellitu chì u so compitu hè di caratterizà accuratamente è amparà e strutture digià cunnisciute. exoplaneta (CHEOPS). U lanciamentu di sta missione hè annunziatu per 2017. A NASA, à u turnu, vole mandà u satellitu TESS sopra citatu in u spaziu in u stessu annu, chì serà focu principarmenti nantu à a ricerca di pianeti terrestri, circa 500 XNUMX. stelle più vicine à noi.

10. Una di e visualizazioni di u telescopiu James Webb

U pianu hè di scopre almenu trè centu pianeti "seconda Terra". E duie missioni sò basate nantu à u metudu di transitu. In February 2014, l'Agenzia Spaziale Europea appruva a missione PLATO.

Sicondu u pianu attuale, duverebbe principià in 2024 è cercà pianeti rocciosi cù cuntenutu d'acqua. Queste osservazioni ponu permette - in a listessa manera chì i dati di Kepler sò stati utilizati per questu - per circà ancu exomoons.

A sensibilità di PLATO serà paragunabile à quella di u telescopiu Kepler. L'ESA europea hà sviluppatu u prugramma Darwin parechji anni fà. A NASA hà avutu un "trovatore di pianeti" simili - TPF (Terrestrial Planet Finder).

L'obiettivu di i dui prughjetti era di studià i pianeti simili à a Terra in quantu à a prisenza di gasi in l'atmosfera, chì signalanu cundizioni favurevuli per a vita. Tramindui includenu l'idee audaci di creà una reta di telescopi spaziali chì cullaburanu in a ricerca di quelli simili à a Terra. exoplaneta.

Tuttavia, deci anni fà, sti tecnulugii ùn sò micca abbastanza sviluppati, è i prugrammi sò stati ridotti. Fortunatamente, micca tuttu hè andatu persu. Arricchiti da l'esperienza di a NASA è l'ESA, sò attualmente travagliendu inseme nantu à u telescopiu spaziale James Webb, chì deve esse lanciatu in u spaziu in 2018 (10). Grazie à un grande specchiu di 6,5 metri, serà pussibule studià l'atmosfera di i grandi pianeti.

Questu permetterà à l'astrònomu di detectà tracce chimiche di ossigenu è metanu. Avemu digià riceve infurmazione specifica nantu à l'atmosfera di l'exoplanets - u prossimu passu in a raffinazione di a cunniscenza di sti mondi distanti. Diversi squadre sò travagliendu in a NASA nantu à più ricerche in questu settore. Un tali menu cunnisciutu è sempre in i so primi stadi hè Starshade.

Parlemu di l'ombra di a luce di una stella cù qualcosa cum'è un parapluie, à a periferia di quale i pianeti puderanu esse osservati. Analizendu e lunghezze d'onda, puderia esse determinate i cumpunenti di a so atmosfera. A NASA valuterà u prughjettu questu annu o dopu è decide se a missione vale a pena. Se a missione Starshade hè lanciata, succederà in 2022.

Exo-lune aspettanu in l'ale exoplaneta L'astrònomi cercanu ancu exo-lune - quelli chì anu una probabilità ancu più bona di avè vita chè i pianeti chì orbitanu. Tradizionalmente, l'astrònomu sò interessate in i zoni di vita (ecosferi) in i sistemi stellari. Tuttavia, l'exomoons complicanu sta stampa simplice. A radiazione solare ùn hè micca l'unicu modu per mantene u calore.

U pianeta di casa pò dà à a luna energia supplementu per a compressione gravitazionale è l'allungamentu, un prucessu chjamatu riscaldamentu di marea. Questu permette à a Luna fora di a so zona di vita per mantene u calore quantu hè necessariu per sustene l'acqua liquida. Stu fenominu almenu duppia a dimensione di a zona di vita. A luna Europa, per esempiu, sperimenta u forte campu gravitazionale di Jupiter.

Questu mantene l'oceani ghiacciati fluidi. Unu di i metudi di rilevazione exoplaneta A microlensing hè basatu annantu à u fenomenu di curvatura di a luce sottu l'influenza di a gravità quandu un ughjettu passa trà noi è una stella distante. A so gravità focalizeghja a luce cum'è una lenti, è a luminosità di a stella aumenta periodicamente. Durante l'osservazioni recenti cù u telescopiu MOA-II in Nova Zelanda, l'astrònomu anu nutatu un forte aumentu di a luminosità di a stella, seguita una ora dopu da un altru aumentu più debule.

In cunseguenza, un ughjettu grande cù un accumpagnamentu più chjucu deve esse passatu davanti à u discu stella. U rapportu di massa misurata di i dui ogetti era circa 2000: 1. Sicondu certi astrònomu, a luna chì l'accompagna pò marcà a so prisenza facendu chì u pianeta s'imbulighja ligeramente. In pratica, questu significa chì u transitu di u pianeta pò esse ritardatu o acceleratu più di ciò chì hè previstu.

Forse ci hè ancu una diminuzione addiziale di a luminosità di a stella per via di a Luna stessa? Comu parte di u prugramma Hunt for Exmoons with Kepler (HEK), una squadra di circadori hà sceltu 250 exoplanets per studià i satelliti. U travagliu hè lentu è tedioso per analizà ogni pianeta in turnu cù prugrammi di computer chì puderanu detectà deviazioni è cambiamenti supplementari in a luminosità.

I scientisti anu analizatu diciassette pianeti in dui anni. Allora a caccia per a prima exomoon cunfirmata puderia piglià qualchì tempu. In ogni casu, quandu un metudu appropritatu hè infine sviluppatu, i so numeri ponu superà rapidamente i pianeti. Dopu tuttu, in u nostru sistema solare ci sò solu ottu pianeti è quant'è 145 lune (è 28 più aspettanu a cunferma). Comu pudete vede, questu multiplica u numeru di mondi da centinaie di miliardi à centinaie di più.