po nespočet generací se lidské bytosti dívaly na noční oblohu a přemýšlely, zda jsou ve vesmíru samy. S objevem dalších planet v naší sluneční soustavě, skutečným rozsahem galaxie Mléčné dráhy a dalších galaxií mimo naši vlastní se tato otázka prohloubila a stala se hlubší.

A vzhledem k tomu, že astronomové a vědci již dlouho podezření, že dalších hvězdných systémů v naší galaxii a ve Vesmíru na orbitě planety jejich vlastní, pouze bylo v posledních několika desetiletích, že žádné nebyly pozorovány. Postupem času se metody detekce těchto „extrasolárních planet“zlepšily a seznam těch, jejichž existence byla potvrzena, se odpovídajícím způsobem rozrostl (přes 4000 a počítání!)

definice:

extrasolární planeta (aka. exoplaneta) je planeta, která obíhá kolem hvězdy (tj. je součástí sluneční soustavy) jiné než naše vlastní. Naše Sluneční soustava je pouze jedna z miliard a mnoho z nich má s největší pravděpodobností svůj vlastní systém planet. Již v šestnáctém století existovali astronomové, kteří předpokládali existenci extrasolárních planet.

první písemná zmínka o italský filozof Giordano Bruno, časný zastánce Koperníka teorie. Kromě toho podporuje myšlenku, že Země a ostatní planety obíhají kolem Slunce (heliocentrism), předložil názor, že pevné hvězdy jsou podobné Slunci a jsou také doprovázeny planety.

v osmnáctém století učinil Isaac Newton podobný návrh v sekci „General Scholium“, která uzavírá jeho Principia. Při srovnání se slunečními planetami napsal: „a pokud jsou pevné hvězdy středy podobných systémů, budou všechny konstruovány podle podobného designu a podléhají nadvládě jednoho.“

od Newtonovy doby byly učiněny různé objevy, ale všechny byly vědeckou komunitou odmítnuty jako falešně pozitivní. V 80. letech skupina astronomů tvrdila, že identifikovali některé extrasolární planety v blízkých hvězdných systémech, ale nebyli schopni potvrdit svou existenci až o několik let později.

první objevy:

jedním z důvodů, proč jsou extrasolární planety tak obtížně detekovatelné, je to, že jsou dokonce slabší než hvězdy, které obíhají. Tyto hvězdy navíc vydávají světlo, které „vyplavuje“ planety-tj. zakrývá je před přímým pozorováním. V důsledku toho byl první objev proveden až v roce 1992 astronomy Aleksander Wolszczan a Dale Frail.

Pomocí Arecibo Observatory v Puerto Rico, páru pozorováno několik suchozemských-hmotnost planety obíhající pulsar PSR B1257+12. Teprve v roce 1995 bylo provedeno první potvrzení exoplanety kolem hvězdy hlavní sekvence. V tomto případě byla pozorovaná planeta 51 Pegasi b, obří planeta nalezená na čtyřdenní oběžné dráze kolem hvězdy podobné Slunci 51 Pegasi(přibližně 51 světelných let od našeho Slunce).

zpočátku byla většina detekovaných planet plynovými obry podobnými nebo většími než Jupiter – což vedlo k vytvoření termínu „Super-Jupiter“. Zdaleka naznačuje, že plynní obři byli více společného, než rocky (tj. „Země“), planety, tyto nálezy byly jednoduše vzhledem ke skutečnosti, že planety velikosti Jupiteru jsou prostě jednodušší zjistit, protože na jejich velikost.

Keplerova mise:

pojmenovaná podle renesančního astronoma Johannese Keplera byla kosmická observatoř Kepler zahájena NASA 7. března 2009 za účelem objevování planet podobných Zemi obíhajících kolem jiných hvězd. Jako součást NASA Discovery Program, série relativně low-cost projektů zaměřených na vědecký výzkum, Keplerova mise bylo najít důkazy o extrasolárních planet a odhadnout, kolik hvězd v naší galaxii mají planetární systémy.

Spoléhat na Tranzitní Metodou detekce (viz níže), Kepler je jediným používá fotometr neustále monitorovat jas více než 145,000 hlavní posloupnosti hvězdy v pevné zorné pole. Tato data pak byla přenášena zpět na Zemi, kde byla analyzována vědci, aby podívejte se na jakékoliv známky periodické stmívání způsobené extrasolární planety tranzitující (potkávací) před jejich mateřské hvězdy.

původní plánovaná životnost mise Kepler byl 3,5 let, ale větší-než-očekávané výsledky vedly k poslání být prodloužena. V roce 2012 měla mise trvat až do roku 2016, ale to se změnilo kvůli selhání dvou reakčních kol kosmické lodi – která se používají k nasměrování kosmické lodi. To znemožnilo shromažďování vědeckých údajů a ohrožovalo pokračování mise.

15. srpna 2013 NASA oznámila, že se vzdala pokusu o opravu dvou neúspěšných reakčních kol a podle toho upravila misi. Spíše než šrot Kepler, NASA navrhla změnit misi na využití Kepler k detekci obyvatelných planet kolem menších, stmívajících červených trpasličích hvězd. Tento návrh, který se stal známým jako k2 „druhé světlo“, byl schválen 16.května 2014.

mise K2 (která trvala až do ) se více zaměřila na jasnější hvězdy (jako jsou hvězdy třídy G a k). Únor 6., 2021, astronomové potvrdili přítomnost 4,341 exoplanet v 3,216 planetárních systémů, z nichž většina byly nalezeny pomocí dat z Keplera. Vesmírná sonda pozorovala v průběhu svých primárních a K2 misí přes 530 506 hvězd.

V listopadu 2013, astronomové uvádí (na základě Kepler space mission data), že 1 z 5 hvězd v Mléčné dráze by mohlo mít planety velikosti Země obíhající v jejich obytné zóny – mezi 40 a 80 miliard. Dále odhadovali, že 7 až 15% těchto planet (v průměru 5, 6 miliardy) obíhá kolem hvězd podobných Slunci-aka. hlavní sekvence g-typ žlutých trpaslíků.

Obyvatelné Planety:

první exoplanety potvrzena Kepler mít průměrnou orbitální vzdálenosti, který se umístil v rámci své hvězdy obyvatelné zóně Kepler-22b. Tato planeta se nachází asi 600 světelných let od Země v souhvězdí Labutě a byl poprvé pozorován dne 12. Května 2009, a pak potvrdil na Prosinec 5, 2011. Na základě všech získaných údajů, vědci se domnívají, že tento svět je zhruba 2,4 krát poloměr Země a buď se oceány nebo vodnaté vnějšího pláště.

objev exoplanet také zesílil zájem o hledání mimozemského života, zejména těch, které obíhají v obyvatelné zóně hostitelské hvězdy. Také známý jako „obyvatelné zóně“, to je oblast sluneční soustavy, kde jsou podmínky dostatečně teplý (ale ne příliš teplé), takže je možné, že kapalná voda (a tedy život) existovat na povrchu planety.

před nasazením Kepleru spadala drtivá většina potvrzených exoplanet do kategorie Jupiteru velikosti nebo větší. Nicméně, v průběhu své mise Kepler podařilo identifikovat více než 6000 možných uchazečů, mnoho z nich spadající do kategorie Země-size nebo „Super-Země“ velikost. Mnohé z nich se nacházejí v obyvatelné zóně jejich mateřských hvězd a některé dokonce kolem hvězd podobných Slunci.

podle studie, kterou provedla NASA Ames Research Center, analýza Kepler údaje naznačují, že asi 24% M-class hvězdy mohou harbor potenciálně obyvatelné, planet velikosti Země (tj. ty, které jsou menší než 1,6 krát poloměr Země). Na základě počtu hvězd třídy M v galaxii, to samo o sobě představuje asi 10 miliard potenciálně obyvatelných, světy podobné Zemi.

Mezitím, analýzy K2 fáze naznačují, že o jednu čtvrtinu větší hvězdy průzkumu může také mít Země velikosti planet obíhající v jejich obytných zónách. Dohromady hvězdy pozorované Keplerem tvoří asi 70% těch, které se nacházejí v Mléčné dráze. Dá se tedy odhadnout, že jen v naší galaxii jsou doslova desítky miliard potenciálně obyvatelných planet.

Detekce Metody:

Zatímco některé exoplanety byly pozorovány přímo dalekohledy (proces známý jako „Direct Imaging“), drtivá většina byla zjištěna pomocí nepřímé metody jako tranzitní metodou a radiální rychlost metody. V případě tranzitní metody (aka. Tranzitní fotometrie), planeta je pozorována při překročení cesty (tj. tranzitu) před diskem své mateřské hvězdy.

Když k tomu dojde, pozorovaný jas hvězdy klesne o malé množství. To může být použito k určení poloměru planety a někdy může umožnit zkoumání atmosféry planety pomocí spektroskopie. Trpí však také značnou mírou falešných pozitiv a vyžaduje, aby se část oběžné dráhy planety protínala s přímkou mezi hostitelskou hvězdou a zemí.

v důsledku toho je obvykle považováno za nezbytné potvrzení jinou metodou. Přesto zůstává nejpoužívanější metodou a je zodpovědná za více objevů exoplanet než všechny ostatní metody dohromady. Keplerův vesmírný dalekohled i TESS byly speciálně navrženy pro provádění tohoto druhu fotometrie (viz výše).

Radiální Rychlosti (nebo Dopplerova Metoda) zahrnuje měření radiální rychlosti hvězdy – tj. rychlost, s jakou se pohybuje směrem k nebo pryč od Země. Je prostředkem pro zjišťování planety, protože, jak planety obíhají hvězdu, budou mít gravitační vliv, který způsobuje samotná hvězda se pohybovat ve své vlastní malé oběžné dráze kolem systému těžiště. Tato metoda má tu výhodu, že je použitelná pro hvězdy se širokou škálou charakteristik.

jednou z jeho nevýhod je však to, že nemůže určit skutečnou hmotnost planety, ale může nastavit pouze dolní hranici této hmotnosti. Zůstává druhou nejúčinnější technikou používanou lovci exoplanet. Jiné metody zahrnují Transit Timing Variation (TTV) a gravitační mikročočky. Bývalý spoléhá na měření odchylek v době tranzitu na jedné planety na určení existence druhých.

Tato metoda je účinná při určení existence více tranzitující planety v jednom systému, ale vyžaduje existenci alespoň jednoho už být potvrzena. V jiné formě metody, načasování zatmění v zatmění binární hvězdy může odhalit vnější planetu, která obíhá obě hvězdy. Od února 2020 bylo touto metodou nalezeno 21 planet, zatímco mnoho dalších bylo potvrzeno.

v případě gravitačního mikročočky se to týká účinku gravitačního pole hvězdy, které působí jako čočka pro zvětšení světla vzdálené hvězdy na pozadí. Planety obíhající kolem této hvězdy mohou v průběhu času způsobit detekovatelné anomálie ve zvětšení, což naznačuje jejich přítomnost. Tato technika je účinná při detekci hvězd, které mají širší oběžné dráhy (1-10 AUs) od hvězd podobných Slunci.

Další metody existují, a – samostatně nebo v kombinaci – povoleno pro zjišťování a potvrzování přes čtyři tisíce exoplanet, zatímco další 5,742 kandidáti čekají na potvrzení. Z těchto, 1473 (34%) byli plynní obři srovnatelné s Neptunem (Neptun-like), zatímco 1359 (31%) byli plynní obři srovnatelné s Jupiterem (Jupiter-like).

Další 1340 (31%) byly terestrické planety, které jsou několikrát hmotnější než Země (Super-Zemí), zatímco 163 byly srovnatelné Země z hlediska velikosti a hmotnosti (4%). Bylo zjištěno a potvrzeno dalších 6 exoplanet, které zůstávají nezařazené.

Nejblíže k Zemi

Na 24. srpna, 2016, ESO potvrdil existenci Země-velké skalnaté exoplanety obíhající Proxima Centauri, M-typ (červený trpaslík), hvězda se nachází na 4,25 světelných let daleko. Díky tomu je tento konkrétní exoplanet, známý jako Proxima b, nejbližší exoplanetou k zemi. Stejně důležitá je skutečnost, že se předpokládá, že obíhá v obytné zóně Proxima Centauri.

objev byl učiněn na Světle Červenou Tečku kampaně a tým astronomů pod vedením Dr. Guillem Anglada-Escudé z Queen Mary University of London. Na základě pozorování provedených pomocí high Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) a ultrafialových a vizuálních Echelle (UVE) spektrografů na observatoři La Silla ESO a Very Large Telescope.

na Základě dat získaných Světle Červená Tečka kampaň a následné pozorování, Proxima b se odhaduje na 1,2 krát hmotnější než Země a mezi jedním a 1,3 krát jeho velikost. Obíhá svou mateřskou hvězdu ve vzdálenosti zhruba 0,05 AU (7,5 milionu km; 4,6 milionu) a dokončení jedné oběžné dráhy trvá pouhých 11,2 dne. Jako mnoho skalnatých planet obíhajících kolem hvězd typu M, Proxima b je považována za tidálně uzamčenou.

vzhledem k slabé povaze hvězd typu M a jejich tendenci produkovat silné erupce není jasné, zda by Proxima b mohla v průběhu času udržovat atmosféru a kapalnou vodu na svém povrchu. Více studií a klimatických modelů byly provedeny k určení pravděpodobnosti Proxima b je schopen podporovat život, ale žádný vědecký konsenzus.

Na jednu stranu, několik studií k závěru, že sluneční aktivita od své hostitelské hvězdy by nevyhnutelně pás Proxima b jeho atmosféru a ozařování povrchu. Mezitím další výzkum a modelování zjistily, že pokud má Proxima b magnetické pole, hustou atmosféru a dostatek povrchové vody a oblačnosti, šance, že bude obyvatelná, jsou povzbudivé.

V lednu 2020, INAF-vedl tým astronomů oznámil detekci případné druhé planety kolem Proxima Centauri (pomocí měření Radiální Rychlosti). Podle výzkumného týmu na papír, jejich měření ukázala přítomnost mini-Neptun (Proxima c) obíhá kolem své mateřské hvězdy ve vzdálenosti 1,5 AU (~224.4 milionů km; ~139.4 milionů km).

Do června 2020, tým astronomů z University of Texas‘ McDonald Observatory používá radiální rychlosti měření pomocí Hubbleova (před 25 lety), aby se potvrdila přítomnost Proxima c. Jejich výzkum také kladen přísnější omezení na hmotnost planety a oběžnou dobu, která se nyní odhaduje na 0.8 Jupiterových hmot a ~1900 dní.

V prosinci roku 2020, astronomové v Parkes radio telescope v Austrálii oznámila, detekce „dráždivý“ radiový signál přicházející ze směru z Proxima Centauri. Signál byl zachycen mezi dubnem a květnem 2019 jako součást průlomové pozorovací kampaně. Tento signál, průlomový Listen Candidate 1 (BLC1), trval 30 hodin a vykazoval řadu zvědavých funkcí.

například, signál byl velmi ostrý úzkopásmová emise – na 982 megahertz (MHz) – to se zdá být prochází posun ve frekvenci (aka. Doppler). Podle různých astrofyziků je to v souladu s pohyblivým zdrojem (tj. Vědecká komunita však od té doby oznámila, že signál pravděpodobně nebude nic jiného než výsledek přírodních jevů.

aktuální mise

18. dubna 2018 NASA vypustila do vesmíru družici Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Tato mise účinně zachytila stopu, kterou Kepler spustil, pomocí stejné metody, ale vynikajících nástrojů pro sledování tisíců hvězd současně. Tess je vybaven čtyřmi širokoúhlými dalekohledy a přidruženými detektory zařízení CCD (charge-coupled device) a v současné době provádí první průzkum exoplanety na celém nebi.

TESS primární mise trvala dva roky – oficiálně končí dne 5. července 2020 – následuje NASA oznámil 27-měsíc prodloužení na 12. srpna. Za první rok své Prodloužené Misi, TESS bude znovu pozorovat jižní ekliptiky polokouli (což je sledována během své primární mise) a další 15 měsíců sledování umění severní ekliptiky polokouli a ~60% ekliptiky.

Během své primární mise, TESS naskenované o 75% oblohy a zkoumal 200,000 z nejjasnějších hvězd v blízkosti Slunce pro znamení tranzitující exoplanety. Únor 6., 2021, TESS mise byla zjištěna celkem 2,487 exoplanet a potvrdil, 107, od suchozemských kandidátů na super-Jupiter.

kromě toho, Evropské Kosmické Agentury (ESA) Gaia Observatoř nadále sledovat přesné pozice, správné pohyby a dráhy více než 1 miliardy hvězd, planet, komet, asteroidů a kvasary. Tato mise byla zahájena v roce 2013 (ve stejném roce, kdy odešel vesmírný dalekohled ESA Herschel) a její primární mise měla trvat pět let.

V současné době je Gaia v rozšířené části své mise, která bude trvat do 31. Prosince 2022, ačkoli se očekává, že obdrží další prodloužení do 31. Prosince 2025. K dnešnímu dni, mise byla v nepřetržitém provozu po dobu 7 let, 1 měsíc a 18 dní, a bude i nadále mapu vesmíru pro dobro vytvořit největší a nejpřesnější 3D prostoru katalog kdy udělal.

Další exoplaneta-lovecké mise dohlíží ESA je Charakterizaci Exoplanet Satellite (CHEOPS), která byla zahájena na Dec. 18., 2019, a je první malou třídou mise v programu esa Cosmic Vision science. Od nynějška do konce své primární mise (naplánované na polovinu roku 2023) bude CHEOPS studovat známé exoplanety, aby získal přesnější odhady jejich hmotnosti, hustoty, složení a formace.

a samozřejmě je tu ctihodný Hubbleův vesmírný dalekohled, který zůstal v provozu více než 30 let! Kromě toho, aby provést zásadní objevy, které změnily naše vnímání světa kolem nás (např. měření rychlosti kosmické expanze, což vede k teorii Temné Energie), Hubble má také hrál důležitou roli v detekci a charakterizaci exoplanet.

například na počátku svého poslání Hubble detekoval disky trosek kolem vzdálených hvězd (z nichž se tvoří planety), stejně jako planetární systémy, které byly v procesu formování. Mezitím, v archivech Hubbleova minulých pozorování umožnila astronomům se vrátit a najít důkazy o planetách dělat přechody před jejich hvězdy, stejně jako poskytnout spektra, které umožnily charakterizaci exoplanet atmosfér. hubbleovo mnohaleté pozorování také pomohlo astronomům dozvědět se o rozmanitosti exoplanet a stanovit současnou metodu pro jejich klasifikaci. Na vrcholu toho všeho, Hubble naučil astronomy hodně o rozmanitosti mateřských hvězd a o tom, jak jejich vlastnosti mohou ovlivnit obyvatelnost planety.

Budoucí Mise

V příštích letech, několik příští generace kosmických dalekohledů bude poslán do vesmíru na podporu v probíhající lov na obyvatelné exoplanety. 31. října 2021 bude dlouho očekávaný vesmírný dalekohled NASA James Webb (JWST) spuštěn na svou pozici v bodě Slunce-Země L2 Lagrange. Tato mise bude dosud největším a nejdokonalejším vesmírným dalekohledem a bude muset projít složitou fází nasazení, jakmile bude na místě.

pomocí vysoce sofistikované infračervené (IR) sady a koronografů blokujících světlo bude JWST schopen detekovat exoplanety s nižší hmotností, které obíhají blíže k jejich hvězdám. To je místo, kde se očekává, že většina skalních planet podobných Zemi, které obíhají v obyvatelné zóně hvězdy (a jsou proto považovány za „potenciálně obyvatelné“).

dosud existující vesmírné dalekohledy nemají rozlišení ani citlivost na studium těchto planet přímým zobrazováním. Stávající dalekohledy také nebyly schopny získat spektra z menších skalnatých planet, když procházejí před svými hvězdami. Nicméně, JWST nástroje bude schopen určit chemické složení atmosfér exoplanet zkoumáním, které IR vlnové délky jsou absorbovány a/nebo vyzařoval.

je zde také kosmický dalekohled Nancy Grace Roman, nástupnická mise přezdívaná „Matka Hubblea“.“Česání a 2.4 metr (ft) primární zrcadlo s přístrojovou ir kamerou s širokým polem, koronografem, spektrometrem a velkým zorným polem bude Římský kosmický dalekohled schopen přinést stejnou ostrost obrazu Hubble do oblasti oblohy 100krát větší.

ESA je také připravuje sérii next-generation observatoří, jako Planetární Tranzity a Oscilace hvězd (PLATO) kosmického dalekohledu. Tato mise bude pozorovat až jeden milion hvězd pro planetární tranzity, pokusí se charakterizovat jejich atmosféru a charakterizovat hvězdy měřením jejich oscilací. Bude to třetí mise střední třídy v programu Cosmic Vision ESA a je naplánováno spuštění někdy v roce 2022.

poté bude následovat čtvrtá mise Cosmic Vision, známá jako atmosférický dálkový průzkum infračerveného exoplanetu (ARIEL). Tato mise, která začne někdy v roce 2029, bude dodržovat alespoň 1000 známých exoplanet, jako jsou tranzitní před jejich hvězdy studovat a charakterizovat složení a termální struktury jejich atmosfér.

je tu celý vesmír světů tam objevit, a my jsme sotva poškrábal povrch!

vesmír má dnes mnoho zajímavých článků o exoplanetách. Zde je to, co znamená „Earthlike“ dokonce & mělo by to platit pro Proxima Centauri b?, Se zaměřením na kandidáty „druhé země“ v katalogu Kepler, nová technika k nalezení exoplanet podobných Zemi, potenciálně obyvatelná Exoplaneta potvrzená kolem nejbližší hvězdy!, Planetární Index Obyvatelnosti Navrhuje Méně“ Zaměřený Na Zemi “ Při Hledání Života, Obyvatelné Exoplanety Podobné Zemi By Mohly Být Blíže, Než Si Myslíme.

Další informace naleznete na domovské stránce Keplera v NASA. Zajímavá je také stránka planetární společnosti o exoplanetách, stejně jako archiv exoplanet NASA-který je udržován pomocí Caltech.

Astronomy Cast má epizodu na toto téma-Epizoda 2: Hledání jiných světů.