de nenumărate generații, ființele umane au privit cerul nopții și s-au întrebat dacă sunt singure în univers. Odată cu descoperirea altor planete din sistemul nostru Solar, adevărata întindere a galaxiei Calea Lactee și a altor galaxii dincolo de a noastră, această întrebare s-a adâncit și a devenit mai profundă.și în timp ce astronomii și oamenii de știință au suspectat de mult că alte sisteme stelare din galaxia noastră și din Univers au orbitat planete proprii, doar în ultimele decenii au fost observate. De-a lungul timpului, metodele de detectare a acestor „planete extrasolare” s-au îmbunătățit, iar lista celor a căror existență a fost confirmată a crescut în consecință (peste 4000 și numărare!)

definiție:

o planetă extrasolară (aka. exoplanetă) este o planetă care orbitează o stea (adică face parte dintr-un sistem solar), altul decât al nostru. Sistemul nostru Solar este doar unul dintre miliarde și multe dintre ele au cel mai probabil propriul lor sistem de planete. Încă din secolul al XVI-lea, au existat astronomi care au emis ipoteza existenței planetelor extrasolare.

prima mențiune înregistrată a fost făcută de filosoful Italian Giordano Bruno, un susținător timpuriu al teoriei copernicane. Pe lângă faptul că susține ideea că Pământul și alte planete orbitează Soarele (heliocentrism), el a prezentat opinia că stelele fixe sunt similare cu Soarele și sunt, de asemenea, însoțite de planete.în secolul al XVIII-lea, Isaac Newton a făcut o sugestie similară în secțiunea „General Scholium” care încheie Principia sa. Făcând o comparație cu planetele soarelui, el a scris „și dacă stelele fixe sunt centrele unor sisteme similare, toate vor fi construite după un design similar și supuse stăpânirii unuia.”

de pe vremea lui Newton, au fost făcute diverse afirmații de descoperire, dar toate au fost respinse de comunitatea științifică ca fiind false pozitive. În anii 1980, un grup de astronomi au susținut că au identificat unele planete extrasolare în sistemele stelare din apropiere, dar nu au putut confirma existența lor decât ani mai târziu.

primele descoperiri:

unul dintre motivele pentru care planetele extrasolare sunt atât de dificil de detectat este că sunt chiar mai slabe decât stelele pe care le orbitează. În plus, aceste stele emană lumină care „spală” planetele – adică le ascunde de observarea directă. Drept urmare, prima descoperire nu a fost făcută decât în 1992 de astronomii Aleksander Wolszczan și Dale Frail.

folosind Observatorul Arecibo din Puerto Rico, perechea a observat mai multe planete cu masă terestră care orbitează pulsarul PSR B1257+12. Abia în 1995 a fost făcută prima confirmare a exoplanetei în jurul unei stele de secvență principală. În acest caz, planeta observată a fost 51 Pegasi b, o planetă uriașă găsită pe o orbită de patru zile în jurul stelei asemănătoare Soarelui 51 Pegasi (aproximativ 51 de ani lumină de la Soarele nostru).

inițial, majoritatea planetelor detectate erau giganți gazoși asemănători sau mai mari decât Jupiter – ceea ce a dus la inventarea termenului „Super-Jupiter”. Departe de a sugera că giganții gazoși erau mai obișnuiți decât planetele stâncoase (adică „asemănătoare Pământului”), aceste descoperiri s-au datorat pur și simplu faptului că planetele de dimensiunea lui Jupiter sunt pur și simplu mai ușor de detectat din cauza dimensiunii lor.

misiunea Kepler:

numit după astronomul renascentist Johannes Kepler, Observatorul spațial Kepler a fost lansat de NASA pe 7 martie 2009 cu scopul de a descoperi planete asemănătoare Pământului care orbitează alte stele. Ca parte a programului NASA Discovery, o serie de proiecte relativ ieftine axate pe cercetarea științifică, misiunea lui Kepler a fost să găsească dovezi ale planetelor extrasolare și să estimeze câte stele din galaxia noastră au sisteme planetare.bazându-se pe metoda de detectare a tranzitului (vezi mai jos), talpa lui Kepler a folosit un fotometru pentru a monitoriza continuu luminozitatea a peste 145.000 de stele de secvență principală într-un câmp vizual fix. Aceste date au fost apoi transmise înapoi pe Pământ, unde au fost analizate de oamenii de știință pentru a căuta orice semne de întunecare periodică cauzate de planetele extrasolare care tranzitează (trec) în fața stelei gazdă.

durata inițială de viață planificată a misiunii Kepler a fost de 3,5 ani, dar rezultatele mai mari decât cele așteptate au dus la extinderea misiunii. În 2012, misiunea era de așteptat să dureze până în 2016, dar acest lucru s – a schimbat din cauza eșecului a două dintre roțile de reacție ale navei spațiale-care sunt utilizate pentru indicarea navei spațiale. Acest lucru a dezactivat colectarea datelor științifice și a amenințat continuarea misiunii.pe 15 August 2013, NASA a anunțat că a renunțat la încercarea de a repara cele două roți de reacție eșuate și a modificat misiunea în consecință. Mai degrabă decât resturi Kepler, NASA a propus schimbarea misiunii la utilizarea Kepler pentru a detecta planete locuibile în jurul stelelor pitice roșii mai mici și mai slabe. Această propunere, care a devenit cunoscută sub numele de K2 „a doua lumină”, a fost aprobată pe 16 mai 2014.

misiunea K2 (care a durat până când ) s – a concentrat mai mult pe Stele mai strălucitoare (cum ar fi stelele din clasa G și K). Începând cu 6 februarie 2021, astronomii au confirmat prezența a 4.341 de exoplanete în 3.216 sisteme planetare, dintre care majoritatea au fost găsite folosind date de la Kepler. Cu toate acestea, sonda spațială a observat peste 530.506 stele în cursul misiunilor sale primare și K2.

în noiembrie 2013, astronomii au raportat (pe baza datelor misiunii spațiale Kepler) că 1 din 5 stele din Calea Lactee ar putea avea planete de dimensiunea Pământului care orbitează în zonele lor locuibile-între 40 și 80 de miliarde. Ei au estimat în continuare că 7 până la 15% din aceste planete (în medie 5,6 miliarde) orbitează stele asemănătoare Soarelui-aka. secvența principală G-tip pitici galbeni.

planete locuibile:

prima exoplanetă confirmată de Kepler să aibă o distanță orbitală medie care a plasat-o în zona locuibilă a stelei sale a fost Kepler-22b. această planetă este situată la aproximativ 600 de ani-lumină de pământ în constelația Cygnus și a fost observată pentru prima dată pe 12 Mai 2009, iar apoi confirmat pe 5 decembrie 2011. Pe baza tuturor datelor obținute, oamenii de știință cred că această lume este de aproximativ 2,4 ori raza Pământului și are fie oceane, fie o coajă exterioară apoasă.descoperirea exoplanetelor a intensificat, de asemenea, interesul pentru căutarea vieții extraterestre, în special pentru cele care orbitează în zona locuibilă a stelei gazdă. Cunoscută și sub numele de „zona goldilocks”, aceasta este regiunea sistemului solar în care condițiile sunt suficient de calde (dar nu prea calde), astfel încât este posibil ca apa lichidă (și, prin urmare, viața) să existe pe suprafața planetei.

înainte de desfășurarea lui Kepler, marea majoritate a exoplanetelor confirmate au căzut în categoria de dimensiuni Jupiter sau mai mari. Cu toate acestea, pe parcursul misiunilor sale, Kepler a reușit să identifice peste 6000 de potențiali candidați, mulți dintre ei încadrându-se în categoriile de dimensiune a Pământului sau „super-Pământ”. Multe dintre acestea sunt situate în zona locuibilă a stelelor lor părinte, iar unele chiar în jurul stelelor asemănătoare Soarelui.conform unui studiu realizat de centrul de Cercetare Ames al NASA, analiza datelor misiunii Kepler a indicat că aproximativ 24% din stelele din clasa M pot adăposti planete potențial locuibile, de dimensiunea pământului (adică cele care sunt mai mici de 1,6 ori raza Pământului). Pe baza numărului de stele din clasa M din galaxie, aceasta reprezintă doar aproximativ 10 miliarde de lumi potențial locuibile, asemănătoare Pământului.

între timp, analizele fazei K2 sugerează că aproximativ un sfert din stelele mai mari chestionate pot avea, de asemenea, o planetă de dimensiunea Pământului care orbitează în zonele lor locuibile. Luate împreună, stelele observate de Kepler reprezintă aproximativ 70% din cele găsite în Calea Lactee. Deci, se poate estima că există literalmente zeci de miliarde de planete potențial locuibile numai în galaxia noastră.

metode de detectare:

în timp ce unele exoplanete au fost observate direct cu telescoape (un proces cunoscut sub numele de „imagistică directă”), marea majoritate au fost detectate prin metode indirecte, cum ar fi metoda de tranzit și metoda vitezei radiale. În cazul metodei de tranzit (aka. Fotometrie de tranzit), o planetă este observată atunci când traversează calea (adică tranzitează) în fața discului stelei sale părinte.

când se întâmplă acest lucru, luminozitatea observată a stelei scade cu o cantitate mică. Aceasta poate fi utilizată pentru a determina raza planetei și uneori poate permite investigarea atmosferei unei planete prin spectroscopie. Cu toate acestea, suferă și de o rată substanțială de fals pozitive și necesită ca o parte a orbitei planetei să se intersecteze cu o linie de vedere între steaua gazdă și pământ.

ca urmare, confirmarea de la o altă metodă este de obicei considerată necesară. Cu toate acestea, rămâne cea mai utilizată metodă și este responsabilă pentru mai multe descoperiri de exoplanetă decât toate celelalte metode combinate. Atât telescopul spațial Kepler, cât și Tess au fost concepute special pentru a efectua acest tip de fotometrie (vezi mai sus).

viteza radială (sau metoda Doppler) implică măsurarea vitezei radiale a stelei – adică viteza cu care se deplasează spre sau departe de pământ. Este un mijloc de detectare a planetelor, deoarece, pe măsură ce planetele orbitează o stea, ele exercită o influență gravitațională care determină steaua însăși să se miște în propria orbită mică în jurul centrului de masă al sistemului. Această metodă are avantajul de a fi aplicabilă stelelor cu o gamă largă de caracteristici. cu toate acestea, unul dintre dezavantajele sale este că nu poate determina masa reală a unei planete, ci poate stabili doar o limită inferioară a acelei mase. Rămâne a doua cea mai eficientă tehnică folosită de vânătorii de exoplanete. Alte metode includ variația temporizării tranzitului (TTV) și Microlensarea Gravitațională. Prima se bazează pe măsurarea variațiilor timpilor de tranzit pentru o planetă pentru a determina existența altora.

această metodă este eficientă în determinarea existenței mai multor planete tranzitante într-un singur sistem, dar necesită ca existența a cel puțin una să fie deja confirmată. Într-o altă formă a metodei, sincronizarea eclipselor într-o stea binară eclipsantă poate dezvălui o planetă exterioară care orbitează ambele stele. Începând cu februarie 2020, 21 de planete au fost găsite cu această metodă, în timp ce au fost confirmate mai multe.

În cazul Microlensării gravitaționale, aceasta se referă la efectul pe care îl poate avea câmpul gravitațional al unei stele, acționând ca o lentilă pentru a mări lumina unei stele de fundal îndepărtate. Planetele care orbitează această stea pot provoca anomalii detectabile în mărire în timp, indicând astfel prezența lor. Această tehnică este eficientă în detectarea stelelor care au orbite mai largi (1-10 AUs) de la stele asemănătoare Soarelui.

există alte metode și – singure sau în combinație – au permis detectarea și confirmarea a peste patru mii de exoplanete, în timp ce alți 5.742 de candidați așteaptă confirmarea. Dintre aceștia, 1473 (34%) au fost giganți gazoși comparabili cu Neptun (asemănător lui Neptun), în timp ce 1359 (31%) au fost giganți gazoși comparabili cu Jupiter (asemănător lui Jupiter).

alte 1340 (31%) au fost planete terestre care sunt de câteva ori mai masive decât Pământul (Super-Pământuri), în timp ce 163 au fost comparabile cu Pământul în ceea ce privește dimensiunea și masa (4%). Au fost detectate și confirmate alte 6 exoplanete care rămân neclasificate.

cel mai apropiat de pământ

pe 24 August 2016, ESO a confirmat existența unei exoplanete stâncoase de dimensiunea Pământului care orbitează Proxima Centauri, o stea de tip M (pitică roșie) situată la 4,25 ani lumină distanță. Acest lucru face ca această exoplanetă specială, cunoscută sub numele de Proxima b, să fie cea mai apropiată exoplanetă de pământ. La fel de important este faptul că se crede că orbitează în zona locuibilă a Proxima Centauri. descoperirea a fost făcută de campania Pale Red Dot și de o echipă de astronomi condusă de Dr.Guillem Anglada-Escud de la Universitatea Queen Mary din Londra. Pe baza observațiilor făcute cu ajutorul spectrografelor high Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) și Ultraviolet and Visual Echelle (UVE) de la Observatorul eso La Silla și Very Large Telescope.

pe baza datelor obținute prin campania Pale Red Dot și observațiile ulterioare, Proxima b este estimată a fi de 1,2 ori mai masivă decât Pământul și între una și 1,3 ori dimensiunea sa. Orbitează steaua mamă la o distanță de aproximativ 0,05 UA (7,5 milioane km; 4,6 milioane) și durează doar 11,2 zile pentru a finaliza o singură orbită. La fel ca multe planete stâncoase care orbitează stele de tip M, se crede că Proxima b este blocată în mod ordonat. având în vedere natura slabă a stelelor de tip M și tendința lor de a produce rachete puternice, nu este clar dacă Proxima b ar putea menține sau nu o atmosferă și apă lichidă pe suprafața sa în timp. Au fost efectuate mai multe studii și modele climatice pentru a determina probabilitatea ca Proxima b să poată susține viața, dar nu a apărut un consens științific.

pe de o parte, mai multe studii au concluzionat că activitatea de flacără solară de la steaua gazdă ar elimina în mod inevitabil Proxima b a atmosferei sale și ar iradia suprafața. Între timp, alte cercetări și modelare au descoperit că, dacă Proxima b are un câmp magnetic, o atmosferă densă și multă apă de suprafață și acoperire de nori, șansele ca acesta să fie locuibil sunt încurajatoare.

în ianuarie 2020, o echipă de astronomi condusă de INAF a anunțat posibila detectare a unei a doua planete în jurul Proxima Centauri (folosind măsurători de viteză radială). Conform lucrării echipei de cercetare, măsurătorile lor au indicat prezența unui mini-Neptun (Proxima c) care orbitează steaua sa mamă la o distanță de 1,5 UA (~224,4 milioane km; ~139,4 milioane mi).

până în iunie 2020, o echipă de astronomi de la Observatorul McDonald al Universității din Texas a folosit măsurătorile vitezei radiale colectate de Hubble (acum 25 de ani) pentru a confirma prezența Proxima c. cercetările lor au plasat, de asemenea, constrângeri mai stricte asupra masei și perioadei orbitale a planetei, care sunt acum estimate la 0.8 mase Jupiter și, respectiv, ~1900 de zile.

în decembrie 2020, astronomii de la radiotelescopul Parkes din Australia au anunțat detectarea unui semnal radio „tantalizant” provenind din direcția Proxima Centauri. Semnalul a fost preluat între aprilie și mai 2019 ca parte a unei campanii de observare Breakthrough Listen. Acest semnal, Breakthrough Listen Candidate 1 (BLC1), a durat 30 de ore și a arătat o serie de caracteristici curioase.

de exemplu, semnalul a fost o emisie de bandă îngustă extrem de ascuțită – la 982 megahertzi (MHz) – care părea să treacă printr-o schimbare a frecvenței (aka. Doppler shift). Potrivit diferiților astrofiziciști, acest lucru este în concordanță cu o sursă în mișcare (adică o planetă care orbitează steaua sa). Cu toate acestea, comunitatea științifică a anunțat de atunci că este puțin probabil ca semnalul să fie altceva decât rezultatul fenomenelor naturale.

misiunile actuale

pe 18 aprilie 2018, NASA a lansat satelitul Transiting Exoplanet Survey (Tess) în spațiu. Această misiune a preluat efectiv traseul aprins de Kepler, folosind aceeași metodă, dar instrumente superioare pentru a monitoriza simultan mii de stele. Echipat cu patru telescoape cu unghi larg și detectoare asociate cu dispozitive cuplate la Încărcare (CCD), TESS transportă în prezent primul sondaj spaceborne all-sky transiting exoplanet.

misiunea principală a lui TESS a durat doi ani – încheindu – se oficial pe 5 iulie 2020-urmată de NASA anunțând o prelungire de 27 de luni pe 12 August. Pentru primul an al misiunii sale extinse, TESS va observa din nou emisfera ecliptică sudică (pe care a monitorizat-o în timpul misiunii sale principale) și în următoarele 15 luni va monitoriza arta emisferei ecliptice nordice și ~60% din ecliptică.în timpul misiunii sale principale, TESS a scanat aproximativ 75% din cer și a cercetat 200.000 dintre cele mai strălucitoare stele din apropierea Soarelui pentru semne de tranzit exoplanetă. Începând cu 6 februarie 2021, misiunea TESS a detectat un total de 2.487 de exoplanete și a confirmat 107, variind de la candidați terestre la super-Jupiteri.în plus, Observatorul Gaia al Agenției Spațiale Europene (ESA) a continuat să monitorizeze pozițiile precise, mișcările adecvate și orbitele a peste 1 miliard de stele, planete, comete, asteroizi și quasari. Această misiune a început operațiunile în 2013 (același an în care telescopul spațial Herschel al ESA s-a retras) și misiunea sa principală a fost destinată să dureze cinci ani. în prezent, Gaia se află într-o parte extinsă a misiunii sale care va dura până la 31 decembrie 2022, deși este de așteptat să primească o altă prelungire până la 31 decembrie 2025. Până în prezent, misiunea a funcționat continuu timp de 7 ani, 1 lună și 18 zile și va continua să cartografieze cosmosul pentru a crea cel mai mare și mai precis catalog Spațial 3D realizat vreodată.

o altă misiune de vânătoare a exoplanetelor supravegheată de ESA este satelitul exoplanetelor caracteristice (CHEOPS), care a fost lansat în decembrie. 18, 2019, și este prima misiune de clasă mică din programul de știință a viziunii cosmice al ESA. Până la sfârșitul misiunii sale primare (programată pentru mijlocul anului 2023), CHEOPS va studia exoplanetele cunoscute pentru a obține estimări mai precise privind masa, densitatea, compoziția și formarea lor.

și, desigur, există venerabilul telescop spațial Hubble, care a rămas în funcțiune de peste 30 de ani! Pe lângă faptul că a făcut descoperiri profunde care ne-au modificat percepția asupra universului din jurul nostru (cum ar fi măsurarea ratei expansiunii cosmice, ducând la teoria energiei întunecate), Hubble a jucat, de asemenea, un rol vital în detectarea și caracterizarea exoplanetelor.

de exemplu, la începutul misiunii sale, Hubble a detectat discuri de resturi în jurul stelelor îndepărtate (din care se formează planetele), precum și a sistemelor planetare care erau în proces de formare. Între timp, arhivele observațiilor anterioare ale lui Hubble au permis astronomilor să se întoarcă și să găsească dovezi ale planetelor care fac Tranzite în fața stelelor lor, precum și să ofere Spectre care au permis caracterizarea atmosferelor exoplanetelor. mulți ani de observație ai lui Hubble i-au ajutat pe astronomi să învețe despre diversitatea exoplanetelor și să stabilească metoda actuală de clasificare a acestora. Pe lângă toate acestea, Hubble i-a învățat pe astronomi multe despre diversitatea stelelor părinte și despre modul în care caracteristicile lor pot influența habitabilitatea unei planete.

misiuni viitoare

în următorii ani, mai multe telescoape spațiale de generație următoare vor fi trimise în spațiu pentru a ajuta la vânătoarea continuă de exoplanete locuibile. Pe 31 octombrie 2021, mult așteptatul telescop spațial James Webb al NASA (JWST) va fi lansat în poziția sa la punctul Lagrange Sun-Earth L2. Această misiune va fi cel mai mare și mai sofisticat telescop spațial de până acum și va trebui să treacă printr-o fază complexă de desfășurare odată ce va fi în poziție.folosind suita sa extrem de sofisticată în infraroșu (IR) și coronografele care blochează lumina, JWST va fi capabil să detecteze exoplanete cu masă mai mică care orbitează mai aproape de stelele lor. Aici se așteaptă să se găsească majoritatea planetelor stâncoase asemănătoare Pământului care orbitează în zona locuibilă a unei stele (și, prin urmare, sunt considerate a fi „potențial locuibile”).

până acum, telescoapele spațiale existente nu au rezoluția sau sensibilitatea de a studia aceste planete prin imagistică directă. Telescoapele existente nu au reușit, de asemenea, să obțină spectre de la planete mai mici, stâncoase, atunci când tranzitează în fața stelelor lor. Cu toate acestea, instrumentele JWST vor putea determina compoziția chimică a atmosferelor exoplanetelor prin examinarea lungimilor de undă IR care sunt absorbite și/sau radiate.

există și Telescopul Spațial Nancy Grace Roman, o misiune succesoare poreclită „mama lui Hubble.”Pieptănarea unui 2.Oglindă primară de 4 metri (ft) cu camera IR cu instrumente cu câmp larg, un Coronograf, un spectrometru și un câmp vizual mare, Telescopul Spațial Roman va putea aduce aceeași claritate a imaginii lui Hubble într-o zonă a cerului de 100 de ori mai mare.

ESA pregătește, de asemenea, o serie de observatoare de generație următoare, cum ar fi Tranzitele planetare și oscilațiile stelelor (PLATO) telescop spațial. Această misiune va observa până la un milion de stele pentru tranzitele planetare, va încerca să le caracterizeze atmosferele și să caracterizeze stelele prin măsurarea oscilațiilor lor. Aceasta va fi a treia misiune de clasă medie din programul Cosmic Vision al ESA și este programată să fie lansată cândva în 2022. aceasta va fi urmată de cea de-a patra misiune medie a Cosmic Vision, cunoscută sub numele de Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey (Ariel). Această misiune, care va fi lansată cândva în 2029, va observa cel puțin 1.000 de exoplanete cunoscute în timp ce tranzitează în fața stelelor lor pentru a studia și caracteriza compoziția și structurile termice ale atmosferelor lor.

există un întreg univers de lumi de descoperit și abia am zgâriat suprafața!

universul de astăzi are multe articole interesante despre exoplanete. Iată ce înseamnă” Earthlike ” chiar & ar trebui să se aplice Proxima Centauri b?, Concentrându-se pe candidații ‘al doilea pământ’ din catalogul Kepler, o nouă tehnică pentru a găsi exoplanete asemănătoare Pământului, exoplanetă potențial locuibilă confirmată în jurul celei mai apropiate stele!, Indicele Habitabilității Planetare Propune O Viziune Mai Puțin „Centrată Pe Pământ” În Căutarea Vieții, Exoplanetele Locuibile Asemănătoare Pământului Ar Putea Fi Mai Aproape Decât Credem.

pentru mai multe informații, consultați pagina de pornire a lui Kepler la NASA. Pagina societății planetare despre exoplanete este, de asemenea, interesantă, la fel ca și arhiva exoplanetă NASA – care este menținută cu ajutorul Caltech.

Astronomy Cast are un episod Pe această temă – Episodul 2: în căutarea altor lumi.