i otaliga generationer har människor tittat ut på natthimlen och undrat om de var ensamma i universum. Med upptäckten av andra planeter i vårt solsystem, den verkliga omfattningen av Vintergatan galaxen och andra galaxer bortom vår egen, har denna fråga bara fördjupats och blivit djupare.och medan astronomer och forskare länge har misstänkt att andra stjärnsystem i vår galax och universum hade kretsande planeter, har det bara varit under de senaste decennierna som någon har observerats. Med tiden har metoderna för att upptäcka dessa ”extrasolära planeter” förbättrats, och listan över dem vars existens har bekräftats har ökat i enlighet därmed (över 4000 och räknar!)

Definition:

en extrasolär planet (aka. exoplanet) är en planet som kretsar kring en stjärna (dvs. är en del av ett solsystem) annat än vårt eget. Vårt solsystem är bara ett bland miljarder och många av dem har troligen sitt eget system av planeter. Så tidigt som det sextonde århundradet har det funnits astronomer som antog förekomsten av extrasolära planeter.

det första inspelade omnämnandet gjordes av den italienska filosofen Giordano Bruno, en tidig anhängare av den kopernikanska teorin. Förutom att stödja tanken att jorden och andra planeter kretsar kring solen (heliocentrism), lade han fram uppfattningen att de fasta stjärnorna liknar solen och också åtföljs av planeter.

på sjuttonhundratalet gjorde Isaac Newton ett liknande förslag i avsnittet ”General Scholium” som avslutar hans Principia. Han gjorde en jämförelse med solens planeter och skrev ”och om de fasta stjärnorna är centrum för liknande system, kommer de alla att konstrueras enligt en liknande design och underkastas en herravälde.”sedan Newtons tid har olika upptäcktsanspråk gjorts, men alla avvisades av det vetenskapliga samfundet som falska positiva. På 1980-talet hävdade en grupp astronomer att de hade identifierat några extrasolära planeter i närliggande stjärnsystem, men kunde inte bekräfta deras existens förrän år senare.

första upptäckter:

en av anledningarna till att extrasolära planeter är så svåra att upptäcka är att de är ännu svagare än stjärnorna de kretsar om. Dessutom avger dessa stjärnor ljus som” tvättar ” planeterna ut – dvs. döljer dem från direkt observation. Som ett resultat gjordes den första upptäckten inte förrän 1992 av astronomerna Aleksander Wolszczan och Dale Frail.

med hjälp av Arecibo-observatoriet i Puerto Rico observerade paret flera jordmassaplaneter som kretsar kring pulsaren PSR B1257+12. Det var inte förrän 1995 som den första exoplanetbekräftelsen kring en huvudsekvensstjärna gjordes. I det här fallet var den observerade planeten 51 Pegasi b, en jätteplanet som hittades i en fyra dagars omlopp runt den solliknande stjärnan 51 Pegasi (cirka 51 ljusår från vår sol).

ursprungligen var de flesta planeter upptäckta gasjättar liknande eller större än Jupiter – vilket ledde till att termen ”Super-Jupiter” myntades. Långt ifrån att föreslå att gasjättar var vanligare än steniga (dvs ”jordliknande”) planeter, berodde dessa fynd helt enkelt på att Jupiter-stora planeter helt enkelt är lättare att upptäcka på grund av deras storlek.

Kepler-uppdraget:

uppkallad efter renässansens astronom Johannes Kepler, Kepler space observatory lanserades av NASA den 7 mars 2009 för att upptäcka jordliknande planeter som kretsar kring andra stjärnor. Som en del av NASAs Discovery-Program, en serie relativt billiga projekt inriktade på vetenskaplig forskning, var Keplers uppdrag att hitta bevis på extrasolära planeter och uppskatta hur många stjärnor i vår galax har planetsystem.baserat på Transiteringsmetoden för detektering (se nedan) använde Keplers sula en fotometer för att kontinuerligt övervaka ljusstyrkan på över 145 000 huvudsekvensstjärnor i ett fast synfält. Dessa data överfördes sedan tillbaka till jorden där det analyserades av forskare för att leta efter några tecken på periodisk dimning orsakad av extrasolära planeter som transiterar (passerar) framför sin värdstjärna.

Kepler-uppdragets ursprungliga planerade livstid var 3,5 år, men större resultat än förväntat ledde till att uppdraget förlängdes. Under 2012 förväntades uppdraget pågå fram till 2016, men detta förändrades på grund av att två av rymdfarkostens reaktionshjul misslyckades – som används för att peka rymdfarkosten. Detta inaktiverade insamlingen av vetenskapliga data och hotade fortsättningen av uppdraget.

den 15 augusti 2013 meddelade NASA att de hade gett upp att försöka fixa de två misslyckade reaktionshjulen och modifierade uppdraget i enlighet därmed. I stället för skrot Kepler föreslog NASA att man skulle ändra uppdraget att använda Kepler för att upptäcka beboeliga planeter runt mindre, dimmer röda dvärgstjärnor. Detta förslag, som blev känt som K2 ”Second Light”, godkändes den 16 maj 2014.

K2-uppdraget (som varade fram till ) fokuserade mer på ljusare stjärnor (som g – och K-klassstjärnor). Från och med 6 februari 2021 har astronomer bekräftat närvaron av 4 341 exoplaneter i 3 216 planetsystem, varav majoriteten hittades med hjälp av data från Kepler. Sammantaget observerade rymdsonden över 530 506 stjärnor under sina primära och K2-uppdrag.

i November 2013 rapporterade astronomer (baserat på Kepler space mission data) att 1 av 5 stjärnor i Vintergatan kunde ha jordstora planeter som kretsar inom sina beboeliga zoner-mellan 40 och 80 miljarder. De uppskattade vidare att 7 till 15% av dessa planeter (i genomsnitt 5,6 miljarder) kretsar solliknande stjärnor-aka. huvudsekvens g-Typ gula dvärgar.

beboeliga planeter:

den första exoplaneten bekräftad av Kepler att ha ett genomsnittligt orbitalavstånd som placerade det inom sin stjärnas beboeliga zon var Kepler-22b. denna planet ligger cirka 600 ljusår från jorden i konstellationen Cygnus och observerades först den 12 maj 2009 och sedan bekräftat den 5 december 2011. Baserat på alla erhållna data tror forskare att denna värld är ungefär 2,4 gånger jordens radie och antingen har hav eller ett vattnigt yttre skal.upptäckten av exoplaneter har också intensifierat intresset för sökandet efter utomjordiskt liv, särskilt för de som kretsar i värdstjärnans beboeliga zon. Även känd som” goldilocks-zonen ” är detta solsystemets område där förhållandena är tillräckligt varma (men inte för varma) så att det är möjligt för flytande vatten (och därmed liv) att existera på planetens yta.

före utplaceringen av Kepler föll den stora majoriteten av bekräftade exoplaneter i kategorin Jupiter-storlek eller större. Men under sina uppdrag lyckades Kepler identifiera över 6000 potentiella kandidater, många av dem faller i kategorierna Jordstorlek eller ”Superjordstorlek”. Många av dessa ligger i den beboeliga zonen för sina förälderstjärnor, och några till och med runt solliknande stjärnor.

och enligt en studie utförd av NASAs Ames Research Center indikerade analys av Kepler-uppdragsdata att cirka 24% av m-klassens stjärnor kan hysa potentiellt beboeliga planeter i Jordstorlek (dvs. de som är mindre än 1,6 gånger jordens radie). Baserat på antalet m-klassstjärnor i galaxen representerar det bara cirka 10 miljarder potentiellt beboeliga, jordliknande världar.

samtidigt tyder analyser av k2-fasen på att ungefär en fjärdedel av de större undersökta stjärnorna också kan ha en Jordstorlek som kretsar kring sina beboeliga zoner. Sammantaget utgör stjärnorna som observerats av Kepler cirka 70% av de som finns i Vintergatan. Så man kan uppskatta att det bokstavligen finns tiotals miljarder potentiellt beboeliga planeter i vår galax ensam.

detektionsmetoder:

medan vissa exoplaneter har observerats direkt med teleskop (en process som kallas ”direkt avbildning”) har de allra flesta detekterats genom indirekta metoder såsom transitmetoden och radialhastighetsmetoden. När det gäller Transiteringsmetoden (aka. Transitfotometri), en planet observeras när man korsar vägen (dvs transitering) framför sin moderstjärns skiva.

När detta inträffar sjunker stjärnans observerade ljusstyrka med en liten mängd. Detta kan användas för att bestämma planetens radie och kan ibland tillåta att en planets atmosfär undersöks genom spektroskopi. Men det lider också av en betydande grad av falska positiva effekter och kräver att en del av planetens bana skär med en siktlinje mellan värdstjärnan och jorden.

som ett resultat anses bekräftelse från en annan metod vanligtvis nödvändig. Ändå är det fortfarande den mest använda metoden och ansvarar för fler exoplanetupptäckter än alla andra metoder kombinerade. Både Kepler Space Telescope och TESS var speciellt utformade för att utföra denna typ av fotometri (se ovan).

radialhastigheten (eller Dopplermetoden) innebär att mäta stjärnans radiella hastighet – dvs. hastigheten med vilken den rör sig mot eller bort från jorden. Det är ett sätt att upptäcka planeter eftersom de, som planeter kretsar kring en stjärna, utövar ett gravitationspåverkan som får stjärnan själv att röra sig i sin egen lilla bana runt systemets masscentrum. Denna metod har fördelen att den är tillämplig på stjärnor med ett brett spektrum av egenskaper. en av dess nackdelar är dock att den inte kan bestämma en Planets sanna massa, men kan bara sätta en lägre gräns för den massan. Det är fortfarande den näst mest effektiva tekniken som används av exoplanetjägare. Andra metoder inkluderar Transittidsvariation (TTV) och Gravitationsmikrolensing. Den förstnämnda förlitar sig på att mäta variationerna i transittiderna för en planet för att bestämma andras existens.

denna metod är effektiv för att bestämma förekomsten av flera transiterande planeter i ett system men kräver att förekomsten av minst en redan bekräftas. I en annan form av metoden kan timing av förmörkelserna i en förmörkelse binär stjärna avslöja en yttre planet som kretsar kring båda stjärnorna. Från och med februari 2020 har 21 planeter hittats med denna metod medan många fler bekräftades.

När det gäller Gravitationsmikrolensing hänvisar detta till effekten en stjärnas gravitationsfält kan ha, som fungerar som en lins för att förstora ljuset från en avlägsen bakgrundsstjärna. Planeter som kretsar kring denna stjärna kan orsaka detekterbara anomalier i förstoringen över tiden, vilket indikerar deras närvaro. Denna teknik är effektiv för att upptäcka stjärnor som har bredare banor (1-10 AUs) från solliknande stjärnor.

andra metoder finns, och – ensamma eller i kombination – har möjliggjort detektering och bekräftelse av över fyra tusen exoplaneter, medan ytterligare 5 742 kandidater väntar på bekräftelse. Av dessa har 1473 (34%) varit gasjättar jämförbara med Neptunus (Neptunliknande), medan 1359 (31%) har varit gasjättar jämförbara med Jupiter (Jupiter-liknande).

ytterligare 1340 (31%) har varit markplaneter som är flera gånger mer massiva än jorden (superjordar) medan 163 har varit jämförbara med jorden när det gäller storlek och massa (4%). Ytterligare 6 exoplaneter har upptäckts och bekräftats som förblir oklassificerade.

närmast jorden

den 24 augusti 2016 bekräftade ESO förekomsten av en jordstor stenig exoplanet som kretsar Proxima Centauri, en M-typ (röd dvärg) stjärna som ligger 4,25 ljusår bort. Detta gör att denna speciella exoplanet, känd som Proxima b, är den närmaste exoplaneten till jorden. Lika viktigt är det faktum att det tros kretsa inom Proxima Centauris beboeliga zon.

upptäckten gjordes av Pale Red Dot-kampanjen och ett team av astronomer ledda av Dr.Guillem Anglada-Escud kub från Queen Mary University of London. Baserat på observationer gjorda med hög noggrannhet Radial Velocity Planet Searcher (Harps) och ultravioletta och visuella Echelle (UVE) spektrografer vid ESO: s La Silla-observatorium och Very Large Telescope.

baserat på data som erhållits genom Pale Red Dot-kampanjen och efterföljande observationer uppskattas Proxima b vara 1,2 gånger så massiv som jorden och mellan en och 1,3 gånger dess storlek. Den kretsar kring sin moderstjärna på ett avstånd av ungefär 0,05 AU (7,5 miljoner km; 4,6 miljoner) och tar bara 11,2 dagar att slutföra en enda omlopp. Liksom många steniga planeter som kretsar kring m-typ stjärnor, Proxima b tros vara tidally-låst.

Med tanke på den svaga naturen hos stjärnor av M-typ och deras tendens att producera kraftfulla fläckar är det oklart huruvida Proxima b skulle kunna upprätthålla en atmosfär och flytande vatten på dess yta över tiden. Flera studier och klimatmodeller har utförts för att bestämma sannolikheten för att Proxima b kan stödja livet, men ingen vetenskaplig konsensus har uppstått.

å ena sidan har flera studier dragit slutsatsen att solflänsaktivitet från sin värdstjärna oundvikligen skulle avlägsna Proxima b av sin atmosfär och bestråla ytan. Under tiden har annan forskning och modellering funnit att om Proxima b har ett magnetfält, en tät atmosfär och mycket ytvatten och Molntäcke, är oddsen att det är beboeligt uppmuntrande.

i januari 2020 tillkännagav ett INAF-ledt team av astronomer möjlig upptäckt av en andra planet runt Proxima Centauri (med radiella hastighetsmätningar). Enligt forskargruppens papper indikerade deras mätningar närvaron av en mini-Neptunus (Proxima c) som kretsar kring sin moderstjärna på ett avstånd av 1,5 AU (~224,4 miljoner km; ~139,4 miljoner mi).

i juni 2020 använde ett team av astronomer från University of Texas McDonald Observatory radiella hastighetsmätningar samlade av Hubble (25 år sedan) för att bekräfta närvaron av Proxima c. deras forskning placerade också strängare begränsningar på planetens massa och orbitalperiod, som nu uppskattas till 0.8 Jupiter massor och ~1900 dagar, respektive.

i December 2020 tillkännagav astronomer vid Parkes radioteleskop i Australien upptäckten av en ”tantaliserande” radiosignal som kommer från Proxima Centauris riktning. Signalen togs upp mellan April och maj 2019 som en del av en genombrott lyssna observationskampanj. Denna signal, genombrott lyssna kandidat 1 (BLC1), varade i 30 timmar och visade ett antal nyfikna funktioner.

till exempel var signalen en extremt skarp smalbandsutsläpp – vid 982 megahertz (MHz) – som tycktes genomgå en frekvensförskjutning (aka. Doppler shift). Enligt olika astrofysiker överensstämmer detta med en rörlig källa (dvs. en planet som kretsar kring sin stjärna). Det vetenskapliga samfundet har emellertid sedan meddelat att signalen sannolikt inte kommer att vara något annat än resultatet av naturfenomen.

aktuella uppdrag

den 18 April 2018 lanserade NASA Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) till rymden. Detta uppdrag har effektivt plockat upp spåret flammat av Kepler, med samma metod men överlägsna instrument för att övervaka tusentals stjärnor samtidigt. Utrustad med fyra vidvinkelteleskop och tillhörande laddningskopplad enhet (CCD) detektorer, bär TESS för närvarande den första spaceborne all-sky transiting exoplanet survey.

TESS primära uppdrag varade i två år – officiellt slutade den 5 juli 2020 – följt av NASA tillkännager en 27-månaders förlängning den 12 augusti. Under det första året av sitt utökade uppdrag kommer TESS att observera den södra ekliptiska halvklotet (som den övervakade under sitt primära uppdrag) och de närmaste 15 månaderna övervakar konst på norra ekliptiska halvklotet och ~60% av ekliptiken.under sitt primära uppdrag skannade TESS cirka 75% av himlen och undersökte 200 000 av de ljusaste stjärnorna nära solen för tecken på transiterande exoplaneter. Från och med 6 februari 2021 har Tess-uppdraget upptäckt totalt 2487 exoplaneter och bekräftat 107, allt från markbundna kandidater till super-Jupiters.dessutom fortsatte Europeiska rymdorganisationens (ESA) Gaia-observatorium att övervaka exakta positioner, korrekta rörelser och banor på över 1 miljard stjärnor, planeter, kometer, asteroider och kvasarer. Detta uppdrag inledde sin verksamhet 2013 (samma år som ESA: s rymdteleskop Herschel gick i pension) och dess primära uppdrag var avsett att pågå i fem år.

För närvarande är Gaia i en utökad del av sitt uppdrag som kommer att pågå till December 31st, 2022, men det förväntas få en annan förlängning till December 31st, 2025. Hittills har uppdraget varit i kontinuerlig drift i 7 år, 1 månad och 18 dagar och kommer att fortsätta att kartlägga kosmos för att skapa den största och mest exakta 3D-rymdkatalogen som någonsin gjorts.

ett annat exoplanet-jaktuppdrag som övervakas av ESA är den karakteristiska Exoplanetsatelliten (CHEOPS), som lanserades den Dec. 18th, 2019, och är det första småklassiga uppdraget i ESA: s Cosmic Vision science-program. Mellan nu och slutet av sitt primära uppdrag (planerat till mitten av 2023) kommer CHEOPS att studera kända exoplaneter för att få mer exakta uppskattningar av deras massa, densitet, sammansättning och bildning.

och naturligtvis finns det det ärafulla Hubble Space Telescope, som har varit i drift i över 30 år! Förutom att göra djupa upptäckter som har förändrat vår uppfattning om universum runt oss (som att mäta hastigheten för kosmisk expansion, vilket leder till teorin om mörk energi), har Hubble också spelat en viktig roll i detektering och karakterisering av exoplaneter.

till exempel upptäckte Hubble tidigt i sitt uppdrag skräpskivor runt avlägsna stjärnor (från vilka planeter bildas) såväl som planetsystem som var i bildningsprocessen. Under tiden har arkiven Från Hubbles tidigare observationer gjort det möjligt för astronomer att gå tillbaka och hitta bevis på planeter som gör transiter framför sina stjärnor, samt ge spektra som möjliggjorde karaktärisering av exoplanetatmosfärer.

Hubbles många års observation hjälpte också astronomer att lära sig om exoplanets mångfald och fastställa den nuvarande metoden för att klassificera dem. Utöver allt detta har Hubble lärt astronomer mycket om mångfalden av föräldrastjärnor och hur deras egenskaper kan påverka en Planets livsmiljö.

framtida uppdrag

under de kommande åren kommer flera nästa generations rymdteleskop att skickas till rymden för att hjälpa till i den pågående jakten på beboeliga exoplaneter. Den 31 oktober 2021 kommer NASAs efterlängtade James Webb Space Telescope (JWST) att lanseras till sin position vid Sun-Earth L2 Lagrange Point. Detta uppdrag kommer att vara det största och mest sofistikerade rymdteleskopet hittills och måste gå igenom en komplex driftsättningsfas när den är på plats.

med sin mycket sofistikerade infraröda (IR) Svit och ljusblockerande koronografer kommer JWST att kunna upptäcka exoplaneter med lägre massa som kretsar närmare sina stjärnor. Det är här de flesta jordliknande steniga planeter som kretsar inom en stjärnas beboeliga zon (och anses därför vara ”potentiellt beboeliga”) förväntas hittas.

hittills har befintliga rymdteleskop inte upplösning eller känslighet för att studera dessa planeter via direkt Avbildning. Befintliga teleskop har inte heller kunnat få spektra från mindre steniga planeter när de passerar framför sina stjärnor. Jwst-instrumenten kommer emellertid att kunna bestämma den kemiska sammansättningen av exoplanetatmosfärer genom att undersöka vilka IR-våglängder som absorberas och/eller utstrålas.

det finns också Nancy Grace Roman Space Telescope, ett efterföljande uppdrag med smeknamnet ”Hubbles Mor.”Kamma en 2.4 meter (ft) primärspegel med IR-kameran med Bredfältinstrumentet, en koronograf, en spektrometer och ett stort synfält kommer det romerska rymdteleskopet att kunna ge samma bildskärpa av Hubble till ett område på himlen 100 gånger så stort.

ESA förbereder också en serie nästa generations observatorier, som Planettransiter och svängningar av stjärnor (Platon) rymdteleskop. Detta uppdrag kommer att observera upp till en miljon stjärnor för planettransiter, försöka karakterisera deras atmosfärer och karakterisera stjärnor genom att mäta deras svängningar. Detta kommer att bli det tredje medelklassuppdraget i ESA: s Cosmic Vision-program och är planerat att starta någon gång 2022.

detta kommer att följas av den kosmiska visionens fjärde medium uppdrag, känd som den atmosfäriska Fjärranalysen infraröd Exoplanet Large-survey (ARIEL). Detta uppdrag, som kommer att lanseras någon gång 2029, kommer att observera minst 1000 kända exoplaneter när de passerar framför sina stjärnor för att studera och karakterisera sammansättningen och termiska strukturerna i deras atmosfärer.

det finns ett helt universum av världar där ute att upptäcka, och vi har knappt repat ytan!

universum idag har många intressanta artiklar om exoplaneter. Här är vad betyder ”Earthlike” även & ska det gälla Proxima Centauri b?, Med fokus på’ Second-Earth ’ kandidater i Kepler katalogen, ny teknik för att hitta jordliknande exoplaneter, potentiellt beboelig Exoplanet bekräftade runt närmaste stjärna!, Planetary Habitability Index Föreslår En Mindre” Jordcentrerad ” Syn På Jakt Efter Liv, Beboeliga Jordliknande Exoplaneter Kan Vara Närmare Än Vi Tror.

För mer information, kolla in Keplers hemsida på NASA. Planetföreningens sida om exoplaneter är också intressant, liksom NASA Exoplanet-arkivet-som upprätthålls med hjälp av Caltech.

Astronomy Cast har ett avsnitt om ämnet – avsnitt 2: på jakt efter andra världar.