На лов за екзопланети

Eкзопланета наричаме всяка планета отвъд Слънчевата система. Думата е съчитание от двете древногръцки думи – „exo”, в превод външен, и „planetеs”, в превод реещ се. С други думи, всяка планета, орбитираща около звезда различна от Слънцето, наричаме екзопланета.

Защо ни е да търсим такива планети?

Oт една страна, изследването на екзопланети ни дава сведения за миналото и бъдещето на нашата Слънчева система – от формирането ѝ, до края на живота на звездата и съдбата на планетите. Изучавайки ги, ние опознаваме различни етапи от развитието на планетите – от скалисти планети до газови гиганти, и създаваме модели, приложими в нашата система.

От друга страна, намирането на екзопланети с условия, подобни на земните, гарантира продължаване на човешката цивилизация. Всеки ден чуваме за поредния природен катаклизъм, пред който сме изправени – глобално затопляне, изчерпване на ресурсите, замърсяване на въздуха и водите, изтъняване на озоновия слой. Именно заради това е добре да имаме резервен план за наш втори дом.

И не на последно място, стремежът към разширяване на хоризонта ни е това, което тласка цивилизацията ни към напредък. Заради него е разкрита географската карта на Земята и заради него ние хората продължаваме да търсим поредното парче от небесния пъзел.

Kepler

Именно екзопланети откриваше до преди две години телескопът Kepler на NASA, чиято основна цел беше да търси планети в обитаемата зона (Goldilocks zone). Такава наричаме зоната около дадена звезда, в която, ако орбитира планета, то на нея би могло да се задържа вода в течно агрегатно състояние. С други думи, нито прекалено гореща, нито прекалено студена.

За 9-годишния си „стаж” от 2009 г. до 2018 г. телескопът наблюдава 530 000 звезди и открива 2 600 потвърдени екзопланети. Към днешна дата те са общо 4 104 на брой, тоест повече от половината са открити благодарение на Kepler.

Методът, чрез който той ги засича, се нарича пасажен метод. Той се състои в оценка на спада в светимостта на звезда при преминаване на планета пред нея. Периодични такива спадове говорят за планета около звездата. Чрез анализ на амплитудата на тези спадове, можем да направим оценка за това колко масивна е планетата и каква е продължителността на годината на нея.

Наследникът TESS

Наследник на мисията Kepler, телескопът TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), който влезе в действие през април 2018 г., има дори по-голям обхват и по-висока резолюция на изображенията. Планираната продължителност на мисията е две години, като на всеки две седмици телескопът изпраща данни към Земята. Очаква се телескопът да наблюдава около 500 000 звездни системи, като много от тях са системи от двойни звезди. Това ще хвърли светлина върху въпроса за екзопланети около такива бинарни звезди и тяхната обитаемост. Любопитен факт е, че през 2017 г. проектът TESS е закупен от Space X на стойност 87 млн. долара.

Ами преди Kepler?

Преди Kepler и пасажния метод, екзопланети са се откривали основно чрез т. нар. метод на радиалните скорости. Той се базира на факта, че звездата и планетата са свързана система, която се върти около общ център на масите. Тоест както планетата се върти около звездата, и звездата също не е стационарна спрямо планетата. Ако сме в равнината на планетата, то бихме забелязали леки приближавания и отдалечавания на звездата от нас. Тези отмествания се наричат Доплерови отмествания.  При измерване на амплитудите на тези отмествания на звездата може да се изчислят дължината на деня и годината, както и масата на обикалящата я планетата.

Методът на радиалните скорости се прилага и днес, но след пускането на телескопа Kepler, откритите планети чрез него са значително по-малко, отколкото чрез метода на пасажите. Съществуват още методи за наблюдение на екзопланети като директно заснемане и наблюдение чрез ефекта на гравитационните лещи. След пускането на Kepler в действие обаче, откритите планети чрез тях са много малък процент.

Бъдещето

През март 2021 очакваме следващата голяма стъпка в изследването на екзопланети с изстрелването на космическия телескоп James Webb. Той носи името на ръководителя на NASA между 1961 г. и 1968 г., под чието управление се изготвя програмата за изпращането на човек на Луната.

Телескопът ще наблюдава дълбокия космос в инфрачервения спектър, тоест ще може да наблюдава по-далечни обекти от тези във видимата част на спектъра. Негова основна цел е изследването на атмосферите на екзопланети, като акцентът е върху търсене на атмосфери, сходни по химичен състав с тази на Земята.

Проектът трябваше да влезе в действие още през далечната 2007 г., но претърпя няколко отлагания. „Tрябва първо да го накараме да заработи добре тук на Земята, преди да излизаме в космоса.“, твърди Томас Зурбухен, администратор в Дирекцията по научни мисии. „И отново искам да подчертая – Webb ще си е струвал чакането.“