Egzoplanety, czyli planety pozasłoneczne. To odległe światy, które dopiero poznajemy

W tym artykule:

1. Egzoplanety – odkrycie Aleksandra Wolszczana
2. Egzoplanety – badania nagrodzone Noblem
3. Egzoplanety – podział ze względu na budowę
4. Egzoplanety – układy planetarne
5. Egzoplanety – dalsze badania

W języku greckim „exo” oznacza zewnętrzny. Dlatego egzoplanety (ang. exoplanets) to po prostu planety zewnętrzne, czyli pozasłoneczne – nie wchodzące w skład Układu Słonecznego. Już w XVI wieku włoski filozof i humanista Giordano Bruno przekonywał, że widoczne na nocnym niebie gwiazdy to odległe Słońca, wokół których poruszają się planety podobne do naszej Ziemi. Jednak na odkrycie pierwszych pozasolarnych planet musieliśmy zaczekać do XX wieku.

Egzoplanety – odkrycie Aleksandra Wolszczana

Konkretnie do 1992 roku, kiedy to polski astronom Aleksander Wolszczan, wraz z Kanadyjczykiem Dalem Frailem, ogłosili, iż udało im się zarejestrować planety skaliste orbitujące wokół pulsara PSR B1257+12. Para radioastronomów dokonała tego odkrycia dzięki obserwacjom prowadzonym przez słynny, mierzący 305 metrów średnicy radioteleskop Obserwatorium w Arecibo na wyspie Portoryko.

Między ziemią a niebem

Z prof. Aleksandrem Wolszczanem, wybitnym astronomem, odkrywcą pierwszych planet pozasłonecznych, laureatem nagrody Grand Prix w konkursie Travelery.

Polski naukowiec najpierw zidentyfikował w gwiazdozbiorze Panny milisekundowy pulsar PSR 1257+12. Następnie, we wrześniu 1991 roku, zinterpretował sygnały radiowe pochodzące z pulsara. Dzięki temu odkrył pierwsze trzy planety nienależące do Układu Słonecznego. Swoje badania oficjalnie zaprezentował w styczniu 1992 roku na zjeździe Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Atlancie oraz w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Nature”.

To niezwykłe odkrycie oraz dalsze prace profesora Wolszczana sprawiły, naukowiec na stałe zapisał się w historii. Magazyn „Astronomy” umieścił go nawet na liście 25 największych odkrywców wszech czasów. Zajął tam miejsce obok m.in. Kopernika, Galileusza i Newtona.

Egzoplanety – badania nagrodzone Noblem

Do odkrycia pierwszych planet okrążających tzw. gwiazdę ciągu głównego (czyli gwiazdę podobną do naszego Słońca) doszło kilka lat później. Dokonali tego w październiku 1995 roku szwajcarscy astronomowie Michel Mayor i Didier Queloz, laureaci Nagrody Nobla z fizyki w 2019 roku. Odkryli egzoplanetę nazwaną Dimidium (51 Pegasi b). To tzw. gorący jowisz o masie równej połowie masy naszego Jowisza. Dimidium krąży wokół wiekowej, liczącej sobie około 7,5 miliarda lat gwiazdy 51 Pegasi, zwanej też Helvetiosa.

Astronomowie odkryli pierwszą planetę poza Drogą Mleczną

Astronomowie i badacze planet odkryli do tej pory już niemal 5000 egzoplanet, ale wszystkie z nich zostały znalezione w granicach naszej własnej galaktyki. Nowe odkrycie jest przełomowe, poniew...

Dzisiaj wiemy, że planety pozasłoneczne występują w wielu różnych rozmiarach, mają rozmaite struktury i charakterystyki. Znamy egzoplanety w typie gazowych olbrzymów większych od Jowisza. A także małe, skaliste planety zbliżone wielkością do Ziemi lub Marsa. Mogą być tak gorące, że metal w ich wnętrzu się wręcz gotuje. Bywają też zamarznięte, zupełnie jak lodowe olbrzymy Uran i Neptun. Mogą krążyć po tak ciasnych orbitach, że pełen obrót wokół gwiazdy, czyli „rok”, trwa zaledwie kilka dni. Inne krążą wokół dwóch słońc jednocześnie. Są też takie, które w wyniku kataklizmu zerwały się z grawitacyjnego sznurka gwiazdy i wędrują swobodnie przez galaktykę w permanentnej ciemności.

Egzoplanety – podział ze względu na budowę

Egzoplanety dzielimy na:

• gazowe olbrzymy – ogromne planety o stosunkowo niewielkiej gęstości w porównaniu z planetami skalistymi. Największe z nich to tzw. superjowisze, obiekty z pogranicza planety i brązowego karła. Największe spośród nich mogą być kilkadziesiąt razy bardziej masywne niż nasz Jowisz. Odkryty w 2008 roku superjowisz COROT-3b ma masę ponad 22-krotnie większą niż największa planeta Układu Słonecznego. Grawitacja panująca na COROT-3b jest ponad 5-krotnie większa niż na Ziemi;
• gorące jowisze – najczęściej odkrywany typ egzoplanet. To planety gazowe poruszające się po bliskiej orbicie swojej gwiazdy, często znacznie bliższej niż ta, po jakiej porusza się nasz Merkury. Ich cechą charakterystyczną są pojawiające się po stronie bliskiej gwieździe plamy gorąca. Bliskość gwiazdy i silne działanie wiatru słonecznego powodują, że zewnętrzna warstwa atmosfery gorącego jowisza jest rozdmuchiwana i paruje. Wskutek tego planeta przypomina kometę z charakterystycznym warkoczem;
• gorące neptuny – niezbyt masywne, gazowe globy krążące blisko swoich gwiazd macierzystych. Uważa się, że powstają w wyniku przemieszczania się planet w typie Neptuna, czyli tzw. lodowych olbrzymów, w pobliże ekosfery gwiazdy, czyli miejsca, w którym – teoretycznie – panują warunki zdolne podtrzymać życie. Mowa o miejscach w układach planetarnych, w których jest na tyle ciepło, że może występować woda w stanie ciekłym;
• gazowe karły – planety o wielkości pomiędzy planetami skalistymi a gazowymi. Zwykle posiadają skaliste jądro oraz gęstą, gazową atmosferę;
• planety skaliste – takie, jak cztery planety wewnętrzne w Układzie Słonecznym, czyli Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Wśród nich wyróżnia się tzw. superziemie, planety skaliste, których masa może dochodzić do 10 mas Ziemi. Największe z nich mają promień trzykrotnie dłuższy od promienia naszej planety i prawdopodobnie są całe pokryte oceanami;
• planety swobodne – inaczej samotne, czasami nazywane też planetami nieuczciwymi. Są to obiekty o masie planetarnej, które nie są związane grawitacyjnie z żadną gwiazdą. Powstają w układach planetarnych, lecz zostają z nich wyrwane w wyniku na przykład zderzenia z innym ciałem niebieskim.

Ta planeta straciła atmosferę i wykształciła drugą. Pierwszy taki przypadek

Naukowców interesują planety z atmosferą, ponieważ jest ona niezbędna istotom żywym. Okazuje się, że planeta może stracić atmosferę, a potem ją odzyskać. Egzoplaneta GJ 1132 b, oddalon...

Według danych NASA rozkład procentowy obecnie znanych egzoplanet to:

• 30 proc. – gazowe olbrzymy,
• 31 proc. – superziemie,
• 35 proc. – planety podobne do Neptuna i Urana,
• 4 proc. – planety typu ziemskiego (niewielkie i skaliste).

Egzoplanety – układy planetarne

Skoro istnieją pozasłoneczne planety, to powinny też istnieć systemy planetarne wokół gwiazd. Najbardziej zbliżonym do naszego, znanym nam układem planetarnym, jest mieszczący się 2,5 tys. lat świetlnych od nas układ Kepler-90. Jego centralna gwiazda jest niewiele większa od Słońca. Krąży wokół niej osiem planet o zróżnicowanych rozmiarach, w tym planety skaliste oraz gazowe olbrzymy.

Zobacz, jak zachód Słońca wygląda na innych planetach. NASA właśnie to pokazała

Na planecie, gdzie dzień trwa 17 ziemskich godzin a atmosfera składa się głównie z wodoru i helu oraz zamrożonej wody, amoniaku i metanu, Słońce zachodzi w odcieniach niebieskiego i zieleni.

Jednak największe zainteresowanie mediów przypadło układowi TRAPPIST-1, odkrywanemu przez astronomów w latach 2015–2017. TRAPPIST-1 znajduje się w Gwiazdozbiorze Wodnika, 39 lat świetlnych od Ziemi. Wokół centralnej gwiazdy, która jest chłodnym czerwonym karłem, krąży co najmniej siedem, a możliwe, że nawet osiem planet. Trzy, a być może nawet cztery z nich mieszczą się w tzw. ekosferze, czyli może na nich występować woda w stanie ciekłym.

Odkrycie systemu było możliwe dzięki wielu obserwacjom. Wykorzystano do nich:

• teleskop TRAPPIST-South, należący do obserwatorium La Silla,
• szerokokątną kamerę na podczerwień HAWK-I, zainstalowaną na jednym z teleskopów VLT (Obserwatorium Paranal),
• Teleskop Kosmiczny Spitzera,
• TRAPPIST-North w Maroku,
• 3,8-metrowy UKIRT na Hawajach,
• Teleskop Williama Herschela w La Palma na Wyspach Kanaryjskich,
• SAAO w Republice Południowej Afryki.

Egzoplanety – dalsze badania

Potrzeba było tak wielu obserwacji, ponieważ polowanie na egzoplanety nie jest łatwe. Nie można zaobserwować ich bezpośrednio. Wiele zostało odkrytych dzięki obserwacjom ich przejść (transferów) na tle gwiazd. Inne wykryto dzięki obserwacjom radiowym pulsarów, których sygnał zmienia się, gdy obiega go planeta.

Życie pozaziemskie istnieje niemal na pewno. Pozostaje pytanie – jak je znaleźć?

Odkrycie, że w naszej galaktyce roi się od planet, ożywiło poszukiwania życia. A napływ funduszy prywatnych wytworzył atmosferę sprzyjającą śmiałym poczynaniom badawczym. NASA też inte...

Pewne jest jedno – dopiero uczymy się odkrywać egzoplanety. Jeśli weźmie się pod uwagę, że w samej Drodze Mlecznej może być nawet 400 miliardów gwiazd i założy się, że wokół większości krąży przynajmniej jedna planeta, to ogłoszona niedawno liczba 5000 odkrytych planet pozaziemskich to dopiero początek.