Kosmosa teleskops Kepler ir atklājis 20 jaunas eksoplanētas, kas riņķo ap mazām zvaigznēm. Pieci no tiem atrodas apdzīvojamās zonas iekšpusē. Tas ir, kur var būt šķidrs ūdens un pati dzīve. Keplera komanda par to paziņoja Amerikas Astronomijas biedrības Planētu pētījumu nodaļas un Eiropas Planētu kongresa kopīgā sanāksmē.
Jaunas planētas Zemes lielumā, dažreiz nedaudz mazākas, dažreiz lielākas, piemēram, Neptūns (tās sauc par superzemi). Tie ir diezgan piemēroti, lai tur uzturētos pat mums, nenoliecoties no pārmērīgas pievilcības un neaizlidojot kosmosā no ārkārtas viegluma. Viņi griežas ap ļoti mazām zvaigznēm - oranžiem un sarkaniem K un M. klases punduriem. Šīs zvaigznes ir parazīti, kas neļauj zinātniekiem novērot kaut ko ievērojamu. Tātad katrā ziņā atklājumu iepazīstinājis Kaltechas astronoms Kortnijs Dressings, kurš tos dēvēja.
Viņi patiešām ir visuresoši: līdz trim ceturtdaļām Galaktikas zvaigžņu ir sarkani punduri. Apmēram 250 ir tuvu, 30 gaismas gadu laikā no mūsu Saules (kas ir milzīgs, salīdzinot ar viņiem, desmit reizes vairāk). Pati Kortnija, jauna un jauka, uzstāj, lai apdzīvojamās planētas tiktu meklētas tik blāvu zvaigžņu tuvumā. Pēdējos gados tas ir kļuvis par to, ko tagad sauc par tendenci vai galveno.
Tātad, sarkanie punduri. Vājas zvaigznes, kuru masas daļa ir mazāka par desmit procentiem no Saules masas, un to fotosfēras temperatūra ir 3500 Kelvina un zemāka, kas ir gandrīz puse no Saules temperatūras. Tomēr, hipotētiski, viņi var dzīvot vēl triljonus gadu, kas pārsniedz vardarbīgākās iztēles horizontu. Viss Visums sākās tikai pirms 13,8 miljardiem gadu. Šajā laikā daudzas zvaigznes ir dzimušas un mirušas, un punduri plāno pastāvēt simtiem reižu ilgāk. Neviens no fiziķiem neuzņemsies prognozēt, kas notiks ar pasauli tik ilgu laiku, bet, ja viss paliks "kā iepriekš", tad dzīve M klases zvaigznēs var rasties ar lielu varbūtību. Ja vēl nav iecerēts.
Kepler-20f ir eksoplanēta, kas riņķo ap zvaigzni Kepler-20 Līras zvaigznājā. Masa - 0,66 Zemes masas. Orbīta ir ceturtā no vecāku zvaigznes. Gads uz planētas ilgst 19 zemes dienas
Foto: NASA / Kepler misija
Svešās dzīves meklējumos zemnieku cerības mijas ar vilšanos. Neviens neraksta ziņojumus zemes prātam no ārpuszemes, nekur mēs neredzam skaidras pat primitīvu organismu pēdas. Cerība uz Marsu - gandrīz apstājās. Tagad mēs ceram uz Eiropu, Jupitera mēnesi. Bet visvairāk cerība, protams, ir eksoplanetās (planētās, kas riņķo ap zvaigzni, kas nav Saule).
Reklāmas video:
Pirmo eksoplanetu 1990. gadā atklāja poļu astronoms Aleksandrs Volšāns. Viņš aprēķināja, ka vienai no neitronu zvaigznēm ir divas planētas, kas ir lielākas par Zemi: viena 3,4 reizes, otra 2,8. Kopš tā laika daudzas planētas ir atklātas netālu no citām zvaigznēm, un šodien kopā ar kandidātiem (vēl nav apstiprināti signāli) ir zināmi apmēram pieci tūkstoši no tiem.
Tad kāda sensācija? Fakts, ka vairākas planētas pēc izmēra izrādījās gan līdzīgas Zemei, gan apdzīvojamā zonā. Šādi atklājumi joprojām ir reti, lai gan ir sajūta, ka šeit tas ir, ir sācies. Piemēram, vasarā netālu no tuvākās zvaigznes - sarkanā pundura Proxima Centauri - tika atrasta planēta, kas līdzīga Zemei. To aprēķināja pēc novērojumiem La Silla observatorijā Čīlē.
Bet Keplera teleskops joprojām ir galvenais ziņu sniedzējs par pasaulēm ārpus Saules sistēmas. Kāpēc viņš nesen sāka atrast tik daudz Zemes lieluma planētu un virszemi? Romāns Rafikovs, astrofizikas profesors Kembridžas universitātē (Lielbritānija) un Progresīvo pētījumu institūtā (Prinstona, ASV) atbildēja uz šo jautājumu mūsu žurnālam:
- Es neteiktu, ka tā ir pēdējā laika tendence. Keplers tos atvēra gandrīz no misijas sākuma, un tas jau ir pieci gadi. Viņš, protams, bija pirmais, kurš atrada tādas lielas planētas kā Jupiters, kas dod visspēcīgāko signālu, kad tās šķērso zvaigznes zvaigzni. Tranzīta signāls no tādas planētas kā Zeme ir ievērojami, reižu 100, vājāks, tāpēc šādiem notikumiem jums jāizseko daudzi tranzīti, lai apkopotu statistiku. Tas prasīja kādu laiku, bet jau no misijas sākuma Keplers izdeva tādas planētas kā Neptūns un pēc izmēra līdzīgas Zemei.
Kosmosa teleskopa Kepler optiskās sistēmas daļa
Foto: NASA / Kepler misija
Zvaigžņu novērojumi, kuru masa ir mazāka par Sauli, ir labi ar to, ka tranzīta laikā maza planēta klāj lielāku zvaigznes diska daļu nekā tādas zvaigznes kā Saule tranzīta laikā. Proti, relatīvais zvaigznes spilgtuma kritums ir signāls tranzīta laikā. Tāpēc tur vienmēr ir vieglāk atrast pat mazas planētas. Ir īpaši projekti, piemēram, MEarth, kas specializējas tieši šādās sistēmās.
Vai tur ir dzīve? Jautājums pašreizējā izpētes posmā ir sadalīts divos. Pirmkārt: vai tas tur ir principā iespējams? Otrkārt: vai mēs spējam to atklāt?
Sāksim ar pirmo. Apdzīvojamā zona ir diezgan primitīvs jēdziens. Tas ir tikai apgabals ap zvaigzni, kurā ūdens uz planētas virsmas var pastāvēt šķidrā veidā. Ne pārāk tuvu, lai ūdens pārvērstos par tvaiku, un ne pārāk tālu, lai sasaltu. Ir ūdens - šūnās notiek bioķīmiskas reakcijas. Mēs šo jēdzienu ieviesām vienkārša iemesla dēļ, ka mēs neesam redzējuši nevienu citu dzīvi, izņemot zemes dzīvi. Tāpēc mēs meklējam līdzīgu.
Sarkanie punduri ir vājas, aukstas zvaigznes. Viņu apdzīvotā zona ir daudz tuvāka nekā Saules. Ja mēs tur dzīvotu, Zemei būtu jāpārvietojas Merkura orbītā, lai iegūtu pietiekami daudz siltuma. Un būtu problēmas. Visredzamākais ir starojums: rentgens, spēcīgi uzliesmojumi. No tā var pasargāt tikai atmosfēra un uzliesmojumu gadījumā magnētiskais lauks.
Vēl viena problēma ir tuvumā esošā gaismas avota smagums. Tās plūdmaiņas spēki var palēnināt planētas rotāciju tāpat kā Zeme palēnināja Mēnesi (tāpēc mūsu satelīts vienmēr ir vērsts pret mums vienu pusi). Tad vienā planētas pusē vienmēr būtu karsta diena, bet otrā - sasalusi kosmiskā nakts. Šādi apstākļi, protams, neveicina dzīvības rašanos, taču ir iespēja, kad planēta nonāk rezonansē ar zvaigznes smagumu un joprojām rotē, kā tas notika ar Merkuru. Trešā problēma ir zvaigžņu vējš: uzlādētu daļiņu straumes, kas izplūst no sarkanā pundura, miljardu gadu laikā varētu vienkārši izpūst atmosfēru kosmosā.
Planēta Proxima b apdzīvojamā zonā griežas ap Proxima Centauri zvaigzni
Foto: ESA / Habls un NASA
Ir modeļi, kā apiet šīs grūtības. Un tā kā ir modeļi, tad kaut kur Galaktikā tos varētu realizēt. It īpaši, ja ņem vērā mazo zvaigžņu un planētu skaitu ap tām (pēc mūsdienu aplēsēm ir desmitiem, ja ne simtiem miljardu).
Pieņemsim, ka uz vienas no šīm planētām ir dzīvība, kas bioķīmijā ir līdzīga zemes dzīvei. Kādas ir pazīmes, lai to atrastu? Atbilde ir šāda: vispirms jāpierāda šķidrā ūdens un atmosfēras klātbūtne un pēc tam jāmeklē biomarķieri, no kuriem pirmais ir brīvais skābeklis. Fakts ir tāds, ka skābeklis atmosfērā var parādīties gandrīz tikai dzīvo organismu fotosintēzes rezultātā. Fiziskie un ķīmiskie procesi, protams, arī to rada, bet ne tādā daudzumā. Lai šī gāze varētu parādīties pati par sevi, ir jāievēro vairāki nosacījumi. Kopumā, ja atmosfērā ir skābeklis, tad apdzīvojamības iespējas ievērojami palielinās. Pagaidām šādas planētas nav atrastas. Vai principā ir iespējams izpētīt viņu atmosfēru? Tātad - ar zemes teleskopiem un observatorijām tuvākajā kosmosā?
"Kaut kas, izrādās, jau tagad ir iespējams," saka Romāns Rafikovs. - Piemēram, nesen atklātajā TRAPPIST-1 sistēmā ir trīs planētas ar Zemes kārtas lielumu, kas riņķo īsās orbītās - pusotra un divas dienas divām iekšējām planētām - ap pundurzvaigzni. Tās masa ir 8%, un rādiuss ir 11% no Saules, spožums ir 2000 reizes mazāks nekā Saules. Šajā gadījumā zvaigzne atrodas 40 gaismas gadu attālumā no mums, ļoti tuvu.
Nesen starptautiska pētnieku grupa izmantoja Habla kosmosa teleskopu, lai pētītu šo planētu atmosfēru, izmantojot pārraides spektroskopiju. Ar šo metodi novērojumi tiek veikti tranzīta laikā - zvaigznes gaismas absorbciju planētas atmosfērā mēra viļņu garumos, kas atbilst tajā esošajiem ķīmiskajiem elementiem. Tas ir ļoti grūts novērojums, jo ir iesaistīta tikai neliela atmosfēras daļa pie planētas ekstremitātes. Šajā gadījumā, lai pastiprinātu signālu, novērotāji gaidīja, kamēr abas iekšējās planētas, kas sēž apdzīvotajā zonā, vienlaikus iziet cauri zvaigznes diskam. Tika izmērīts viņu kombinētais signāls. Laba ideja.
Rezultāts parādīja, ka šīs planētas nevar saturēt paplašinātas ūdeņraža atmosfēras bez mākoņiem. Bet paliek citas iespējas - piemēram, stipri mākoņaina atmosfēra, piemēram, Venēcijas atmosfēra, vai ūdens tvaiku atmosfēra. Tātad šīs planētas sistēmas turpmākas izpētes iespējas ir milzīgas.
Nākotnē jaunais amerikāņu infrasarkanais teleskops JWST (Džeimsa Veba kosmiskais teleskops, to plānots sākt darboties 2018. gadā) šādus novērojumus padarīs vairāk vai mazāk ikdienišķus.
Nu? Mēs turam dūres. Mēs gaidam.
Kosmosa teleskopa JWST (Džeimsa Veba kosmosa teleskops) spoguļi
Foto: NASA