Mengapa menemukan planet yang dihuni sangat rumit

Lebih dari seribu exoplanet telah ditemukan, di antaranya hanya 31 yang dapat ditinggali:



Tetapi Anda tidak boleh menyanjung diri sendiri dengan jumlah ini - mungkin ternyata meskipun planet-planet ini berada di "zona layak huni", kondisi nyata pada mereka, seperti di Venus kita, dapat sangat berbeda dari perkiraan, dan mengecualikan kehidupan seperti kita pada mereka. Alasan untuk ini adalah ketidakmungkinan pengamatan langsung dari planet yang terletak di "zona layak huni", yang berarti kurangnya data yang dapat diandalkan tentang parameter paling penting - Albedo planet ini, dan komposisi atmosfernya. Dan tanpa parameter ini, perkiraan suhu pada permukaan planet ekstrasurya sangat kasar.

Tetapi mari kita mulai dengan pertanyaan, mengapa suhu permukaan begitu penting? Untuk asal dan keberadaan kehidupan yang mirip dengan duniawi, keberadaan air cair diperlukan. Oleh karena itu, planet-planet di mana kehidupan dapat hidup harus dimasukkan dalam apa yang disebut "zona layak huni", atau dengan cara lain, "zona Goldilocks" adalah serangkaian orbit di mana suhu di permukaan planet harus berfluktuasi dalam kisaran 0-100 derajat Celcius. Jelas bahwa untuk bintang-bintang kecil zona ini lebih dekat ke bintang, dan untuk bintang-bintang yang lebih besar lebih jauh:


Perbandingan zona Matahari yang dihuni (katai kuning) dan Gliese 581 (katai merah)

Secara alami, kehidupan dapat muncul dari bintang-bintang dari kelas-kelas lain, tetapi mereka tidak akan memiliki nasib yang patut ditiru - untuk kelas bintang A, harapan hidup bintang akan kurang dari 500 juta tahun, dan tidak perlu berbicara tentang evolusi dan perkembangan kehidupan ke bentuk-bentuk kompleks.

Kelas terkecil bintang M (katai coklat), meskipun memiliki umur puluhan miliar tahun, dianggap sebagai kandidat yang buruk karena planet ini harus terlalu dekat dengan bintang untuk menerima energi yang cukup. Hal ini dapat menyebabkan kekuatan pasang surut yang menyebabkan planet berputar sepanjang waktu dengan satu sisi beralih ke bintang (seperti Bulan kita berpaling satu sisi ke Bumi), ini berarti hari abadi di satu sisi, dan malam abadi di sisi lainnya. Juga, planet seperti itu akan membutuhkan atmosfer yang sangat padat untuk melindungi kehidupan di permukaannya dari radiasi bintang. Probabilitas keberadaan simultan dari kedua kondisi ini dianggap sangat rendah.


Kelas bintang - cocok untuk planet kehidupan dicari terutama untuk bintang kelas K (kurcaci merah) dan G (seperti Matahari kita)

Jadi, dengan di mana dan apa yang harus dicari, kami memutuskan, sekarang tinggal menentukan - betapa sulitnya menemukan apa yang kita butuhkan. Tanpa data akurat tentang albedo, dan tentang komposisi atmosfer planet (apakah ada sama sekali, apakah ada efek rumah kaca - dan apa pengaruhnya terhadap planet ini), kita tidak akan dapat secara akurat menentukan suhu di permukaannya. Jadi kita perlu melihat planet ini dengan instrumen kita.

Planet ekstrasurya pertama ditangkap oleh teleskop 8-meter berbasis darat dari Observatorium Gemini pada tanggal 14 September 2008 - ini adalah 1RXS J160929.1-210524 b. Ini bukan planet dalam pandangan kami - massanya melebihi Jupiter sebanyak 8 kali (Bumi - bahkan 2.500 kali), dan suhu di permukaan adalah 1.400 derajat Celcius. Dalam hal ini, planet-planet mencakup semua objek yang tidak mampu mendukung reaksi termonuklir di dalam nukleus mereka (ini setidaknya 12,5 massa Jupiter).


Bintang 1RXS J160929.1-210524 dan sebuah planet di orbitnya. Tidak seperti semua foto spektakuler sebelumnya tentang planet di dekat bintang neutron dan sistem bintang ganda atau biner yang ditandatangani sebagai "penampilan planet ekstrasurya dalam pandangan seniman", kesaksian yang tampak sederhana ini merupakan langkah besar dalam bidang penelitian planet ekstrasurya.

Bintang ini terletak 470 tahun cahaya dari kita dan memiliki massa sedikit kurang dari massa Matahari. Jarak antara bintang dan planet adalah sekitar 330 AU. Ini, tentu saja, bukan batas pengukuran untuk teleskop ini, paling mudah untuk menemukan planet seperti itu, yang belum mendingin setelah pembentukannya, dan itu sendiri memancarkan banyak cahaya.

Langkah selanjutnya sudah diambil pada 13 Januari 2010 - menggunakan Very Large Telescope, spektrum radiasi dari exoplanet HR 8799 c diperoleh. Planet ini berada di 38 AU dari bintangnya, dan 130 tahun cahaya dari kita. Suhu permukaan sekitar 800 derajat Celcius. Menurut hasil spektrometri, metana terdeteksi di atmosfer, dan dua zat lagi: amonia / asetilena dan karbon dioksida / asam hidrosianat, tergantung pada interpretasi hasil.


Garis biru gelap adalah spektrum emisi planet HR 8799 c, wilayah biru muda adalah kisaran kesalahan yang mungkin terjadi (karena fakta bahwa spektrum planet ini harus "dipisahkan" dari spektrum bintang yang lebih terang).

Seperti yang Anda lihat, planet-planet ini hampir "dihangatkan" ", Dan ini bukan kecelakaan. Optik adaptif dan pengembangan elektronik memungkinkan untuk mencapai sukses besar dengan teleskop berbasis darat - pengaruh gangguan atmosfer praktis dihilangkan, hanya sedikit "kabur" gambar yang tersisa.


Foto dari teleskop yang bekerja di Keck Observatory, sinar laser dari sistem optik adaptif yang bekerja terlihat jelas, bintang-bintang yang buram dalam foto adalah konsekuensi dari paparan foto yang lama, yang diperlukan untuk menangkap sinar laser.

Tetapi Hubble berusia 2,4 meter, yang berusia 25 tahun tahun ini, tidak dapat lagi bersaing dengan raksasa tanah, mencapai 10,5 meter. Dan seperti yang Anda tahu, atmosfer kita secara praktis tidak memancarkan sinar inframerah, dan bahkan pada observatorium ketinggian tinggi seperti Observatorium Keka di Hawaii (4145 m), memungkinkan Anda untuk menggunakan cahaya maksimum yang tampak dan inframerah dekat. Jadi mereka tidak bisa mendapatkan foto langsung dari planet yang memiliki suhu sekitar 300 K (seperti kita) - sebagian besar radiasi mereka jatuh di wilayah inframerah jauh, dan bagian yang terlihat adalah beberapa remah.

Teleskop luar angkasa James Webb di masa depan akan memiliki cermin 2,7 kali lebih besar dari Hubble, yang berarti area di mana ia dapat melihat exoplanet akan mengembang dengan jumlah yang sama. Dia akan dapat melihat benda-benda lemah yang sama seperti teleskop berbasis darat, dan yang paling penting - untuk "melihat" planet-planet yang memancarkan inframerah. Ini akan memberikan langkah besar dalam mencari planet ekstrasurya yang cocok untuk kehidupan. Kemungkinan mendapatkan spektrum emisi dari planet-planet tersebut akan memberi kita kesempatan untuk beralih dari "perkiraan" suhu ke pengukuran yang akurat. Dan ini adalah faktor utama dimana pencarian planet yang cocok dilakukan.


Teleskop terbesar yang ada dan dirancang dengan tanggal commissioning mereka. Teleskop untuk pertama kalinya memotret sebuah planet ekstrasurya (Gemini Utara dan Selatan) terletak di tengah satu di atas yang lain (biru dan hijau). Teleskop yang melakukan analisis spektral pertama (Very Large Telescope) ada di bawah ini. Teleskop masa depan: pesawat ruang angkasa James Webb dari bawah ke bawah, teleskop berbasis darat dari bawah ke atas: teleskop Giant Magellan, teleskop Eropa sangat besar, teleskop Thirty-meter. Dan orang untuk skala adalah kanan bawah.

phl.upr.edu/projects/habitable-exoplanets-catalog Katalog exoplanet yang cocok untuk seumur hidup
www.gemini.edu/sunstarplanet Foto pertama sebuah exoplanet
Spektroskopi teratasi secara spasial dari exoplanet HR 8799 c. M. Janson, C. Bergfors, M. Goto, W. Brandner, D. Lafreniere Artikel tentang analisis spektral pertama planet ekstrasurya

Source: https://habr.com/ru/post/id384847/