Planet ekstrasurya
Planet ekstrasurya adalah planet yang mengorbit bintang lain. Begitu muncul gagasan bahwa bintang-bintang di langit malam adalah matahari yang jauh, mereka mulai berbicara tentang kemungkinan keberadaan planet di sekitar mereka dan kehidupan di tubuh-tubuh ini. Namun, itu adalah satu hal untuk alasan, dan hal lain untuk ditemukan. Karena planet jauh lebih ringan dari bintang dan memancarkan lebih sedikit cahaya, membukanya sangat, sangat sulit. Terlepas dari upaya individu, kesuksesan datang hanya pada akhir abad ke-20.Pada akhir 80-an, beberapa teknik observasi telah mencapai akurasi yang diperlukan, dan pada awal 90-an exoplanet mulai ditemukan. Sekarang beberapa ribu planet diketahui, dan jumlahnya bertambah. Ternyata sistem planet lain dan anggotanya dapat berbeda secara signifikan dari apa yang kita lihat dalam sistem kita. Jurang telah terbuka, planet ekstrasurya penuh. Dan sekarang kita perlu memahami bagaimana semua objek ini diatur, bagaimana mereka terbentuk, bagaimana mereka akan berkembang. Tentang ini, mungkin, bidang astrofisika yang paling “hidup” saja.Kuliah No. 1: Bagaimana cara exoplanet direkam?
Begitu orang-orang mulai menebak bahwa bintang-bintang adalah matahari yang jauh, sebuah ide alami muncul: begitu planet berputar mengelilingi Matahari kita, maka pasti ada planet di sekitar bintang lain juga. Sekarang planet-planet inilah yang kita sebut exoplanet - planet surya ekstra ( planet ekstra-surya). Dan pada prinsipnya, orang-orang mulai berpikir lama tentang cara membuka planet untuk bintang-bintang lain. Ini sulit karena dua alasan: pertama, planet itu sendiri kecil, bersinar sangat buruk dan hanya dengan cahaya yang dipantulkan, sulit untuk menyadarinya, bahkan lebih sulit untuk melihatnya karena di sebelah bintang yang sangat terang. Sering terjadi bahwa kita dapat melihat planet ekstrasurya itu sendiri jika berada di tempat yang persis sama di tempat yang kosong, tetapi cahaya terang bintang yang sangat dekat mencegah kita melakukan hal ini.Pertanyaan tentang exoplanet yang pertama kali ditemukan cukup kompleks. Tidak ada jawaban yang jelas untuk itu. Di satu sisi, kita dapat mengatakan bahwa planet ekstrasurya pertama di sekitar bintang, agak mirip dengan Matahari, ditemukan pada tahun 1995 - sebuah penemuan yang dapat diandalkan dari sebuah planet ekstrasurya dalam bintang bertipe surya. Namun, pada tahun 1992, menggunakan teknik yang sama sekali berbeda, orang menemukan beberapa exoplanet, tetapi tidak di sekitar bintang biasa, tetapi di sekitar bintang neutron - radio pulsar. Seseorang percaya bahwa mulai saat ini Anda dapat menghitung sejarah exoplanetary, seseorang percaya bahwa ini masih hewan yang sama sekali berbeda, karena bintangnya tidak seperti Matahari, dan planet-planet yang paling mungkin terbentuk setelah ledakan supernova dari itu. substansi yang dibuang oleh supernova. Tetapi bahkan ceritanya tidak berakhir di sana. Pada tahun 1988, sebuah pernyataan oleh sekelompok astronom munculbahwa mereka mungkin telah menemukan sebuah planet ekstrasurya, tetapi akurasi pengamatannya tidak cukup. Dan hanya setelah sekitar 15 tahun, penemuan ini dikonfirmasi ketika jumlah planet sudah mencapai puluhan. Jadi, di satu sisi, kita dapat mengatakan bahwa pada tahun 1988 exoplanet pertama ditemukan, tetapi tidak ada kepastian. Dan ceritanya tidak berakhir di situ. Pada tahun 1989, orang-orang mengumumkan bahwa mereka benar-benar secara akurat melihat satelit bermassa rendah dalam bintang normal, mirip dengan Matahari. Tetapi kesulitannya adalah Anda perlu menentukan apa itu planet. Ada planet, ada bintang, di antara mereka ada jenis objek lain yang disebut kerdil coklat - mereka lebih berat daripada planet, tetapi lebih ringan dari bintang, ada reaksi termonuklir, tetapi ini bukan reaksi konversi hidrogen menjadi helium, yang memungkinkan bintang normal memancarkan banyak energi. Jadi, kami masih belum tahuapakah objek yang ditemukan pada tahun 1989 adalah planet ekstrasurya yang sangat berat atau katai coklat yang sangat ringan. Jadi ceritanya cukup membingungkan. Anehnya, pada 1980-1990-an, beberapa metode secara bersamaan memungkinkan penemuan planet ekstrasurya. Kebetulan luar biasa. Kami akan berbicara tentang berbagai metode ini.Planet ekstrasurya pertama yang dapat diandalkan dari bintang seperti Matahari ditemukan dengan cara ini: biasanya, jika kita pergi ke seseorang di jalan dan bertanya: "Apa yang berputar di sekitar: Bumi di sekitar Matahari atau Matahari di sekitar Bumi?", Jika mereka menjawab kita: "Bumi di sekitar Matahari "Kami mengangguk, dan jika mereka berkata:" Matahari ada di sekitar bumi, "kami akan mengarahkan jari-jari kami dan tertawa, tetapi kita dapat menemukan jawaban bahwa keduanya berputar di sekitar pusat massa yang sama. Dan ini benar-benar jawaban yang tepat! Kita sering tidak memikirkan fakta bahwa Bumi menarik kita, tetapi kita menarik Bumi dengan kekuatan yang persis sama. Hanya saja Bumi sangat berat, dan ketika kita melompat, kita sedikit menggusur Bumi, tetapi jika itu meningkatkan harga diri Anda, maka, sungguh, melompat, Anda menggeser Bumi sedikit. Demikian pula, planet ini, yang berputar mengelilingi bintang, membuat bintang itu bergerak sedikit, dan ini bisa diperhatikan.Orang-orang memahami ini sejak lama. Apa yang ingin kamu tonton? Kita mendapatkan spektrum bintang dengan akurasi sangat tinggi, kita melihat garis spektral, jika bintang bergerak ke arah kita, maka semua garis bergeser ke wilayah biru spektrum, jika dari kita, lalu ke merah. Ini adalah kasus yang paling sederhana ketika ada bintang dan ada satu planet atau, jika Anda suka, yang terberat. Jika Anda melihat tata surya dari kejauhan, makamempengaruhi Matahari lebih dari semua planet lain. Kita akan melihat bahwa dengan periode revolusi Yupiter, Matahari mendekati pengamat yang jauh, kemudian bergerak menjauh, dan dengan periodisitas proses yang ketat, kita dapat menebak bahwa ini benar-benar semacam satelit yang tidak terlihat, dan bukan, misalnya, denyut Matahari atau sesuatu yang lain . Jadi, perlu untuk belajar mengukur kecepatan ini dengan sangat akurat dan, selain itu, untuk melakukan ini untuk waktu yang lama. Apa masalah dengan waktu? Misalnya, Anda memiliki arloji yang berjalan sangat akurat. Katakanlah mereka pergi kurang dari satu detik per hari. Bagus Setahun berlalu. Bisakah Anda, tanpa membiarkan jam - misalnya, Anda duduk di pulau terpencil dan Anda tidak memiliki alat komunikasi - masih secara akurat menentukan waktu dengan keakuratan satu detik? Sepertinya, katakanlah, mereka ada di belakang Anda sebentar. Setahun telah berlalu. Anda menghitung 365 detik dan berpikir lagiAnda tahu waktu ke yang kedua. Ini sama sekali tidak benar, karena mungkin ada beberapa heterogenitas kursus. Ini tidak selalu tepat satu detik per hari. Sama dengan pengukuran spektra. Akhirnya, pada akhir 1980-an, orang belajar bagaimana menyelesaikan masalah ini pada 1995, dan dengan cara itulah planet ekstrasurya pertama ditemukan. Kemudian orang mengukur kecepatan urutan 5-10 meter per detik. Dengan standar modern, ini cukup banyak.Metode kedua
Cara kedua untuk menemukan exoplanet. Bayangkan suatu saat planet ini melewati persis di antara kita dan bintang. Hampir sama seperti menonton matahari, sesekali, kita melihat Venus atau Merkurius melewati piringan Matahari. Apa yang akan terjadi Kami tidak melihat planet ini, kami tidak melihat titik gelap pada bintang, tetapi kami melihat bahwa kecerahan bintang sedikit menurun. Disk bintang itu cerah, dan planet ini gelap. Bayangkan kita sedang mengamati bintang dan secara akurat mengukur kecemerlangannya. Kami tidak melihat disk bintang, kami tidak melihat detail apa pun, tetapi, mengukur kecerahan dengan akurasi tinggi, kami melihat bahwa kecerahan tiba-tiba turun sedikit. Memang, sedikit - itu bisa seperseribu atau beberapa per sepuluh ribu. Jika ini terjadi secara berkala, maka satu-satunya alasan yang masuk akal adalah lewatnya planet ini melalui cakram bintang. Planet seperti itu disebut planet transit, dan fenomena itu sendiri disebut transit, dan ini adalah cara yang sangat baik untuk menemukan planet ekstrasurya. Satu-satunya kesulitan adalahAnda perlu mengukur gloss mereka untuk waktu yang lama dan sangat akurat. Dan di Bumi, atmosfer mulai mengganggu. Karena itu, pengamatan seperti itu biasanya dilakukan dari luar angkasa. Sebuah teleskop yang diluncurkan ke luar angkasa bahkan mungkin tidak terlalu besar. Penting untuk mengukur kecerahan bintang dengan akurasi tinggi, karena tidak mengganggu atmosfer. Dengan cara ini, satelit Kepler telah andal menemukan hampir seribu exoplanet. Ada beberapa ribu kandidat yang sangat andal, di mana 90% akan dikonfirmasi dari waktu ke waktu. Sekarang ini adalah dua cara utama untuk menemukan exoplanet, tetapi ada beberapa yang cukup menarik.karena suasananya tidak mengganggunya. Dengan cara ini, satelit Kepler telah andal menemukan hampir seribu exoplanet. Ada beberapa ribu kandidat yang sangat andal, di mana 90% akan dikonfirmasi dari waktu ke waktu. Sekarang ini adalah dua cara utama untuk menemukan exoplanet, tetapi ada beberapa yang lebih menarik.karena suasananya tidak mengganggunya. Dengan cara ini, satelit Kepler telah andal menemukan hampir seribu exoplanet. Ada beberapa ribu kandidat yang sangat andal, di mana 90% akan dikonfirmasi dari waktu ke waktu. Sekarang ini adalah dua cara utama untuk menemukan exoplanet, tetapi ada beberapa yang lebih menarik.Metode ketiga
Metode ketiga dikaitkan dengan fenomena yang sangat indah seperti pelensaan gravitasi. Semua teori gravitasi modern yang baik, termasuk teori relativitas umum, adalah teori geometri gravitasi, di mana efek pelensaan ini dapat dijelaskan dengan jelas. Benda-benda berat mendistorsi ruang di sekitar mereka, dan ini, yang menggambarkan lubang hitam, ditarik dalam bentuk lubang di bidang di mana kotak persegi panjang digambar. Cahaya, bergerak melalui ruang seperti itu (kita akan langsung membayangkan pesawat ini di mana cahaya bergerak), akan merasakan lubang ini, itu akan menyimpang. Jadi, benda berat mana pun bekerja secara efektif sebagai lensa pengumpul, yaitu, jika kita melihat bintang yang jauh, mengukur kecerahannya, benda besar yang terbang antara kita dan bintang, bintang lain, bintang neutron, lubang hitam- apa pun yang Anda inginkan, kecemerlangan bintang akan sedikit meningkat. Misalkan bintang lain terbang, kita melihat bahwa kecerahan bintang meningkat, dan tiba-tiba pada kurva cahaya kita melihat tambahan "pick", ada lensa kecil kedua. Dengan cara ini, planet terbuka yang berputar di sekitar bintang. Bintang itu, yang merupakan lensa, memiliki sebuah planet, akan memberikan "pilihan" tambahan. Ini adalah cara yang sangat baik untuk mendaftarkan planet, karena dengan cara ini Anda dapat mendaftarkan planet yang cukup jauh. Lihat apa masalahnya: jika kita mengukur kecepatan atau mengukur transit, kita perlu beberapa upaya untuk memastikan bahwa efeknya ada, bahwa ini bukan beberapa denyut acak bintang, bukan semacam bintik yang muncul pada bintang, seperti bintik matahari, tetapi prosesnya berkala. Menonton 5 tahun, Anda tidak dapat membuka planet ini dengan periode sirkulasi 6 tahun, tetapi,mengamati peristiwa itu dengan berkembang biak, Anda dapat segera menemukan sebuah planet yang periode revolusi di sekitar bintang adalah bertahun-tahun atau puluhan tahun, selama yang Anda inginkan, karena metode ini tidak terikat pada pengulangan, sehingga melengkapi dua sumur pertama.Metode berikut untuk mendeteksi exoplanet dikaitkan dengan pengamatan dari setiap proses periodik. Bayangkan bahwa Anda memiliki arloji, ia harus tepat, dan Anda melihatnya secara berkala tersesat. Jika ini adalah arloji mekanik, Anda mungkin curiga ada sesuatu yang berlebihan di dalamnya, ada yang mengganggu. Mereka meminyaki jam dengan minyak, dan remah roti tiba di sana, dan sekarang roda gigi tidak berputar dengan baik atau Anda mendapat kecoak di sana yang secara berkala mencegah roda gigi bergerak. Dengan cara yang sama, jika ada beberapa proses periodik dalam sistem bintang, misalnya, ada bintang biner (dua bintang berputar satu sama lain), dan terjadi gerhana, kecerahan berubah secara berkala. Ini harus menjadi proses batch yang sangat ketat. Kami mengamati dan melihat bahwa kadang-kadang kegagalan terjadi. Bagaimana menjelaskannya? Beberapa jenis tubuh ekstra dalam sistem.Anda dapat memodelkan sistem ini dan menentukan massa tubuh berlebih yang mengganggu ini. Jika ternyata menjadi planet, maka Anda telah menemukan planet ini. Dan dengan cara ini, planet yang sangat tidak biasa ditemukan. Misalnya, ada planet seperti itu, pulsar, berputar di sekitarnyakatai putih , dan sebuah planet berputar di sekitar sistem ini, yaitu, menurut pengamatan sebuah pulsar, adalah mungkin untuk memahami bahwa selain katai putih tak terlihat, ada komponen lain yang tak berguna - sebuah planet yang berputar di sekitar semua pasangan cantik ini.Metode kelima
Cara selanjutnya. Ingat yang pertama - perubahan kecepatan. Jadi, bintang bergerak di sekitar pusat massa bersama. Kita bisa langsung melihat gerakan ini. Jika kita mengukur koordinat bintang dengan sangat akurat, bayangkan gambar bintang dan salib yang secara akurat mengukur posisinya. Mereka mengukurnya hari ini, mengukurnya dalam enam bulan, dan melihat bahwa bintang telah bergeser. Mereka mengukurnya dalam enam bulan lagi, namun, namun - mereka melihat bahwa ini adalah gerakan periodik. Dengan cara ini, orang menemukan satelit yang tidak terlihat. Misalnya, katai putih pertama, satelit dari bintang paling terang di langit malam Sirius, ditemukan dengan cara ini. Kami melihat bahwa Sirius bergerak dan memiliki pendamping yang tak terlihat, tetapi katai putih adalah benda berat, ia dapat memiliki massa sama dengan atau sama dengan setengah massa Matahari. Sulit untuk menemukan planet ekstrasurya dengan cara ini, tetapi pada prinsipnya itu mungkin. Ngomong-ngomongratusan tahun yang lalu, orang-orang menyatakan bahwa mereka melihat pergerakan bintang ke satelit kecil yang sesuai, kemudian, sayangnya, ternyata ini disebabkan oleh beberapa ketidakakuratan dalam pengamatan, beberapa kesalahan, tetapi satelit Guy, yang secara khusus dirancang untuk untuk mengukur posisi sejumlah besar bintang dengan sangat akurat. Ini tidak dimaksudkan untuk mencari exoplanet, tetapi tidak ada keraguan bahwa produk sampingan dari karya satelit Guy akan menjadi penemuan sekitar seribu exoplanet.untuk sangat akurat mengukur posisi sejumlah besar bintang. Ini tidak dimaksudkan untuk mencari exoplanet, tetapi tidak ada keraguan bahwa produk sampingan dari karya satelit Guy akan menjadi penemuan sekitar seribu exoplanet.untuk sangat akurat mengukur posisi sejumlah besar bintang. Ini tidak dimaksudkan untuk mencari exoplanet, tetapi tidak ada keraguan bahwa produk sampingan dari karya satelit Guy akan menjadi penemuan sekitar seribu exoplanet.Akhirnya, kami sampai pada cara yang paling dapat dimengerti untuk menemukan exoplanet, ketika media menulis dengan garis jurnalistik yang kejam - “para astronom melihatnya.” Memang, dalam beberapa kasus, kita dapat langsung melihat planet ekstrasurya itu, tetapi sebelum kita beralih ke ini, ada dua cara lagi yang mirip dengan "melihat". Kita tidak bisa langsung melihat, tetapi menyorot cahaya planet ekstrasurya. Seringkali, exoplanet mengeluarkan cukup banyak. Sebagai contoh, sebuah planet ekstrasurya bisa sangat dekat dengan bintang dan dipanaskan pada suhu tinggi, atau hanya terbentuk dan terus menyusut dan memiliki sumber energi sendiri. Kemudian, dengan memiliki acara seperti transit, kita akan melihat bahwa total kecerahan sistem berubah atau planet akan memiliki fase, seperti Venus, dan kita akan melihat bahwa total kecerahan seluruh sistem berubah.Dengan demikian, kita akan menyoroti kelebihan cahaya dan dapat menghubungkannya dengan planet ekstrasurya yang tidak terlihat. Cara serupa adalah dengan melihat beberapa detail dalam spektrum yang tidak biasa bagi bintang. Mereka secara berkala akan bergerak, muncul, menghilang, dan kita juga bisa menganggapnya sebagai planet ekstrasurya, dan juga menyorot cahayanya.Dan akhirnya, cara yang paling terakhir dan paling indah adalah mendapatkan gambar langsung. Sekarang ada lusinan gambar langsung exoplanet yang baik, ketika kita benar-benar melihat benda-benda ini dan dalam kasus yang jarang secara langsung melihat bagaimana, seperti yang kita amati, planet ekstrasurya bergerak dalam orbitnya.Jadi, ada beberapa cara yang indah dan beragam untuk membuka exoplanet, yang secara keseluruhan saling melengkapi satu sama lain.Sergey Popov - Doktor Ilmu Fisika dan Matematika, Peneliti Terkemuka, GAISH Moscow State University
Source: https://habr.com/ru/post/id398201/
All Articles