Hvad i alverden er en eksoplanet?

Træd udenfor på en klar nat, og du kan være sikker på noget, vores forfædre kun kunne forestille sig:Hver stjerne, du ser, spiller sandsynligvis vært for mindst én planet.

Verdener, der kredser om andre stjerner, kaldes "exoplaneter, "og de findes i mange forskellige størrelser, fra gasgiganter større end Jupiter til små, stenede planeter omtrent lige så store rundt som Jorden eller Mars. De kan være varme nok til at koge metal eller låst i dybfrysning. De kan kredser om deres stjerner så tæt, at et "år" kun varer et par dage; de kan kredser om to soler på én gang. Nogle exoplaneter er solløse skurke, vandrer gennem galaksen i permanent mørke.

Den galakse, Mælkevejen, er den tykke strøm af stjerner, der skærer hen over himlen på de mørkeste, klareste nætter. Dens spiralformede flade indeholder sandsynligvis omkring 400 milliarder stjerner, vores sol blandt dem. Og hvis hver af disse stjerner ikke kun har én planet, men, ligesom vores, et helt system af dem, så er antallet af planeter i galaksen virkelig astronomisk:Vi er allerede på vej ind i billionerne.

Vi mennesker har spekuleret i sådanne muligheder i tusinder af år, men vores er den første generation, der ved, med sikkerhed, at eksoplaneter virkelig er derude. Faktisk, vej derud. Vores nærmeste nabostjerne, Proxima Centauri, blev for nylig fundet at besidde mindst en planet - sandsynligvis en stenet planet. Det er 4,5 lysår væk-mere end 25 billioner miles (40 billioner kilometer). Hovedparten af ​​de eksoplaneter, der er fundet indtil nu, er hundredvis eller tusinder af lysår væk.

Den dårlige nyhed:Vi har endnu ingen måde at nå dem på, og vil ikke efterlade fodaftryk på dem snart. Den gode nyhed:Vi kan se på dem, tage deres temperaturer, smage deres atmosfære og måske en dag snart, opdage tegn på liv, der kan være skjult i pixel af lys fanget fra disse dimme, fjerne verdener.

Den første exoplanet, der sprængte på verdensscenen, var 51 Pegasi b, en "varm Jupiter" 50 lysår væk, der er låst i et fire-dages kredsløb omkring sin stjerne. Vandskelåret var 1995. Pludselig, eksoplaneter var en ting.

Men der var allerede dukket et par hints op. En planet nu kendt som Tadmor blev opdaget i 1988, selvom opdagelsen blev trukket tilbage i 1992. Ti år senere, flere og bedre data viste endegyldigt, at det trods alt virkelig var der.

Og et system med tre "pulsarplaneter" var også blevet opdaget, begyndende i 1992. Disse planeter kredser om en pulsar omkring 2, 300 lysår væk. Pulsarer er høj densitet, hurtigt spinde lig af døde stjerner, raker alle planeter i kredsløb omkring dem med sviende stråler.

Nu lever vi i et univers af eksoplaneter. Antallet af bekræftede planeter er 3, 700, og stiger. Det er kun fra en lille prøveudtagning af galaksen som helhed. Antallet kan stige til titusindvis inden for et årti, når vi øger antallet, og observere magt, af robotteleskoper, der løftede sig ud i rummet.

Hvordan kom vi her?

Vi står på et afgrund af videnskabelig historie. Tiden med tidlig udforskning, og de første bekræftede exoplanet -detektioner, viger for den næste fase:skarpere og mere sofistikerede teleskoper, i rummet og på jorden. De vil gå bredt, men også bore ned. Nogle vil få til opgave at foretage en stadig mere præcis folketælling af disse fjerntliggende verdener, sømme deres mange størrelser og typer. Andre vil foretage en nærmere undersøgelse af de enkelte planeter, deres atmosfære, og deres potentiale til at rumme en eller anden form for liv.

Direkte billeddannelse af eksoplaneter - det vil sige faktiske billeder - vil spille en stadig større rolle, selvom vi for det meste er kommet frem til vores nuværende videnstilstand via indirekte midler. De to hovedmetoder er afhængige af wobbles og skygger. "Wobble" -metoden, kaldes radial hastighed, holder øje med stjernernes rystende rystelser, når de bliver trukket frem og tilbage af gravitationsbugserne på en kredsende planet. Størrelsen af ​​vinglen afslører "vægten, "eller masse, af planeten.

Denne metode frembragte de allerførste bekræftede exoplanet -detektioner, herunder 51 Peg i 1995, opdaget af astronomerne Michel Mayor og Didier Queloz. Jordteleskoper ved hjælp af metoden radialhastighed har hidtil opdaget næsten 700 planeter.

Men langt de fleste eksoplaneter er fundet ved at søge efter skygger:det utroligt lille fald i lyset fra en stjerne, når en planet krydser dens ansigt. Astronomer kalder denne krydsning en "transit".

Størrelsen af ​​faldet i stjernelys afslører, hvor stor omkring den transiterende planet er. Ikke overraskende, denne søgning efter planetariske skygger er kendt som transitmetoden.

NASAs Kepler rumteleskop, lanceret i 2009, har fundet næsten 2, 700 bekræftede eksoplaneter på denne måde. Nu i sin "K2" mission, Kepler opdager stadig nye planeter, selvom brændstoffet forventes at løbe tør snart.

Hver metode har sine plusser og minusser. Wobble -detektioner giver planetens masse, men giv ingen oplysninger om planetens omkreds, eller diameter. Transitdetektioner afslører diameteren, men ikke massen.

Men når flere metoder bruges sammen, vi kan lære den vitale statistik for hele planetariske systemer - uden nogensinde at billedliggøre planeterne selv. Det bedste eksempel hidtil er TRAPPIST-1-systemet cirka 40 lysår væk, hvor syv planeter i omtrent jordens størrelse kredser om en lille, rød stjerne.

TRAPPIST-1-planeterne er blevet undersøgt med jord- og rumteleskoper. De rumbaserede undersøgelser afslørede ikke kun deres diametre, men den subtile tyngdekraftsindflydelse, disse syv tætpakkede planeter har på hinanden; fra dette, forskere bestemte hver planets masse.

Så nu kender vi deres masser og deres diametre. Vi ved også, hvor meget af den energi, der udstråles af deres stjerne, rammer disse planets overflader, tillader forskere at estimere deres temperaturer. Vi kan endda foretage rimelige skøn over lysniveauet, og gæt på himmelens farve, hvis du stod på en af ​​dem. Og selvom meget stadig er ukendt om disse syv verdener, herunder om de besidder atmosfærer eller oceaner, iskapper eller gletschere, det er blevet det mest kendte solsystem bortset fra vores eget.

Hvor er vi på vej hen?

Den næste generation af rumteleskoper er over os. Først og fremmest er lanceringen af ​​TESS, Transit Exoplanet Survey Satellite. Dette ekstraordinære instrument vil tage en næsten fuld himmelundersøgelse af de tættere, lysere stjerner for at lede efter transitplaneter. Kepler, tidligere transitmester, vil videregive opdagelsesbrænderen til TESS.

TESS, på tur, vil afsløre de bedste kandidater til et nærmere kig med James Webb Rumteleskop, planlægger i øjeblikket at blive lanceret i 2020. Webb -teleskopet, udsender en kæmpe, segmenteret, lysopsamlingsspejl, der kører på en singellignende platform, er designet til at fange lys direkte fra planeterne selv. Lyset kan derefter opdeles i et flerfarvet spektrum, en slags stregkode, der viser, hvilke gasser der er til stede i planetens atmosfære. Webbs mål kan omfatte "superjord, "eller planeter større end Jorden, men mindre end Neptun-nogle der kunne være stenede planeter som vores egne store versioner.

Lidt er kendt om disse store planeter, herunder om nogle kan være egnede til livet. Hvis vi er meget heldige, måske vil en af ​​dem vise tegn på ilt, kuldioxid og metan i atmosfæren. En sådan blanding af gasser vil kraftigt minde os om vores egen atmosfære, muligvis angiver tilstedeværelse af liv.

Men jagt på jordlignende atmosfærer på eksoplaneter i jordstørrelse må sandsynligvis vente på en fremtidig generation af endnu mere kraftfulde rumsonder i 2020'erne eller 2030'erne.

Takket være Kepler -teleskopets statistiske undersøgelse, vi ved, at stjernerne ovenfor er rige på planetariske ledsagere. Og mens vi stirrer op på nattehimlen, vi kan ikke kun være sikre på et stort antal eksoplanet -naboer, men om noget andet:Eventyret er lige begyndt.