Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Exoplaneter

Denne kunstners illustration viser, hvordan Kepler-1649c, en jordlignende planet, kunne se ud fra dens overflade. NASA/Ames Research Center/Daniel Rutter

Du står i en evig solnedgang, under en uhyggelig, rødlig-orange himmel med tynde skyer. Ved kanten af ​​et stort hav stiger fast grund langsomt op af vandet og giver plads til lavland dækket af vegetation. Planterne soler sig i temperaturer, der når op på 40 grader Fahrenheit (4 grader Celsius), men deres blade er ikke grønne - de er sorte og spredes vidt for at absorbere den sparsomme energi, der skyller hen over landskabet.

Du er kommet til dette paradis fra dit permanente hjem, en forpost placeret på den mørke, frosne side af planeten. Du vandrer ned af lavlandets bakker til vandkanten. Mens du stirrer ud i horisonten, lover du, at du næste år vil tage hele familien med, så de kan nyde farven og varmen og lyset. Så indser du, at der kun er 37 dage til næste år, og du føler dig pludselig lille og ubetydelig i et stort, overvældende univers.

Dette kunne være din fremtidige Jord. Nej virkelig. Det var en kunstnerisk repræsentation af en planet kaldet Gliese 581g, hvilket var en stor nyhed i 2010, men som videnskabsmænd nu tvivler på eksisterer.

Alligevel har det ikke forhindret dem i at lede efter andre jordlignende planeter . Takket være avancerede planetjagtteknikker og noget seriøst udstyr, lokaliserer astronomer tusindvis af kandidater uden for vores solsystemer. Disse er planeter, der kredser om andre sollignende stjerner - kaldet exoplaneter - og videnskabsmænd kommer til en nøgtern, næsten skræmmende erkendelse:Universet kan være fyldt med milliarder af planeter, hvoraf nogle helt sikkert ligner Jorden. I hvert fald overfladisk. Men hvad betyder det egentlig for en planet at ligne Jorden?

Indhold
  1. Guldlokzonen:Hvad er en jordlignende verden?
  2. Metoder til jagt på exoplaneter
  3. Kepler og TESS
  4. Jordlignende exoplaneter

Guldlokzonen:Hvad er en jordlignende verden?

Populationen af ​​exoplaneter påvist af Kepler-missionen sammenlignes med dem, der er påvist ved andre undersøgelser ved hjælp af forskellige metoder. Bemærk, at Kepler opdagede flere klippeplaneter (gult område). NASA/Ames Research Center/Natalie Batalha/Wendy Stenzel

Hvis der eksisterer en anden Jord i universet, skulle den så ikke se ud som Jorden? Selvfølgelig, men oddsene for at finde en blå verden præcis 7.926 miles (12.756 kilometer) på tværs og vippet på dens akse næsten 24 grader, virker omtrent lige så fjernt som at finde en Elvis Presley-imitator, der ser godt ud i pailletlæder og kan snerre en melodi ud bedre end kongen selv.

Det skader selvfølgelig ikke at kigge, og det gør astronomer netop. Idéen er ikke nødvendigvis at finde et nøjagtigt match, men et tæt. For eksempel har astronomer opdaget flere såkaldte "superjorde" - planeter, der er lidt større end vores hjem. Disse er langt bedre matcher end planeter så store som Jupiter eller Saturn.

Faktisk er giganter som Jupiter og Saturn kendt som gasgiganter fordi de ikke er andet end gigantiske kugler af brint, helium og andre gasser med lidt eller ingen fast overflade. Gasgiganter med deres stormfulde, flerfarvede atmosfære kan byde på spektakulære seværdigheder, men de vil aldrig lave gode udgravninger.

Mindre planeter, inklusive Jorden og super-Jord-lookalikes, er meget mere tilbøjelige til at blive inkubatorer for liv. Astronomer omtaler disse pipsqueaks som jordiske planeter fordi de har tungmetalkerner omgivet af en stenet kappe. Terrestriske planeter har en tendens til at holde sig tæt på deres værtsstjerner, hvilket betyder, at de har mindre kredsløb og dermed meget kortere år.

Terrestriske planeter er også mere tilbøjelige til at ligge i Goldilocks-zonen . Guldlok-regionen, også kaldet den beboelige zone eller livszone, er et område i rummet, hvor en planet er lige i den rigtige afstand fra sin hjemstjerne, så dens overflade hverken er for varm eller for kold. Jorden fylder selvfølgelig den regning, mens Venus steger i en løbsk drivhuseffekt, og Mars eksisterer som en frossen, tør verden. Ind i mellem er forholdene helt rigtige, så flydende vand forbliver på planetens overflade uden at fryse eller fordampe ud i rummet. Nu er søgningen i gang for at finde en anden planet i Goldilocks-zonen i et andet solsystem.

Metoder til jagt på exoplaneter

Når en planet krydser foran sin stjerne, som den ses af en observatør, kaldes begivenheden en transit. Transit fra jordiske planeter producerer en lille ændring i en stjernes lysstyrke på omkring 1/10.000 (100 dele pr. million, ppm), der varer i 2 til 16 timer. Denne ændring skal være periodisk, hvis den er forårsaget af en planet. NASA

Et af de store problemer i søgningen efter exoplaneter er at opdage de forbandede ting. De fleste er simpelthen for små og for langt væk til at kunne observeres direkte. Vores jordbaserede teleskoper kan ikke opløse en fjern planet som en prik adskilt fra dens værtsstjerne. Heldigvis har astronomerne andre midler til deres rådighed, og de kræver alle sofistikerede teleskoper bevæbnet med fotometre (enheder, der måler lys), spektrografer og infrarøde kameraer.

Den første metode, kendt som wobble-metoden , leder efter ændringer i en stjernes relative hastighed forårsaget af tyngdekraften fra en nærliggende planet. Disse slæbebåde får stjernen til at bølge mod Jorden og derefter væk, hvilket skaber periodiske variationer, som vi kan registrere ved at analysere lysspektret fra stjernen. Når den strømmer mod Jorden, komprimeres dens lysbølger, hvilket forkorter bølgelængden og flytter farven til den blå side af spektret. Når den strømmer væk fra Jorden, spredes dens lysbølger ud, hvilket øger bølgelængden og skifter farven til den røde side af spektret. Større planeter forstærker slingren af ​​deres forældrestjerner, og derfor har denne teknik været så effektiv til at finde gasgiganter flere gange større end Jorden.

Hvad er én ting, som alle planeter kan godt? Bloker lys. Hvis en planets kredsløb krydser mellem dens moderstjerne og Jorden, vil det blokere noget af lyset og få stjernen til at dæmpe. Astronomer kalder dette en transit , og den relaterede planetjagtteknik transitmetoden. Teleskoper udstyret med følsomme fotometre kan nemt skelne store planeter, men de kan også fange selv den lille dæmpning forårsaget af et objekt på størrelse med Jorden.

Endelig har nogle astronomer vendt sig til en teknik kendt som mikrolensing . Mikrolinsing opstår, når en stjerne passerer præcist foran en anden stjerne. Når dette sker, virker tyngdekraften af ​​forgrundsstjernen som en forstørrelseslinse og forstærker baggrundsstjernens lysstyrke. Hvis en planet kredser om forgrundsstjernen, forstærker dens ekstra tyngdekraft forstærkningseffekten. Dette afslører nemt planeten, som ellers ville være usynlig for andre detektionsteknikker.

Kepler og TESS

En kunstners koncept med TESS, der observerer en M dværgstjerne med planeter i kredsløb. NASAs Goddard Space Flight Center

Vi sagde tidligere, at de grundlæggende krav til en beboelig planet ville være en med en stenet overflade (i stedet for en gasagtig), med flydende vand (i modsætning til vanddamp) og i Goldilocks-zonen med ikke for varmt og ikke for koldt. Så hvilke værktøjer bliver brugt til at finde disse typer exoplaneter?

De første exoplaneter blev opdaget med Hubble-teleskopet i 1990'erne. Men den første NASA-mission for at opdage jordlignende planeter, der kredser om stjerner uden for vores eget solsystem, var Kepler-rumteleskopet, der blev opsendt i 2009. Udstyret med et meget følsomt fotometer overvågede Kepler lysstyrken af ​​over 150.000 stjerner og søgte efter små, periodiske dyk i deres lys forårsaget af planeternes passage hen over deres ansigter. Denne transitteknik gjorde det muligt for Kepler at identificere mere end 2.600 exoplaneter inklusive 12 planeter i deres stjernes beboelige zoner. Disse omfattede Gliese 581c og Kepler 62f.

Kepler-missionen sluttede i 2018 og blev efterfulgt af Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). TESS' mission er at finde exoplaneter, også ved hjælp af transitmetoden. TESS vil dække et himmelområde 400 gange større end Kepler gjorde og studere stjerner 30 til 100 gange lysere.

Jordlignende exoplaneter

Denne kunstners koncept viser, hvordan TRAPPIST-1 planetsystemet kan se ud, baseret på tilgængelige data om planeternes diametre, masser og afstande fra værtsstjernen fra februar 2017. NASA/JPL-Caltech

Her er nogle af de mest spændende opdagelser af jordlignende planeter i fjerne verdener.

GJ 667Cc

I februar 2012 rapporterede et internationalt hold af forskere resultaterne af deres wobble-baserede forskning fokuseret på GJ 667C, en M-klasse dværgstjerne forbundet med to andre orange dværge beliggende omkring 22 lysår fra Jorden. Astronomerne håbede på at lære mere om en tidligere opdaget superjord (GJ 667Cb) med en omløbsperiode på kun 7,2 dage, men deres observationer førte til noget bedre - GJ 667Cc, en anden superjord med en omløbsperiode på 28 dage. Planeten, som sidder behageligt i Guldlok-zonen i GJ 667C, modtager 90 procent af det lys, som Jorden modtager. Det meste af dette lys er i det infrarøde spektrum, hvilket betyder, at planeten sandsynligvis absorberer en højere procentdel af den energi, der kommer til den. Den nederste linje:GJ 667Cc kan absorbere den samme mængde energi fra sin stjerne, som Jorden opsuger fra solen, og kan som følge heraf understøtte flydende vand og liv, som vi kender det. Senere observationer opdagede, at planeten var ekstremt varm og derfor sandsynligvis ikke god til beboelse.

Kepler-452b

Kepler-452b, ofte omtalt som Jordens "fætter", er en exoplanet, der ligger cirka 1.400 lysår væk fra os. Opdaget af NASAs Kepler-rumfartøj i 2015, var det den første jordnære verden fundet inden for den beboelige zone af dens stjerne, Kepler-452, hvor forholdene kunne være gunstige for eksistensen af ​​flydende vand på dens overflade. Det er en af ​​Kepler-planeterne. Kepler-452b har en diameter omkring 1,6 gange Jordens diameter og kredser om sin stjerne på lignende måde, hvilket tager omkring 385 dage at fuldføre en bane. Disse er zoner, inden for hvilke flydende vand kan eksistere på en planets overflade.

TRAPPIST-1e

TRAPPIST-1-systemet, opdaget i 2016, har syv planeter, der kredser om en lille, kølig stjerne kendt som TRAPPIST-1. Beliggende omkring 40 lysår væk, antændte dette system begejstring, fordi det var den største samling af planeter på størrelse med Jorden, der nogensinde er fundet uden for vores solsystem. Alle syv planeter kredser meget tættere på vores sol end Merkur gør, men alligevel giver deres placering inden for stjernens beboelige zone mulighed for flydende vand på deres overflader. Disse exoplaneter, kaldet TRAPPIST-1b til TRAPPIST-1h, så også ud til at være stenede. Nogle er tidevandslåste og viser altid det samme ansigt til deres stjerne. Det betyder, at den ene side af planeten er i permanent dagslys med brændende sol, mens den anden side er i permanent frysende mørke. Men efter yderligere undersøgelser ser det ud til, at TRAPPIST-1e kan være den eneste planet i systemet, der stadig er gæstfri over for liv; resten er enten for tæt på eller for langt fra deres stjerne.

GJ 1002b og GJ 1002c

Andre planeter i beboelig zone er GJ 1002b og GJ 1002c, som kredser om den røde dværgstjerne GJ 1002, der ligger cirka 16 lysår væk fra Jorden. Disse klippeplaneter har omtrent samme masse som Jorden. GJ 1002b tager omkring 10 dage at kredse om sin stjerne, mens GJ 1002c tager lidt over 21 dage. De to planeter blev opdaget i 2022.

TOI 700e

I begyndelsen af ​​2023 annoncerede NASA TESS's opdagelse af TOI 700e, en planet på omtrent samme størrelse som vores egen. Mens dens sammensætning forbliver ukendt, spekulerede forskere i, at den kunne have en stenet overflade som Jorden. At være placeret inden for zonen af ​​beboelige planeter kunne tillade, at den også har flydende vand. TOI 700e tager 28 dage at kredse om sin stjerne og kan være tidevandslåst. (Til sammenligning er vores måne tidevandslåst til vores Jord, men Jorden er ikke tidevandslåst til solen, dens stjerne.)

Med andre ord, selv med de grundlæggende parametre, vi lige har nævnt, er der meget mere at overveje, før vi virkelig kan kalde en planet "jordlignende". Missioner som James Webb Space Telescope, der kan se atmosfæren på exoplaneter, kan fortælle os meget mere.

Denne artikel blev opdateret i forbindelse med AI-teknologi, og derefter faktatjekket og redigeret af en HowStuffWorks-redaktør.

Mange flere oplysninger

Relaterede artikler

  • Sådan fungerer planetjagt
  • 10 bemærkelsesværdige exoplaneter
  • Hvordan vil vi kolonisere andre planeter?
  • Leder vi efter udlændinge på de forkerte steder?
  • Sådan fungerer SETI
  • Sådan fungerer Hubble-rumteleskopet

Flere gode links

  • NASA TESS Exoplanet Mission
  • NASA:Livet i universet

Kilder

  • "Fundet 20 lysår væk:Den nye Jord." Daglig post. 26. april 2007. http://www.dailymail.co.uk/pages/live/articles/technology/technology.html?in_page_id=1965&in_article_id=450467
  • "På jagt efter en anden jordlignende planet." BBC nyheder. 7. august 2007. http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/6933841.stm
  • Clavin, Whitney. "NASAs Kepler bekræfter sin første planet i beboelig zone." Jet Propulsion Laboratory. 5. december 2011. (8. februar 2012) http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2011-373
  • Courtland, Rachel. "Er den første livsvenlige exoplanet et 'øjeæble'?" NewScientist. 13. januar 2011. (8. februar 2012) http://www.newscientist.com/article/mg20927953.700-is-first-lifefriendly-exoplanet-an-eyeball.html
  • Dunham, Will. "Udbrændt stjerne har tegn på jordlignende planeter." Reuters. 16. august 2007. http://www.reuters.com/article/scienceNews/idUSN1636758720070816
  • NASA. "Hvide dværge." december 2010. http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l2/dwarfs.html
  • Nelson, Bryn. "Sorte planter og skumringszoner." Scientific American. december 2010.
  • Planet Quest:The Search for Another Earth. Jet Propulsion Laboratory. (8. februar 2012) http://planetquest.jpl.nasa.gov/
  • Reich, Eugenie Samuel. "Beyond the Stars." Natur. Vol. 470, februar 2011.
  • Reuters. "Hvid dværg rummer tegn på jordlignende planeter." CNN.com. 17. august 2007. http://www.cnn.com/2007/TECH/space/08/17/white.dwarf.reut/index.html
  • Sasselov, Dimitar D. og Diana Valencia. "Planeter vi kunne kalde hjem." Scientific American. august 2010.
  • Stephens, Tim. "Ny superjord opdaget i den beboelige zone af en nærliggende stjerne." University of California Santa Cruz. 2. februar 2012. (8. februar 2012) http://news.ucsc.edu/2012/02/habitable-planet.html
  • Nu, Ker. "Nyfundet planet har jordlignende kredsløb." Space.com. 2. august 2007. http://www.space.com/scienceastronomy/070802_redgiant_planet.html
  • Nu, Ker. "Forskere har fundet den mest jordlignende planet endnu." MSNBC. 25. april 2007. http://www.msnbc.msn.com/id/18293978/
  • Villard, Ray og Kailash Sahu. "Mælkevejen indeholder mindst 100 milliarder planeter ifølge undersøgelse." HubbleSite Nyhedscenter. 11. januar 2012. (8. februar 2012) http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2012/07



Sidste artikel

Næste artikel

Varme artikler
Sprog: French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |

Videnskab © https://da.scienceaq.com