Liczba odkrytych planet w poszczególnych latach. Dane z bieżącego roku mogą być nieaktualne.
Planeta pozasłoneczna, egzoplaneta (
gr.
εξω - exo: poza, na zewnątrz) –
planeta
znajdująca się w pozasłonecznym
układzie planetarnym
, krążąca wokół
pulsara
,
gwiazdy (lub gwiazd)
innej niż
Słońce
itd.
Do
15 października
2010
potwierdzono istnienie 494 planet pozasłonecznych w 416 układach planetarnych (w tym w 50 wielokrotnych, z więcej niż jedną planetą)[1].
Najczęściej pozasłoneczne układy planetarne znacznie różnią się od
Układu Słonecznego
, co po części może być pozorem wynikającym z niedoskonałości metod ich wykrywania (zob.
efekt Dopplera
). Ostatnie analizy sugerują, że niektóre spośród układów zawierających planetę na bardzo ekscentrycznej
orbicie
, w rzeczywistości mogą być złożone z kilku planet na orbitach prawie kołowych[2].
Początki badań
Z uwagi na znikomą ilość
światła
odbijanego przez planety pozasłoneczne, w porównaniu z ilością
promieniowania
emitowanego przez ich macierzyste słońca,
astronomowie
bardzo długo nie potrafili udowodnić istnienia tych odległych światów. W
1988
roku stwierdzono, że gwiazdę
gamma Cephei
najprawdopodobniej okrąża masywna
planeta
, ale odkrycie zostało potwierdzone dopiero w
2003
r.
Radioastronomowie
przez wiele lat obserwowali
pulsary
, które wytwarzają niezwykle stabilne ciągi impulsów. Najmniejsze zakłócenie obrotu tej kosmicznej radiolatarni było możliwe do wykrycia, dzięki analizie docierających od niej bardzo regularnych sygnałów. Takie zakłócenie może powodować na przykład przyciąganie planet. W ten sposób
polski
astronom
Aleksander Wolszczan
odkrył we wrześniu 1990 (badania opublikowano dwa lata później) roku trzy pierwsze planety pozasłoneczne, znajdujące się w układzie planetarnym pulsara
PSR 1257+12
.
Część naukowców sądziła, że były one niegdyś gazowymi olbrzymami, które wybuch umierającej gwiazdy odarł z zewnętrznych powłok, pozostawiając skaliste jądra. Dziś sądzi się raczej, że powstały one dużo później, na gruzach nieistniejącego układu.
Przez cztery lata układ Wolszczana był jedynym znanym poza Układem Słonecznym. Naukowcy próbowali dowodzić istnienie planet wokół "normalnych" gwiazd badając ich
jasność
. Planeta, przechodząc przed tarczą swojego słońca, zasłania część emitowanego przez nie światła. Zjawisko powtarza się periodycznie z
okresem
równym okresowi obiegu planety wokół swojej macierzystej gwiazdy. Jednak ówczesne
przyrządy
badawcze nie były wystarczająco czułe, aby opierając się na tej metodzie, dowieść istnienia planet pozasłonecznych.
Poszukiwania
Efekt Dopplera
Dwa ciała znacznie różniące się masą krążące wokół środka mas (podobnie jak w układzie planety i gwiazdy)
Pierwszą planetę pozasłoneczną, krążącą wokół "zwykłej"
gwiazdy
należącej do
ciągu głównego
, odnaleziono dopiero w
1995
roku. Dzięki wnikliwej obserwacji
widma
podobnej do Słońca gwiazdy
51 Pegasi
, uczeni z Uniwersytetu w Genewie,
Michel Mayor
i
Didier Queloz
stwierdzili, że okrąża ją planeta. Odkryty układ znacznie różnił się od Układu Słonecznego.
51 Pegasi b
(inaczej Bellerophon) okazała się być planetą wielkości
Jowisza
(0,57
MJ
) krążącą w odległości zaledwie 0,05
j.a.
, czyli dwadzieścia razy mniejszej niż odległość dzieląca Ziemię od Słońca.
Astronomowie
odkryli tego typu planetę nie przez przypadek. Bliskość do gwiazdy macierzystej oraz duża masa sprzyjała skutecznemu zastosowaniu nowej metody poszukiwania planet pozasłonecznych. Gwiazda wraz ze swoją planetą (lub planetami) tworzy układ
mas
wzajemnie na siebie oddziałujących. Oba ciała obiegają wspólny
środek masy
układu, co oznacza, że gwiazda nie tylko kręci się wokół własnej
osi
, ale również przemieszcza się w przestrzeni, raz zbliżając się do
Ziemi
, raz od niej oddalając. Taka wędrówka powoduje, iż
linie widmowe
badanej gwiazdy raz przesuwają się w stronę fioletu, a raz w stronę czerwieni (patrz
efekt Dopplera
). Badając takie przesunięcie astronomowie potrafią z dużą dokładnością dowieść, ile i jak duże planety obiegają badaną gwiazdę. Niestety w ten sposób można wykryć albo bardzo masywne planety, albo krążące niezwykle blisko gwiazdy macierzystej. Gdyby hipotetyczny pozasłoneczny astronom użył tej metody do poszukiwania planet wokół Słońca, mógłby odkryć Jowisza, ale też łatwo przeoczyć obecność Ziemi.
Inne techniki
-
Astrometria
. Przez prawie 50 lat astronomowie usiłowali odnaleźć planety pozasłoneczne za pomocą astrometrii, czyli precyzyjnych pomiarów ruchu gwiazd po sferze niebieskiej, zaburzanego przez krążące planety. Metodą tą wskazano wiele gwiazd, które miały posiadać towarzyszy, lecz istnienia żadnego nie udało się potwierdzić. Słynna stała się kwestia planet krążących wokół
gwiazdy Barnarda
, których poszukiwaniu,
Peter van de Kamp
poświęcił większą część życia na walkę o uznanie swojego odkrycia, a których w końcu nie odnaleziono.
- Obserwacje
tranzytów
, czyli przejść planety przed tarczą gwiazdy przynoszą dziś już duże sukcesy, mimo wszystkich ograniczeń tej metody. Jak dotąd (stan na 27 sierpnia 2010) zaobserwowano w ten sposób 101 planet[1]. Pierwszą planetą pozasłoneczną, dla której zaobserwowano tranzyt, jest
HD 209458 b
, a pierwszą planetą odkrytą za pomocą tej metody jest
OGLE-TR-56b
. Technika ta daje możliwość wyznaczenia nie tylko masy, ale i promienia, a więc także gęstości planety. Pozwala również odkrywać globy bardzo odległe od Ziemi. Największym chyba jej triumfem stało się odkrycie atmosfery planety
HD 209458 b
(znanej jako Ozyrys), której skład chemiczny pozwoliły ustalić dalsze obserwacje.
- Bezpośrednia obserwacja planety w niektórych szczególnych przypadkach także jest możliwa. Masywne, młode globy emitują duże ilości
promieniowania podczerwonego
; jeśli znajdują się one odpowiednio daleko od macierzystych gwiazd, można zarejestrować ich światło. Pozostaje wtedy tylko udowodnić, że mamy do czynienia z planetą, a nie
brązowym karłem
. Jak na razie spośród pięciu zaobserwowanych obiektów, tylko jeden (
2M1207 b
) na pewno jest planetą[3].
-
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne
jest chyba najciekawszą techniką odkrywania planet pozasłonecznych. Zjawisko to polega na ugięciu światła odległych gwiazd, gdy na ich tle przesuwa się planeta, co prowadzi do chwilowego pojaśnienia blasku. W 2005 roku zespół
OGLE
doniósł o odkryciu w ten sposób planety typu ziemskiego,
OGLE-2005-BLG-390L b
. Obecnie żadna inna metoda nie pozwala znajdować światów tak małych. Tą metodą odkryty został układ
OGLE-2006-BLG-109L
, przypominający Układ Słoneczny w miniaturze. Wiemy, że zawiera on dwie planety – odpowiedniki Jowisza i
Saturna
, a może także posiadać wewnątrz ich orbit mniejsze ciała np. wielkości Ziemi. Informację o tym układzie planetarnym, autorstwa polskich naukowców z zespołu
A.Udalskiego
, zamieścił w lutym 2008 tygodnik
Science
.
Menażeria niezwykłych planet
Gazowe olbrzymy
Wielkim zaskoczeniem dla uczonych była różnorodność pozasłonecznych układów planetarnych. Spodziewano się, że najłatwiej będzie wykryć planety typu
Jowisza
, ze względu na ich wielką masę. Jednak niewielu astronomów spodziewało się znalezienia gazowych olbrzymów krążących bliżej swoich gwiazd niż
Merkury
, albo o orbitach tak wydłużonych (dokładniej:
ekscentrycznych
) jak orbity komet w Układzie Słonecznym.
Gorące jowisze
Gwiazda
HD 209458
oraz okrążająca ją planeta
HD 209458 b
zaliczana do gorących jowiszy – wizja artysty.
Planety zbliżone masą do Jowisza krążące blisko swoich słońc nazwano gorącymi jowiszami (
ang.
Hot Jupiters). Okazały się one być niezwykle pospolite; ich odnajdywanie stało się codziennością dla takich badaczy jak
Geoffrey Marcy
czy Paul Butler. W
1999
roku odkryli oni planetę
HD 209458 b
(o popularnej nazwie Ozyrys), która zyskała sławę w roku 2005 po tym, gdy (po raz pierwszy) udało się ustalić skład chemiczny jej
atmosfery
dzięki bezpośrednim obserwacjom emitowanego przez nią światła.
Interesującym zjawiskiem, które jak się sądzi często dotyka gorące jowisze, jest parowanie
atmosfer
. Ze względu na niewielką odległość od gwiazdy macierzystej,
wodór
i
hel
z wyższych warstw atmosfery są intensywnie "zdmuchiwane" przez promieniowanie. Prowadzi to do powstania gazowego warkocza, przypominającego gigantyczny
warkocz kometarny
. Jego istnienie zostało potwierdzone przez obserwacje
tranzytu
wspomnianej planety
HD 209458 b
. Uważa się, że proces ten może po bardzo długim czasie doprowadzić do całkowitego odarcia planety z otoczki gazowej, pozostawiając nagie
jądro planety
, pod wieloma względami podobne do
planety skalistej
.
Gorące neptuny
Zainteresowanie badaniami planet pozasłonecznych koncentruje się oczywiście wokół niewielkich planet, wśród których astronomowie mają nadzieję odkryć obiekty podobne do Ziemi. Jednakże trzeba pamiętać, że zwykle można ocenić tylko masę i parametry orbity odkrytej planety. Mało masywne globy, krążące blisko swoich gwiazd mogą być zarówno wielkimi planetami skalistymi, jak i ciałami o zupełnie innej naturze – gorącymi neptunami.
W 2007 r. obserwowano przejście odkrytej trzy lata wcześniej planety
GJ 436 b
na tle gwiazdy. Udało się stwierdzić, że planeta ma nie tylko masę (0,067 MJ, czyli 21 MZ), ale i promień podobny do
Neptuna
. To sugeruje że nie jest ona zbudowana ze skał, ale należy do tej właśnie klasy planet. Przypuszczalnie składa się głównie z egzotycznych, wysokotemperaturowych odmian
lodu
skrytych pod grubą warstwą atmosfery.
Gorące neptuny znacząco różnią się od gorących jowiszy. Sądzi się, że powstają one na skutek
migracji
planet typu Neptuna (tzw.
lodowych olbrzymów
) w cieplejsze rejony bliżej gwiazdy, we wczesnych etapach tworzenia układu. Warto wspomnieć, że taki migrujący glob może skończyć swoją wędrówkę wcześniej, w obrębie
ekosfery
gwiazdy, czyli tam, gdzie woda pozostaje w stanie ciekłym. Staje się ona wtedy
planetą oceaniczną
, całkowicie pokrytą oceanem głębokim na setki kilometrów – potencjalnym siedliskiem życia.
Planety skaliste
Planeta skalista OGLE-2005-BLG-390 Lb, lodowaty glob okrążający czerwonego karła
Ze względu na ograniczenia metod detekcji planet pozasłonecznych, obecnie jedynym kryterium, które pozwala stwierdzić czy odkryta planeta jest skalista, jest jej masa. Niewielkie planety, o masie rzędu 10
MZ
(~0,03 MJ) i niższej są najprawdopodobniej zbudowane ze skał – taka masa nie wystarczy do utrzymania gęstej atmosfery, cechującej olbrzymy. Duże sukcesy w ich odkrywaniu odnoszą zespoły naukowców badających
mikrosoczewkowanie grawitacyjne
–
OGLE
(The Optical Gravitational Lensing Experiment), MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) i
PLANET
(Probing Lensing Anomalies NETwork).
Pierwsze odkryte planety skaliste okazały się być globami niegościnnymi dla życia, o ekstremalnych warunkach klimatycznych. W czerwcu
2005
r., w pobliskim układzie czerwonego karła odnaleziono planetę
Gliese 876 d
(5,9 MZ), która krąży po ciasnej orbicie wokół gwiazdy i ma powierzchniową temperaturę ok. 400
°C
. Podobna jest więc raczej do olbrzymiego "
Merkurego
", niż do Ziemi. Później odkryte zostały również planety krążące w dużej odległości od gwiazd, o powierzchniowych temperaturach poniżej -200 °C:
OGLE-2005-BLG-390L b
(5,4 MZ)[4][5] i
MOA-2007-BLG-192-L b
(3,3 MZ). Przypuszczalnie są to lodowo-skalne globy podobne do
Plutona
.
Poszukiwania planet skalistych przynoszą także odkrycia bardziej obiecujące z punktu widzenia życia, jakie znamy. W czerwcu
2008
roku odkryto interesujący układ
HD 40307
[6], w którym po kołowych orbitach krążą trzy planety skaliste i nie ma żadnego gazowego olbrzyma. To odkrycie może sugerować, że planety skaliste są nawet trzykrotnie liczniejsze od gazowych olbrzymów[7].
Rok wcześniej, w kwietniu
2007
r., odkryte zostały planety
Gliese 581 c
i
d
, z których początkowo c została uznana za pierwszą planetę skalistą w
ekosferze
swojej gwiazdy. Dalsze obserwacje i obliczenia wskazały jednak, że to planeta d krąży w obrębie ekosfery[8]. Przy masie 0,022 MJ (7,1 MZ) i przypuszczalnie gęstej atmosferze, w której zachodzi
efekt cieplarniany
podnoszący temperaturę powierzchni, jest ona pierwszą potencjalną
planetą oceaniczną
[9].
We wrześniu
2010
roku w tym samym układzie została odkryta planeta
Gliese 581 g
, o masie 3,2 masy Ziemi, krążąca w centralnej części ekosfery. Prawdopodobnie panują na niej warunki najbardziej podobne do ziemskich, spośród wszystkich dotąd odkrytych planet pozasłonecznych.
Zobacz też
Przypisy
- ↑ 1,0 1,1 Jean Schneider:
Interaktywny Katalog Planet Pozasłonecznych
. W: Encyklopedia pozasłonecznych układów planetarnych [on-line]. 15.10.2010. [dostęp 16.10.2010].
- ↑
http://fr.arxiv.org/abs/0809.1275
How eccentric orbital solutions can hide planetary systems in 2:1 resonant orbits
- ↑
Yes, it is the Image of an Exoplanet: Astronomers Confirm the First Image of a Planet Outside of Our Solar System
.
ESO
, 30 kwietnia 2005. [dostęp 15 czerwca 2008].
- ↑
Discovery of OGLE 2005-BLG-390Lb, the first cool rocky/icy exoplanet
. Nature, 26 stycznia 2006.
- ↑
It's Far, It's Small, It's Cool: It's an Icy Exoplanet!
. ESO, 25 stycznia 2006.
- ↑
http://fr.arxiv.org/abs/0806.4587
A planetary system with 3 Super-Earths
- ↑ Dr. Sara Seager:
Rock planets outnumber gas giants
. msn, 2008-05-28. [dostęp 2008-05-28].
- ↑
Gliese 581d: A Habitable World After All?
. 13.12.2007.
- ↑
First "serious candidate" for ocean planet
. „Cosmos Magazine” (22.04.2009).
Linki zewnętrzne