Astronomie

Jak můžeme zjistit, kolik exoplanet má hvězda?

Jak můžeme zjistit, kolik exoplanet má hvězda?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Část této odpovědi (diskuse o pohybujícím se těžišti naší sluneční soustavy) vysvětluje, že tento pohyb je jedním ze způsobů, jak víme, že hvězda má planety:

Bonus: Tento jev používáme k hledání planet mimo sluneční soustavu! Pokud je pozorováno, že se vzdálená hvězda „vlní“ nebo osciluje kolem své střední polohy, můžeme tato data použít k odvození přítomnosti jedné nebo více exoplanet a výpočtu jejich hmotnosti.

Dává mi smysl, že bychom mohli říct, že začátek má nějaký planeta (planety) na oběžné dráze kolem ní, na základě toho, jak ovlivňují polohu hvězdy. Je ale tento pohyb opravdu přesný a předvídatelný, aby určil, kolik exoplanet a jak velké jsou? Můžeme na základě tohoto pohybu vytvořit „mapu“ vzdálené sluneční soustavy?

V případě potřeby můžeme dokonce omezit diskusi na planety, které jsou „dostatečně velké“, aby je bylo možné detekovat. Například při provádění tohoto cvičení na našem Slunci bychom byli schopni přesně předpovědět alespoň čtyři plynné obry, i kdybychom nemohli získat Merkur?


To, co popisujete, je základní problém se zpracováním signálu. Dopplerův posun, který člověk pozoruje, je způsoben pohybem hvězdy v systému kolem těžiště systému. Hvězda bude ovlivněna gravitačním tahem každé z planet v tomto systému, z nichž každá působí gravitačním tahem, který se zvyšuje s hmotností planety a klesá s orbitálním poloměrem planety.

Celkový pohyb hvězdy bude součet účinků všech planet. Důležité je, že účinek každé planety bude mít svou vlastní amplitudu a bude periodický s obdobím rovným orbitální době této planety.

Představme si, že každá planeta je na kruhové oběžné dráze (eliptické dráhy jsou komplikovanější, ale princip je stejný). Každá planeta by způsobila kruhový pohyb ve hvězdě kolem těžiště dvojice planet a hvězd, což by vedlo k pozorovatelnému dopplerovskému signálu, který má podobu sinusové vlny s periodou rovnou orbitální periodě planety. The amplituda tohoto signálu se bude zvyšovat s hmotností planety a bude se zvyšovat se zmenšujícím se orbitálním poloměrem.

Celkový signál je součet všech planet v systému. Naštěstí je rozklad tohoto signálu zpět na jeho jednotlivé složky dobře našlapaný problém ve fyzice, elektronice a mnoha dalších oblastech a je známý jako Fourierova analýza. To, zda můžete úspěšně obnovit původní signály z každé z planet, závisí na tom, jak dlouho jste systém pozorovali (v ideálním případě chcete pozorovat déle než nejdelší oběžnou dobu) a amplitudu signálů ve srovnání s hlukem ve vašich pozorováních.

Obecně je snazší obnovit planety s vysokou hmotností s krátkými orbitálními obdobími a těžší je obnovit planety s nízkou hmotností s dlouhými orbitálními obdobími.

Následující obrázek může být užitečný. Zobrazuje stopu hmotného středu sluneční soustavy ve srovnání se středem Slunce po několik desetiletí. Všimněte si, jak Slunce provádí složitou trajektorii (vzhledem k těžišti sluneční soustavy), tj hlavně způsobeno oběžnou dráhou Jupitera, ale pak existují menší, překrývající se signály způsobené menšími planetami. V zásadě platí, že pokud jste pozorovali déle než období Neptunu a měli byste detektor, který by poskytoval perfektní měření, mohli byste rekonstruovat, kolik planet ve sluneční soustavě bylo, jaké byly jejich oběžné doby (a poté podle 3. Keplerova zákona, jaké sepration planet-star was) a jaké byly jejich hmotnosti (vynásobené sklonem jejich oběžných drah vzhledem k přímce pozorování, což je u dopplerovských měření obecně neznámé).

Pokud jde o to, co bychom v současné době mohli vidět, kdybychom pozorovali Slunce jako hvězdu: v podstatě bychom (za předpokladu, že jsme pozorovali 20 let) detekovali Jupitera docela snadno s dopplerovskou amplitudou asi 13 m / s. Také bychom viděli, že v signálu Jupitera došlo k posunu vlivem Saturnu, ale museli bychom pozorovat> Saturnovu oběžnou dobu, abychom potvrdili přítomnost Saturnu, jeho oběžnou dobu a hmotu. Vnitřní planety produkují amplitudu, která je příliš malá na to, aby byla viditelná pomocí aktuálně dostupné technologie. např. Země by vyprodukovala dopplerovské kolísání s amplitudou <8 $ cm / s, ale současná přesnost dopplerovských měření je omezena na asi 50 cm / s.

Dopplerovy amplitudy v m / s způsobené každou z planet (za předpokladu, že je vidíme hranou) jsou:

Rtuť <0,01 Venuše 0,08 Země 0,08 Mars <0,01 Jupiter 12,5 Saturn 2,6 Uran 0,28 Neptun 0,26

Při současné technologii jsou tedy detekovatelné pouze Jupiter a Saturn.

Níže simuluji, jaký by byl dopplerovský signál způsobený těmito dvěma planetami. Doufám, že můžeš vidět že celkový signál sestává ze superpozice dvou sinusových signálů s různými periodami a amplitudami. Myriad výpočetní nástroje jsou k dispozici k provedení Fourierova rozkladu k jejich stanovení.


Klasifikace planety: Jak seskupovat exoplanety

Po objevení tisíců kandidátů na exoplanety začínají astronomové přijít na to, jak je seskupit, aby je mohli lépe popsat a lépe jim porozumět. V průběhu let bylo navrženo mnoho schémat klasifikace planet, od sci-fi po vědeckější. O exoplanetách však stále víme jen málo a někteří vědci stále diskutují o tom, jak by měla vypadat definice planety.


Jak astronomové zjistí, že hvězda obíhá kolem planety?

Je úžasné, s čím může lidská vynalézavost přijít! V tomto případě máte tisíce astronomů, kteří každou noc koukají na nebe pomocí relativně malé sady nástrojů (dalekohledy shromažďující světlo nebo rádiové vlny), takže tráví spoustu času přemýšlením o různých způsobech použití těchto nástrojů. Schopnost vnímat objekty malé jako planeta ve vzdálenosti bilionů mil pomocí těchto nástrojů je velkým úspěchem.

Můžete pochopit, co astronomové dělají, když přemýšlíte o našem vlastním slunci a planetách, které ho obíhají. Největší z těchto planet je Jupiter. Jupiter váží asi jednu tisícinu toho, co váží slunce, a obíhá kolem Slunce každých přibližně 11,8 let ve vzdálenosti 5 astronomických jednotek (AU, průměrná vzdálenost mezi Zemí a sluncem, což je 92 955 800 mil nebo 149 597 870 kilometrů) .

Slunce není ukotveno v prostoru a kolem něj obíhá Jupiter. Když se Jupiter pohybuje kolem slunce, Jupiter zatáhne za slunce a pohybuje s ním. Vzdálenost, kterou táhne slunce, je úměrná hmotnosti dvou těl, takže se slunce pohybuje jednou tisícinou vzdálenosti, kterou Jupiter dělá. Když se Jupiter pohybuje na své oběžné dráze, slunce se pohybuje v kruhu 1000krát menším. Jinými slovy, slunce se pohybuje kruhem o průměru asi 1,6 milionu kilometrů. (Všechny ostatní planety, které obíhají kolem Slunce, mají také vliv na pohyb Slunce - Jupiter má náhodou největší účinek, takže je to nejvíce patrné.)

Z astronomického hlediska je 1 000 000 mil, které se Slunce pohybuje, nepatrných. Přesunutí této vzdálenosti také trvá dlouhou dobu (11,8 roku). Pohyby jako tyto jsou však stále detekovatelné. Existují dva způsoby, jak je někdo může detekovat:

  • Pohyb ze strany na stranu - Pohyb ze strany na stranu můžete detekovat pouhým pohledem na hvězdu, vykreslením kurzu, o kterém si myslíte, že by měl následovat, a poté hledáním variací v cestě. Pokud se zdá, že se hvězda pravidelně pohybuje ze strany na stranu, pak má „kolísání“, které by mohla obíhat planeta.
  • Pohyb zepředu dozadu - Pohyb zepředu dozadu můžete detekovat detekcí Dopplerova posunu světla, které hvězda produkuje. Když se cokoli pohybuje směrem k vám nebo od vás, barva jeho světla se mění (podrobnosti viz Jak funguje radar). Měřením změny barvy hvězdy a hledáním vzoru můžete detekovat pohyb zepředu dozadu.

Pro více podrobností viz níže uvedené odkazy.

Jedna hvězda, která má velmi znatelné zakolísání, je 51 Pegasi. Kolísá se každé 4,2 dne, což naznačuje planetu, která ji obíhá velmi rychle. Je těžké si to představit, ale detekce byla velmi snadná (ve srovnání s 11,8 lety). Dva z níže uvedených odkazů zacházejí do mnoha podrobností o 51 Pegasi, včetně tabulky s jeho pohybovými údaji, několika pěkných diagramů a vzorců, které astronomové používají k výpočtu hmotnosti a vzdálenosti planety.


Jak astronomové poprvé zjistili vodu na potenciálně obyvatelné exoplanetě

Umělecký dojem z planety K2-18 b, její hostitelské hvězdy a doprovodné planety v tomto systému. Uznání: ESA / Hubble, M. Kornmesser, Author provided

S dosud objevenými více než 4 000 exoplanetami - planetami obíhajícími kolem hvězd jiných než naše slunce - se může zdát, že jsme na prahu zjištění, zda jsme ve vesmíru sami. Je smutné, že o těchto planetách toho moc nevíme - ve většině případů jen o jejich hmotnosti a poloměru.

Pochopení, zda by planeta mohla hostit život, vyžaduje mnohem více informací. V tuto chvíli chybí jedna nesmírně důležitá informace o přítomnosti, složení a struktuře jejich atmosféry. Známky atmosférické vody, kyslíku a metanu by byly známkami toho, že planeta může podporovat život.

Nyní se nám poprvé podařilo detekovat vodní páru v atmosféře exoplanety, která je potenciálně obyvatelná. Naše výsledky byly publikovány v Přírodní astronomie.

Atmosféra planety hraje zásadní roli při formování podmínek v ní - nebo na jejím povrchu, pokud je má. Jeho složení, stabilita a struktura poskytují důležité informace o tom, jaké to je být tam. Prostřednictvím atmosférických studií se tedy můžeme dozvědět o historii planety, prozkoumat její obyvatelnost a nakonec objevit známky života.

Primární metodou, kterou používáme při zkoumání exoplanet, je tranzitní spektroskopie. To zahrnuje pohled na světlo hvězd, jak planeta prochází před hostitelskou hvězdou. Při průchodu je hvězdné světlo filtrováno atmosférou planety - přičemž světlo je absorbováno nebo odkloněno na základě toho, z jakých sloučenin se atmosféra skládá.

Atmosféra proto zanechává ve hvězdném světle charakteristickou stopu, kterou se snažíme pozorovat. Další analýza nám pak může pomoci přiřadit tuto stopu ke známým prvkům a molekulám, jako je voda nebo metan.

V současné době je studium atmosféry exoplanet omezené, protože tento druh měření vyžaduje velmi vysokou přesnost, kterou současné přístroje nebyly vyrobeny. Ale molekulární podpisy z vody byly nalezeny v atmosférách plynných planet, podobně jako Jupiter nebo Neptun. Na menších planetách to nikdy předtím nebylo vidět - až dosud.

K2-18 b byl objeven v roce 2015 a je jednou ze stovek „super Země“ - planet s hmotností mezi Zemí a Neptunem - nalezených kosmickou lodí Kepler NASA. Je to planeta s osminásobkem hmotnosti Země, která obíhá kolem takzvané hvězdy „červeného trpaslíka“, která je mnohem chladnější než slunce.

K2-18b se však nachází v „obyvatelné zóně“ své hvězdy, což znamená, že má správnou teplotu pro podporu kapalné vody. Vzhledem ke své hmotnosti a poloměru není K2-18 b plynnou planetou, ale má vysokou pravděpodobnost skalnatého povrchu.

Vyvinuli jsme algoritmy pro analýzu hvězdného světla filtrovaného touto planetou pomocí tranzitní spektroskopie s daty poskytnutými Hubbleovým kosmickým dalekohledem.

To nám umožnilo provést první úspěšnou detekci atmosféry s vodní párou kolem jiné než plynné planety, která se také nachází v obyvatelné zóně její hvězdy.

Aby mohla být exoplaneta definována jako obyvatelná, existuje dlouhý seznam požadavků, které je třeba splnit. Jedním z nich je, že planeta musí být v obyvatelné zóně, kde může existovat voda v kapalné formě. Rovněž je nutné, aby planeta měla atmosféru chránící planetu před škodlivým zářením vycházejícím z hostitelské hvězdy.

Dalším důležitým prvkem je přítomnost vody, životně důležité pro život, jak jej známe. Ačkoli existuje mnoho dalších kritérií pro obývatelnost, jako je například přítomnost kyslíku v atmosféře, náš výzkum učinil z K2-18b dosud nejlepšího kandidáta. Je to jediná exoplaneta, která splňuje tři požadavky na obyvatelnost: správné teploty, atmosféru a přítomnost vody.

S aktuálními údaji však nemůžeme říci, jak je pravděpodobné, že planeta podpoří život. Naše data jsou omezena na oblast spektra - to ukazuje, jak je světlo štěpeno vlnovou délkou - kde dominuje voda, takže jiné molekuly bohužel nelze potvrdit.

S další generací dalekohledů, jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba a vesmírná mise ARIEL, budeme moci najít více informací o chemickém složení, oblačnosti a struktuře atmosféry K2-18 b. To nám pomůže pochopit, jak je to obyvatelné.

Tyto mise by také mohly usnadnit provádění podobných detekcí pro další skalní těla v obyvatelných zónách jejich mateřských hvězd.

To by určitě bylo vzrušující. Jelikož je K2-18 b vzdálený 110 světelných let, není to planeta, kterou bychom mohli v dohledné budoucnosti navštívit - dokonce is malými robotickými sondami.

Je vzrušující, že je pravděpodobně jen otázkou času, než najdeme podobné planety, které jsou si bližší. Možná jsme tedy na dobré cestě k zodpovězení odvěké otázky, zda jsme ve vesmíru přece jen sami.


V nové studii Kipping a Teachey sledovali světelné podpisy objektů kolem hvězdy Kepler-1625. Po tušení založeném na některých slibných datech z Keplerova vesmírného dalekohledu použili Hubbleův vesmírný dalekohled ke shromáždění dalších údajů o hvězdě Kepler-1625. Takto zjistili, že Kepler-1625b, který je přibližně tak velký jako Jupiter a obíhá kolem své hvězdy přibližně ve stejné vzdálenosti, jako Země obíhá kolem Slunce, může být domovem měsíce.

Při hledání exoplanet astronomové hledají poklesy v množství světla vyzařovaného z hvězdy. Měřením toho, jak planeta blokuje světlo své domovské hvězdy, když prochází před ní, se astronomové mohou dozvědět mnoho o velikosti, oběžné dráze a dokonce i složení planety. Jak planeta přechází kolem hvězdy znovu a znovu, akumulovaná data umožňují astronomům přiblížit oběžnou dobu planety docela přesně.

Když takto pozorovali světlo z Kepler-1625, Teachey a Kipping si všimli mírné anomálie v tranzitních datech planety Kepler-1625b: Každé ponoření do světla bylo doprovázeno další malý dip - ten, který by se nedal vysvětlit pouhou přítomností planety. S daty pouze tří tranzitů však věděli, že potřebují více. Zajistili 40 hodin pomocí Hubblova kosmického dalekohledu a vytvořili mnohem silnější případ pro své podezření: Ukázalo se, že skok v datech tranzitu Kepler-1625b byl měsíc, někdy sledoval planetu, někdy ji vedl.

Vzhledem k jedinečné povaze měsíců vyžadoval jejich výzkum poněkud odlišný přístup než většina lovů na exoplanety. Tranzitní data jsou skvělým způsobem, jak se dozvědět o exoplanetách, ale protože měsíce mají mírně nepravidelné oběžné dráhy, je obtížnější je tímto způsobem identifikovat.

"Měsíce obíhají kolem planet, takže se objevují na jiném místě pokaždé, když planeta projde, někdy před planetárním tranzitem, někdy poté," říká Teachey. "Takže nevidíte stejný druh periodicity a opravdu nemůžete skládat přechody měsíce stejným způsobem, abyste vyčistili signál."

Naštěstí prodloužení času na HST umožnilo Teachey a Kippingovi vylepšit Kepler-1625b a odhadnout, že planeta a její měsíc jsou k sobě navzájem přibližně stejně velké jako Země a Měsíc - kromě toho, že jsou o 11krát větší než náš domovský svět a jeho měsíc.


Jak můžeme zjistit, kolik exoplanet má hvězda? - Astronomie

Jak astronomové zjistí, že objevili „jediné“ velké extrasolární planety a nikoli „několik“ menších planet?

Pokud mají planety různé vzdálenosti od svých hostitelských hvězd, stejně jako všechny planety v naší sluneční soustavě a mnoho známých systémů exoplanet, budou planety obíhat s různými obdobími. To znamená, že obíhají své hostitelské hvězdy různými rychlostmi a budou se prostorově a frekvenčně oddělit. Ve všech metodách hledání exoplanet (mikročočky, časování pulsaru, radiální rychlost, tranzity a přímé zobrazování) jsou tyto planety oddělitelné. Například s přímým zobrazováním můžete vidět dva různé světelné body. Pomocí měření radiální rychlosti můžete oddělit frekvence. Jak se planeta točí kolem hvězdy, také se hvězda trochu točí kolem jejich společného těžiště. Velká planeta způsobí sinusový posun na jedné frekvenci (čas roku této planety) ve zdánlivém pohybu hvězdy směrem k nám nebo od nás. Dvě planety budou mít dva různé roky a způsobí kolísání pohybu hvězdy o dvou různých frekvencích. Takto víme, že se díváme pouze na jedinou planetu.

Pokud existuje binární planetový systém, kde dvě planety obíhají kolem společného středu hmoty, který obíhá kolem hostitelské hvězdy, může to být pomocí některých metod těžší detekovat. Při přímém zobrazování by se tyto dvě planety mohly zdát tak blízké, že by vypadaly jako jedna. Při měření radiální rychlosti bude účinek na hvězdu vypadat většinou stejně, protože tyto dvě planety se hostitelské hvězdě v podstatě budou jevit jako jeden gravitační remorkér. U metody tranzitu je rozlišení binárních planet od jednotlivých planet jednodušší, protože počáteční časy tranzitu se budou lišit v závislosti na tom, která část binární oběžné dráhy je v souladu s hvězdou. Od roku 2015 však nebyly kolem jiných hvězd nalezeny žádné binární planety.

Aktualizováno 18. července 2015 Everettem Schlawinem.

O autorovi

Dave Kornreich

Dave byl zakladatelem společnosti Ask an Astronomer. Doktorát získal na Cornellu v roce 2001 a nyní je odborným asistentem na katedře fyziky a fyzikální vědy na Humboldtově státní univerzitě v Kalifornii. Tam provozuje vlastní verzi Ask Astronomer. Pomáhá nám také s podivnou kosmologickou otázkou.


Příklady exoplanet

Gamma Cephei Ab: První detekovaná exoplaneta, nalezená v roce 1998 kolem hvězdy Gamma Cephei. Potvrdilo se to až v roce 2003, kdy byly vyvinuty lepší detekční techniky.

PSR 1267 + 12 B a C: První pulzarové planety. Ty byly nalezeny v roce 1992, obíhající kolem rychle se otáčejících pozůstatků hmotné hvězdy, která explodovala jako supernova. Astronomové našli v této soustavě třetí planetu a stále se snaží přijít na to, kdy se tyto planety formovaly a jak přežily explozi supernovy. Jednou z planet je Super Země.

51 Pegasi b: První planeta kolem hvězdy jako je Slunce. Astronomové jej našli pomocí pozemního zařízení Observatoire de Haute-Provence ve Francii. Tato planeta je také známá jako & # 8220hot Jupiter & # 8221, protože se zdá, že je to velmi teplý svět typu plynného obra.

Kepler 186f: první planeta o velikosti Země kroužící v obyvatelné zóně své hvězdy. Nalezeno misí Kepler v roce 2014.

Kepler 11-f: obíhá kolem hvězdy podobné Slunci a má nejméně 2,3násobek hmotnosti Země. Může to být plynový trpaslík kvůli jeho nízké hustotě a možné atmosféře vodíku a helia.

Mu Arae c: horká planeta typu Neptun obíhající velmi blízko své mateřské hvězdy Mu Arae. Toto je první objevený horký Neptun.


Provedou nás kolísající hvězdy k „100 zemím“?

Debra Fischer, profesorka astronomie na Yale University, je předním odborníkem v metodě & ldquoradial velocity & rdquo nebo & ldquowobble & rdquo pro hledání exoplanet. Byla zde na snímku z Meziamerické observatoře Cerro Tololo v Chile.

Pat Brennan,
Program průzkumu exoplanet NASA a # 39s

Hon na planety kolem jiných hvězd byl doposud strhujícím úspěchem: více než 3400 potvrzeno v naší galaxii Mléčná dráha, kde nyní víme, stovky miliard s větší pravděpodobností čekají na objev. Většina z těchto exoplanet byla nalezena metodou & quottransit & quot; hledáním malé, sdělovací metody & ldquoshadow & rdquo, když obíhající planeta překročila tvář své hvězdy.

Ale aby vědci věděli, zda bude planeta pravděpodobně kamenitá nebo plynná, musí být schopni vypočítat hustotu a v mnoha případech potřebují jiný způsob, jak se k tomu dostat, kromě tranzitní metody. Debra Fischer, profesorka astronomie na Yale University, je předním odborníkem v metodě & ldquoradial velocity & rdquo nebo & ldquowobble & rdquo pro hledání exoplanet.

Pomocí této metody astronomové sledují měnící se rychlost hvězdy, která je přitahována obíhajícími planetami. Velikost a povaha remorkérů může odhalit, jak masivní jsou tyto planety a jak dlouho jim trvá obíhat kolem jejich hvězd a kritické informace při hledání skalnatých, vodnatých a život nesoucích světů. Na tyto planety by mohly navazovat budoucí vesmírné mise určené ke studiu planetárních atmosfér, které by rozdělily spektrum světla a hledaly plyny, které by mohly naznačovat přítomnost života, jako je kyslík a metan.

Fischer si nedávno udělala čas na rozhovor o novém nástroji pro lov planet, který její tým vyvíjí v rámci projektu & ldquo100 Earths & rdquo, a doufá v budoucnost astronomie exoplanet.

Co říkáte lidem, když se ptají, co děláte?

Že jsem vyhledávačem planet, lovcem planet nebo astronomem. Říkám jim, že detekuji planety obíhající kolem blízkých hvězd. A nyní se & rsquore snažíme vybudovat citlivější přístroje pro detekci menších planet pomocí techniky Doppler (& ldquowobble & rdquo).

Právě teď můj tým staví spektrograf s názvem EXPRES, Extreme Precision Spectrograph, který dodáme do konce tohoto roku (Lowell Observatory & rsquos Discovery Channel Telescope v Happy Jack, Arizona). Do designu tohoto spektrografu vložil vše, co vím z 20 let lovu planet. Název našeho vědeckého programu je & ldquo Hledání 100 Země. & Rdquo My & rsquore zaměřujeme na blízké jasné hvězdy. Nyní víme od Keplera (NASA & rsquos Kepler Space Telescope), že prakticky všechny tyto hvězdy budou mít planetární systémy. Možná polovina z nich bude mít malé, skalnaté planety a polovinu nebo více. Opravdu nás povzbuzuje příslib Keplera.

Budou tato pozorování užitečná pro budoucí mise NASA?

Mnoho misí NASA, které se dnes plánují, se zaměřuje na exoplanety. Kepler, který nyní létá ve své K2 fázi. TESS, tranzitní satelit průzkumu exoplanet. JWST (vesmírný dalekohled Jamese Webba, který bude uveden na trh v roce 2018) se bude moci podívat na exoplanety. WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope, koncept mise) má tuto obrovskou součást exoplanety. Nyní jsem spolupředsedou komunity pro studii NASA o budoucím konceptu observatoře s názvem LUVOIR (Velký ultrafialový optický infračervený průzkumník). Tato mise bude sloužit astronomům, kteří studují původ vesmíru a vývoj galaxií. Rovněž získá spektra atmosféry planet podobných Zemi kolem blízkých hvězd, aby mohla hledat biosignatury.

Myslím, že prvním krokem & ndash, co dnes můžeme & ndash, je identifikovat analogy Země kolem blízkých hvězd, určit jejich oběžné dráhy a měřit hmotnosti planet. Měření hmot planet je něco, co lze jedinečně provést pomocí Dopplerovy techniky. Pokud nemáte hmotu, pak když budeme mít spektrum atmosféry planety s observatoří NASA, bude interpretace nejednoznačná. Potřebujete hmotu planety, abyste pochopili, zda věci jako kyslík a metan mají geologický nebo biologický původ.

Život řídí bláznivou chemii, kterou máme zde na Zemi, s kyslíkem, oxidem uhličitým, metanem, který existuje v naší atmosféře.

Jakou radu máte pro mladou ženu se zájmem o vědeckou nebo inženýrskou kariéru?

Jít na to. Toto je neuvěřitelně vzrušující doba v astronomii, na exoplanetách. Pole je naprosto na vzestupu. A myslím, že je velmi důležité mít v terénu hodně rozmanitosti. Nepochybuji o tom, že způsob, jakým přistupuji k problémům, se liší od generace mužů, se kterými jsem pracoval. Z tohoto důvodu doufám, že se vydám po poli jedinečným a trochu jiným směrem. A to & rsquos, co mohou mladé ženy přicházející do terénu udělat, & ndash vytvoří něco nového. To je opravdu důležité pro vitalitu vědy.


Život, tady a dál

Zeptejte se většiny Američanů zda život existuje na jiných planetách a měsících, a odpověď, kterou dostanete, je sebevědomé „ano!“ Vracíme se o několik desetiletí zpět (a v mnoha ohledech i generace), byl nám představen zvěřinec mimozemšťanů, dobrých i špatných. Jejich přítomnost postačuje naší zábavě a kultuře a zdá se, že my lidé máme téměř vrozenou víru - nebo je to naděje - že nejsme ve vesmíru sami.

Ale ta mimozemská přítomnost na pravidelném zobrazování je samozřejmě fikce. Nikdy nebyl nalezen žádný život mimo Zemi, neexistují žádné důkazy o tom, že by mimozemský život někdy navštívil naši planetu. Je to všechno příběh.

To však neznamená, že vesmír je neživý. I když nebyly nikdy zjištěny žádné jasné známky života, možnost mimozemské biologie - vědecká logika, která ji podporuje - se stávala věrohodnější. To je možná jediný největší úspěch vzkvétající oblasti astrobiologie, široce pojatá studie o počátcích života zde a hledání života mimo Zemi.

Zkoumáním a osvětlením světa extrémního života na Zemi, experimentováním s tím, jak zde začal život, pochopením více o chemickém složení vesmíru, testováním obyvatelnosti na misích na Mars, Saturnův měsíc Titan a dále, obrovské tělo vědy již bylo shromážděno, aby analyzovalo a vysvětlilo původ, vlastnosti a možné mimozemské dimenze života. A na rozdíl od mimozemšťanů a útočníků hvězdných lodí populární kultury jsou tyto objevy skutečné.

Proměna sci-fi ve vědecký fakt

Uvažujme: Rover Curiosity pevně určil, že starověký Mars byl výrazně vlhčí a teplejší a že byl pro mikrobiální život zcela obyvatelným místem. Všechny přísady potřebné pro život, jak ho známe - správné chemikálie, stálý zdroj energie a voda, která byla pravděpodobně přítomna a stabilní na povrchu po miliony let - byly zjevně přítomny.

Začal pak mikrobiální život? Pokud ano, vyvinulo se to? Tyto otázky zůstávají nezodpovězeny, ale je známo mnoho: Pokud došlo k druhé genezi na Marsu (nebo na Jupiterově měsíci Europa, Saturnově měsíci Enceladus nebo kdekoli jinde v naší sluneční soustavě), pravděpodobnost se podstatně zvyšuje, že existuje mnoho dalších forem života na těch miliardách exoplanet a exomoonů, o nichž je nyní známo, že obíhají kolem vzdálených hvězd a planet. Jeden původ života na Zemi by mohl být výsledkem pozoruhodné a nevysvětlitelné cesty k životu. Dva počátky v jedné sluneční soustavě silně naznačují, že život je ve vesmíru běžný.

Uvažujme také o revoluci v porozumění, která od poloviny 90. let proběhla, pokud jde o planety a měsíce ve sluneční soustavě daleko za naší. Od starověku předpovídali přírodní filozofové, pak vědci a nevýslovní zájemci o ostatní, že dokonce i další planety obíhají kolem jejich hvězd. Dosud byly oficiálně identifikovány tisíce exoplanet - prostřednictvím misí NASA jako Kepler i pozemních pozorování - a další miliardy čekají na objev. A to právě v naší galaxii Mléčná dráha.

S pokroky v nástrojích a znalostech, které umožňují lov na exoplanety, se stále více zaměřuje na identifikaci planet ležících v obyvatelných zónách - ve vzdálenostech od jejich hvězd, které by umožňovaly vodě zůstat alespoň pravidelně kapalnou na povrchu planety. Hledání exoplanet se zrodilo v oblasti astronomie a astrofyziky, ale vždy to bylo také propojeno s astrobiologií. Stejně jako u tolika misí NASA i široká a intenzivní snaha najít a pochopit planety a měsíce obyvatelné zóny výrazně zvyšuje astrobiologii a je astrobiologicky informována.

Naše zkušenosti s nalezením vzdálených planet vás také přemýšlejí: Bude se na hledání současné nebo minulé přítomnosti mimozemského života jednoho dne pohlížet jako na paralelu s dřívějším hledáním exoplanet? Vědečtí muži i ženy i laická veřejnost intuitivně předpokládali, že planety existují i ​​mimo naši sluneční soustavu, ale tyto planety byly identifikovány pouze tehdy, když naše technologie a myšlení dostatečně pokročily. Čeká objev mimozemského života podobně náš příchod vědeckého věku?

Minulost jako průvodce budoucností

Astrobiologický výzkum probíhá, protože přišel jeho čas. Vědci po celé zemi a po celém světě se potápí v otázkách původu a života mimo Zemi a vyvíjejí vzrušující a špičkové práce. Ale NASA má také astrobiologickou „strategii“ popisující, kde agentura vidí slibné linie výzkumu - od vysoce specifických po široké a široké -, které by agentura mohla podporovat. Ukázka příkladů:

• Jaké byly kroky, které vedly neživé materiály - horniny, sedimenty, organické sloučeniny, vodu - ke spojení a budování živých organismů s replikačními geny, buněčnými stěnami a schopností reprodukovat?

• Co vedlo k šíření nových forem života na Zemi?

• Jak voda a základní organické sloučeniny přicházejí na planety a měsíce a jak interagují s planetami a měsíci, na kterých přistávají?

• Je možné se poučit z chemikálií a minerálů na povrchu planet, zda by tam mohly žít mikroby, včetně pod povrchem planety?

• Je možné, pravděpodobně dokonce, že život existuje jinde na základě jiných prvků než uhlíku a systému odlišného od DNA? Mohl by takový život vůbec existovat tady na Zemi, ale je dosud nezjištěný?


Astronomie a mezinárodní spolupráce

Vědecké a technologické úspěchy poskytují velkou konkurenční výhodu každému národu. Národy se pyšní tím, že mají nejúčinnější nové technologie, a snaží se dosáhnout nových vědeckých objevů. Ale možná důležitější je způsob, jakým může věda spojovat národy, podporovat spolupráci a vytvářet neustálý tok, když vědci cestují po celém světě, aby pracovali v mezinárodních zařízeních.

Astronomie je zvláště vhodná pro mezinárodní spolupráci kvůli potřebě mít dalekohledy na různých místech po celém světě, aby bylo možné vidět celou oblohu. Přinejmenším již v roce 1887 - kdy astronomové z celého světa shromáždili své snímky dalekohledu a vytvořili první mapu celé oblohy - došlo k mezinárodní spolupráci v oblasti astronomie a v roce 1920 se Mezinárodní astronomická unie stala první mezinárodní vědeckou unií.

Kromě potřeby vidět oblohu z různých výhodných bodů na Zemi je extrémně nákladné stavět astronomické observatoře na zemi i ve vesmíru. Proto většinu současných a plánovaných observatoří vlastní několik národů. All of these collaborations have thus far been peaceful and successful. Some of the most notable being:

The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an international partnership of Europe, North America and East Asia in cooperation with the Republic of Chile, is the largest astronomical project in existence.

The European Southern Observatory (ESO) which includes 14 European countries and Brazil, and is located in Chile.

Collaborations on major observatories such as the NASA/ESA Hubble Space Telescope between USA and Europe.


Astronomers Discover Seventeen New Extrasolar Planets

Using data gathered by NASA’s Kepler space telescope, a team of astronomers in Canada has discovered 17 new exoplanets, including an Earth-sized world. Designated KIC 7340288b, this planet is both rocky and in the habitable zone of its parent star.

Sizes of 17 new planet candidates, compared to Mars, Earth, and Neptune. The planet in green is KIC 7340288b. Image credit: Michelle Kunimoto.

“KIC 7340288b is about 1,000 light-years away, so we’re not getting there anytime soon,” said Michelle Kunimoto, a Ph.D. candidate at the University of British Columbia.

“But this is a really exciting find, since there have only been 15 small, confirmed planets in the habitable zone found in Kepler data so far.”

This planet is just 1.6 times bigger than Earth. It orbits its host star once every 142.5 days at a distance of 0.444 AU (just bigger than the orbit of Mercury in the Solar System) and receives about a third of the light Earth gets from the Sun.

Of the other 16 new planets discovered, the smallest is only two-thirds the size of Earth — one of the smallest planets to be found with Kepler so far. The rest range in size up to 8 times the size of Earth.

In the study, Kunimoto and her colleagues — Dr. Henry Ngo of the NRC Herzberg Astronomy and Astrophysics and University of British Columbia’s Professor Jaymie Matthews — used the transit method to look for planets among the roughly 200,000 stars observed by the Kepler mission.

“Every time a planet passes in front of a star, it blocks a portion of that star’s light and causes a temporary decrease in the star’s brightness,” she said.

“By finding these dips, known as transits, you can start to piece together information about the planet, such as its size and how long it takes to orbit.”

The astronomers also used the Near InfraRed Imager and Spectrometer (NIRI) on the Gemini North 8-m Telescope in Hawaii to capture follow-up images of some of the planet-hosting stars.

“We took images of the stars as if from space, using adaptive optics,” Kunimoto said.

“We’re able to tell if there was a star nearby that could have affected Kepler’s measurements, such as being the cause of the dip itself.”

In addition to the new planets, the team was able to observe thousands of known Kepler planets using the transit method, and will be reanalyzing the exoplanet census as a whole.

“We’ll be estimating how many planets are expected for stars with different temperatures,” Professor Matthews said.

“A particularly important result will be finding a terrestrial habitable zone planet occurrence rate. How many Earth-like planets are there? Stay tuned.”

The team’s paper was published in the Astronomický deník.

Michelle Kunimoto et al. 2020. Searching the Entirety of Kepler Data. I. 17 New Planet Candidates Including One Habitable Zone World. AJ 159, 124 doi: 10.3847/1538-3881/ab6cf8


Podívejte se na video: 6. KE HVĚZDÁM Exoplanety (Říjen 2022).