Tinkamų gyvybei planetų paieškos. Tranzitų metodas

Žemės ištekliai, kuriuos godžiai vartojame, nėra begaliniai, be to, ir Saulė neamžina. Todėl, mokslininkų manymu, jau dabar reikia galvoti, kur gyvens mūsų civilizacija ateityje, nors ir labai tolimoje. Taigi iššūkis astronomams – rasti tinkamą gyventi planetą, o technologijų kūrėjams – sukurti būdą, kaip pasiekti tokią planetą.

Gal todėl, kad planuose apie mums gyventi tinkamas planetas šiuo metu daugiau egzotikos, negu realybės, tokios ne Saulės sistemoje esančios planetos vadinamos egzoplanetomis. Nuo to laiko, kai buvo atrastos pirmosios egzoplanetos, tyrėjai jų pastebėjo daugiau kaip 5 000. Dauguma jų surastos ne nuotraukose, o taikant tam tikrus netiesioginės stebėsenos metodus. Mokslininkai mano, kad Paukščių Tako galaktikoje gali būti mažiausiai 10 mlrd. tinkamų gyvybei Žemės dydžio planetų.

Egzoplanetas galima aptikti įvairiais būdais: tiesiogiai jas stebint; matuojant jų gravitacinį poveikį žvaigždei, apie kurią sukasi; stebint, kaip egzoplaneta priverčia savo žvaigždę judėti kitų žvaigždžių atžvilgiu; kai egzoplaneta, skriedama priešais savo žvaigždę, užstoja dalį jos šviesos ir kt. Pastaruoju metu tyrėjai kai kuriuos iš minėtų ir kitų būdų taiko kompleksiškai.

Taip astronomai pavadino pirmąją 2014 m. atrastą maždaug Žemės dydžio egzoplanetą, skriejančią aplink savo žvaigždę – Kepler-186 – priežvaigždinėje gyvybės zonoje. Planeta aptikta kosminiu teleskopu, pavadintu garsaus vokiečių astronomo Johaneso Keplerio (Johannes Kepler, 1571–1630) vardu, todėl visa sistema ir pati planeta pavadinta šio mokslininko vardu. Ji priklauso penkių planetų sistemai, kurios centre esanti žvaigždė gerokai mažesnė už mūsų Saulę, nutolusi nuo Žemės 490 šm atstumu. 9.6.1 paveiksle pateiktas Saulės sistemos ir Kepler-186 žvaigždės sistemos palyginimas.

Tai bene efektyviausias egzoplanetų aptikimo metodas. Taikant šį metodą, Keplerio teleskopu aptikta daugiau kaip tūkstantis naujų egzoplanetų. Tranzitas yra planetos praskriejimas tarp stebėtojo ir savo žvaigždės. Saulės užtemimas yra ne kas kita, kaip Mėnulio tranzitas per Saulės diską. 9.6.2 paveiksle pavaizduotas visas Saulės užtemimo ciklas, kai Mėnulis užslenka ant Saulės disko ir nuo jo nuslenka. Kartais galime stebėti Veneros (9.6.3 pav.) ar Merkurijaus tranzitą (9.6.4 pav.). Panašius vaizdus kosminiai teleskopai fiksuoja ir kitų žvaigždžių planetų tranzitų metu (9.6.5 pav.). Kai įvyksta toks reiškinys, planeta uždengia dalį žvaigždės disko ir taip užstoja dalį jos šviesos. Labai jautrūs teleskopai gali užfiksuoti šį nedidelį pokytį. Nors žvaigždės šviesis gali kisti dėl įvairių reiškinių, planetų tranzitai yra periodiniai. Todėl, stebint žvaigždę pakankamai ilgai ir užfiksavus keletą tranzitų, galima apskaičiuoti atstumą tarp žvaigždės ir planetos, jos masę ir spindulį. Pasitelkus kitus būdus, įmanoma nustatyti ir planetos cheminę sudėtį.

Egzoplanetų paieška tranzitų metodu reikalauja labai didelio matavimų tikslumo. Žemės dydžio planeta tokią žvaigždę kaip Saulė užtemdytų vos 0,008 %. Todėl tokie stebėjimai atliekami virš Žemės atmosferos, kad nebūtų jos sukeltų žvaigždžių šviesos mirgėjimų.

Nepaisant to, kad tranzitų metodas vienas veiksmingiausių, jį taikant galima aptikti tik vieną iš 210 egzoplanetų, nes ne visos planetos, besisukdamos apie savo žvaigždę, ją iš dalies užstoja stebėjimo kryptimi.

Apie pirmosios planetos prie kitos žvaigždės atradimą mokslininkai pranešė 1995 m. Pirmoji egzoplaneta tranzitų metodu buvo aptikta 1999 m. Proveržis egzoplanetų paieškoje įvyko, kai duomenis į Žemę pradėjo siųsti minėtas kosminis Keplerio teleskopas (9.6.6 pav.), veikęs nuo 2009 m. iki 2018 m. Jis suteikė galimybę astronomams stebėti 530 tūkst. žvaigždžių ir atrasti 2 662 egzoplanetas (50 iš jų skrieja priežvaigždinėje gyvybės zonoje). Visgi su šiuo teleskopu egzoplanetų buvo ieškoma tik ketvirtadalyje procento viso dangaus skliauto. Be to, dauguma egzoplanetų buvo atrastos prie labai tolimų žvaigždžių.

Mokslininkai kelia sau tikslą rasti tinkamų gyventi planetų prie kuo artimesnių žvaigždžių. Su šia misija 2018 m. į orbitą aplink Žemę paleista kosminė observatorija TESS (9.6.7 pav.) (angl. Transiting Exoplanet Survey Satellite – kitų žvaigždžių planetų tranzitų apžvalgos palydovas). Joje įrengtas kosminis teleskopas, skirtas kitų žvaigždžių planetų paieškoms, taikant planetų tranzitų žvaigždžių diskais stebėjimo metodą. Šiuo teleskopu suplanuota atlikti 200 tūkst. šviesiausių žvaigždžių stebėjimų. Tai pirmoji kosminė observatorija, skirta kitų žvaigždžių planetoms beveik visame dangaus skliaute ieškoti.

Daug tyrimų, nustatant egzoplanetas, atliekami Žemėje – apdorojama iš kosminių teleskopų gauta informacija, be to, atliekami stebėjimai antžeminiais teleskopais, tikrinant gautus duomenis. Egzoplanetų paieškas tokiu būdu sėkmingai vykdo ir Vilniaus universiteto astrofizikai, žvaigždžių tyrimus atliekantys Molėtų astronomijos observatorijoje.

Kol kas žengti tik pirmieji žingsneliai tinkamų gyventi planetų paieškos kelyje. Optimistinėse mokslininkų prognozėse esama minčių, kad po 50 metų bus įmanoma pasiųsti erdvėlaivį-robotą rastõs, jų manymu, tinkamos egzoplanetos link, kad būtų galima detaliau ją ištirti. Prognozes patvirtina arba paneigia laikas. O kol kas saugokime ir gerbkime savo planetą – Žemę – saikingai, atsakingai naudodami jos išteklius.