U zadnjih 19 godina naša maštanja o fantastičnim i egzotičnim svetovima oko drugih zvezda su konačno postala realnost. Do sada otkrivene vansolarne planete, njih 563[1], su nam pružile uvid u sisteme koji su znatno drugačiji od našeg. Nova otkrića su dovela do obaranja postojećih teorija i na formiranje novih o čemu smo pisali u prošlim brojevima AM.

Poznato je da je prva vansolarna planeta otkrivena oko pulsara PSR 1257+12 početkom 1992. godine (Aleksander Wolszczan i Dale Frail), a prva planeta otkrivena oko zvezde slične Suncu, 51 Pegasi b, 1995. godine. Ali, i pre njih su detektovane planete oko  ϒ Cephei (1988) i HD 114762 (1989) čiji je otkriće bilo odbačeno zbog sumnji da je u pitanju bila instrumentalna greška, da bi potvrda usledila mnogo godina kasnije.

Da bismo vam uspešno prikazali sva dosadašnja otkrića na ovom polju moramo prvo da odgovorimo na pitanje kako je moguće otkriti malu planetu oko tako udaljenih zvezda? Jedna od najčešćih metoda pomoću koje je detektovano oko 60% vansolarnih planeta je metoda radijalne brzine. Ona se zasniva na jednostavnom merenju uticaja koje planeta vrši na kretanje matične zvezde. Zvezda koja nema pratioca se kreće pravolinijski, međutim u slučaju da ima pratioca njeno kretanje se menja jer ona zajedno sa pratiocem kruži oko zajedničkog centra mase (Slika 1).

Slika 1 Kretanje zvezde sa i bez pratioca

Ova odstupanja u pravolinijskom kretanju izazivaju pomeranje spektralnih linija u spektru zvezde. Do njihovog pomeranja ka plavom kraju spektra (telo se približava posmatraču) ili ka crvenom delu spektra (telo se udaljava od posmatrača) dolazi zbog Doplerovog efekta. Najveći nedostak metode radijalne brzine je što ne možemo odrediti masu planete, već samo njenu minimalnu masu ali precizno se određuje njen poluprečnik i eksentricitet (izduženost) putanje.

Metoda radijalnih brzina se često koristi zajedno sa metodom tranzita. Uz pomoć ove metode  otkriveno je 129 planeta (oko 20%) pa i ona zaslužuje nešto detaljnije objašnjenje. Ovaj metod se zasniva na merenju promene sjaja zvezde do koga dolazi usled prolaska planete preko njenog diska (Slika 2).

Slika 2: Metod tranzita

Koliki će biti pad u sjaju zavisi od odnosa poluprečnika zvezde i pratioca, tako da će veći pratilac izazvati veći pad sjaja, dok će manji pratilac prouzrokovati manju promenu sjaja. Tako npr. kada bi neki vanzemaljac posmatrao prelazak Jupitera  preko Sunčevog diska zabeležio bi pad sjaja od svega 1%, dok bi prelazak zemlje uzrokovao pad od samo 0.0001%. Zbog svega toga uspeh ove metode isključivo zavisi od preciznosti instrumenata, naravno pod uslovom da smo u mogućnosti da vidimo tranzit planete. Pomoću metode tranzita možemo saznati nagib putanje, tačnu masu planete, poluprečnik i gustinu, pa samim tim dobijamo bolju predstavu o karakteristikama i uslovima koji vladaju na planeti.

Osim ovih metoda postoje i druge metode pomoću kojih je otkriven znatno manji broj planeta (Slika 3), tako da ćemo ih samo spomenuti. Jedna od njih je metoda gravitacionih sočiva koja se zasniva na tome da dovoljno masivni objekat mođe skrenuti udaljeni svetlosni zrak, pa se na taj način vidi lik zvezde koja se nalazi iza one koju posmatramo. Takođe, dolazi i do pojačanja sjaja udaljenog objekta. Ako postoji još dovoljno masivan pratilac on će izazvadi naglo povećanje sjaja.  Pored metode gravitoacinih sočiva planete se mogu otkriti merenjem perioda pulsara ( o tome smo pričali u prošlom broju AM) i direktnim snimanjem (planeta GQ Lupi b).

Osnovni nedostatak većine pomenutih metoda jeste njihova selektivnost, jer se pomoću njih lakše otkrivaju masivnije planete koje orbitiraju na maloj udaljenosti od matične zvezde, dok otkriće manjih planeta zahteva preciznije instrumente.

Najčešće otkrivane vansolarne planete su tzv. vrući Jupiteri. Vrući Jupiteri su planete koje kruže oko zvezde na malim odstojanjima, a imaju približnu ili veću masu od Jupitera. Zbog svoje velike blizine zvezde i izloženosti zvezdanom vetru i zračenju vrući Jupiteri gube veliki deo atmosfere i na taj način se polako smanjuju, odnosno “isparavaju”. Zanimljivo je da su astronomi 2007. godine snimili atmosferu planete HD209458 b i ustanovili da ona gubi oko 10 000 tona u sekundi, pa najverovatnije ima rep kao kometa.

Planete čija se masa kreće između masa Urana i Neptuna se nazivaju vrući Neptuni, dok one čija je masa veća od Zemljine ali mana od gasovitih planeta se nazivaju super-Zemljama. Prva super-Zemlja otkrivena je oko zvezde Gliese 876,  dok su prve super-Zemlje u nastanjivoj zoni otkrivene oko zvezde Gliese 581 (Gliese 581 c i d ). Teleskop Kepler je pronašao čak  288 kandidata za super-Zemlje na čiju potvrdu se još uvek čeka.

Najzanimljivija grupa planeta jesu, naravno, planete poput Zamlje. Zbog već spomenutih problema one su dosta teške za detekciju, pa zbog toga ne možemo još uvek izvoditi zaključke o njihovoj realnoj zastupljenosti u svemiru. Kada pričamo o planetama sličnim zemlji najviše uzbuđenja izazivaju planete koje se nalaze u nastanjivoj zoni oko svojih zvezda. Nastanjiva zona je pojas oko zvezde gde vladaju takvi uslovi da je moguće postojanje vode u tečnom stanju (Slika 4).  Na nju najviše utiču temperatura zvede, pa je kod hladnijih zvezda ona bliža, dok je kod masivnijih, toplijih zvezda dalja. Zato svi treba da pamtimo septembar 2010. godine kada  je objavljeno otkriće planete Gliese 581g, prve planete koja se nalazi u sredini nastanjive zone oko svoje zvezde. Gliese 581 g je otkrivena pomoću Keck teleskopa i još uvek čeka na zvaničnu potvrdu. Ona se nalazi u sazvežđu Vage i tri puta je masivnija od Zemlje, a godina joj traje svega 37 dana zbog velike blizine zvezdi od 0.14 AJ. Planeta je uvek jednom stranom okrenuta ka zvezdi Gliese 581, ali pretpostavlja se da je struktura njene atmosfere takva da dolazi do ujednačenja temperature između dnevne i noćne strane. Ukoliko se ovo otkriće potvrdi uticaće na povećanje broja planeta sličnih Zemlji u našoj Galaksiji na čak bilion!

Slika 4: Nastanjiva zona oko Sunca i Gliese 584 (Credite ESO)

Pored planeta koje kruže oko svojih zvezda novija otkrića sugerišu da postoji veliki broj planeta koje slobodno lutaju kosmosom. Astrofizičari koji rade na projektu MOA[2] i OGLE[3] su početkom maja ove godine objavili otkriće do 10 planeta veličine Jupitera koje slobodno lutaju Galaksijom. Te planete se nalaze na odstojanju od 10,000 do 20,000 svetlosnih godina.

Misije

Naravno, do svih ovih otkrića se ne bi došlo da nije realizovan veliki broj misija koje su se bavile potragom za novim svetovima. Neke od najvažnijih misija su:

• Lansiranje teleskopa Kepler

  Misija COROT (poster)

  Kepler misija. NASA-in teleskop Kepler je lansiran 7.03.2009. i namenjen je otkrivanju planeta sličnih Zemlji pomoću metode tranzita. Karakteristično za ovu misiju jeste da postmara samo fiksiran deo neba (Slika 5) između sazvežđa Labuda i Lire (0.25% neba). Teleskop Kepler pomoću ogledala veličine 1,4 m prati promenu sjaja više od 145 000 zvezda. Do sada je otkriveno 16 planeta, dok na potvrdu čeka još 1235 planeta od kojih su čak 54 planete u nastanjivoj zoni! Među nepotvrđenim planetama nalazi se i više od 600 planeta veličine Neptuna, 165 planeta Jupiterovog tipa, 288 super-Zemlji i 68 planeta sličnih Zemlji.
• COROT (COnvection ROtation and planetary Transits) misija. Osnovni ciljevi COROT misije jesu otkrivanje vansolarnih planeta bliskih matičnoj zvezdi i otkrivanje seizmoloških aktivnosti na drugim zvezdama.  Pomoću ove misije koju realizuju Francuska svemirske agencije (CNES) i ESA do sada je otkriveno 21 vansolarnih planeta. 2009. godine došlo je do kvara u radu COROT teleskopa, zbog čega je smanjeno njegovo vidno polje za čak 50%.

Osim ovih misija potraga za vansolarnim planetama se vrši i pomoću teleskopa na Zemlji. Neke od misija koje su bile planirane za realizaciju u budućnosti su otkazane (Darwin / ESA misija) ili  odložene na neodređeno vreme (TPF – Terrestrial Planet Finder / NASA) ).  Misije za koje ostaje da vidimo da li će biti realizovane su:

-        TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) teleskop. Pream planu ova misija bi trebala da traje 2 godine, i da posmatra celo nebo u potrazi za vansolarnim planeta oko bliskih zvezda. Primarni fokus ove misijue su zvezde G i K spektralne klase. Kao mogući datum lansiranja ove NASA-ine mesije navodi se 2013/2014.

-        PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) je ESA-ina misija čiji bi primarni fokus bilo pronalaženje i klasifikovanje planeta oko zvezda sličnih Suncu.

-        EChO (Exoplanet CHaracterization Observatory) misija je namenjena proučavanju atmosfera vansolarnih planeta.

-        New Worlds Mission misija bi koristila postojeći teleskop (moguće JW teleskop) za potragu i snimanje vansolarnih planeta tako što će blokirati svetlost zvezde, pa se pretpostavlja da će biti u mogućnosti da pronađe i prstene kao i mesece vansolarnih planeta.

-        Gaia je ESA-in naslednik Hipparcos misije koja će se  osim mernja karakteristika preko milijadu zvezda i njihove pozicije sa izazito visokom preciznošću, baviti i tačnim određivanjem masi i orbita vansolarnih planeta.

Neobične vansolarne planete

• OGLE-2005-BLG-390Lb je najudaljenija pronađena vansolarna planeta koja se nalazi na oko 21,500  svetlosnu godinu od Zemlje. Planeta je 5 puta masivnija od Zemlje pa se svrstava u grupu super-Zemlji.
• Fomalhaut b je planeta sa najdužom revolucijom od čak 872 godine! Pretpostavlja se da je ova planeta okružena protoplanetarnim diskom.
• 55 Cancri e ima revoluciju od svega 18 sati, a nalazi se na odstojanju od 0.01 AJ od matične zvezde.
• HD 80606 b je planeta sa najizduženijom putanjom( ekscentricitet joj iznosi 0.93, a 1 predstavlja pravu liniju). Nalazi se blizu svojoj zvedi tako da joj je potrebno 111 dana da napravi pun krug oko nje.
• Kepler-10b je prva potvrđena planeta zemljinog tipa, ali joj je površinska temperatura izrazito visoka tako da ne predstavlja mesto pogodno za života.
• Sistem Kepler-11 ima najveći broj planeta – 6.
• Sistem Gliese 581 ima 4 planete, dok su dve još uvek nepotvrđene. Takođe u ovom sistemu se nalaze dve planete u nastanjivoj zoni sa oznakama g i d.