Eksoplaneetid — päikesevälised planeedid, arvukus ja elamiskõlblikkus

Uuri eksoplaneetide hämmastavat arvukust, Maa-suuruste leidude ja elamiskõlblikkuse tõendeid — kuidas Kepleri avastused muudavad otsingut „Maa 2.0“ järele.

Päikeseväline planeet (või eksoplaneet) on looduslik planeet väljaspool meie päikesesüsteemi asuvas planeedisüsteemis.

2013. aastal ulatusid hinnangud maapealsete planeetide arvu kohta Linnuteel vähemalt 17 miljardist kuni 144 miljardini. Need hinnangud põhinesid peamiselt Kepleri kosmoseobservatooriumi poolt kogutud planeedikandidaatide statistikal ja võtavad arvesse instrumentide piiranguid ja valimi eripära. Nende hulgas tuvastati sadu Maa-suurust planeete; algsetes analüüsides toodeti ka nimekiri planeetidest, mis paiknevad elamiskõlblikus tsoonis ehk orbiidipiirkonnas, kus tingimused võivad võimaldada puhta vee püsivat vedelikku.

Üks varasemalt tähelepanu pälvinud näide on Kepler-69c, mis tiirleb ümber Päikese sarnase tähe. Algsetes andmete tõlgendustes peeti seda huvipakkuvaks “Maa-laadseks” objektiks, kuid hilisemad analüüsid näitavad, et paljud sellised kandidaadid ei pruugi tegelikult olla Maa-laadsed: mõned on suuremad, mõnel puudub sobiv atmosfäär või nad paiknevad siiski liiga lähedal või kaugel, et pinnal võiks püsida vedel vesi. Seega tuleb iga konkreetse objekti elamiskõlblikkust hinnata põhjalikumalt.

Avastamise meetodid

• Transitimeetod — planeet möödub tähtest ja põhjustab selle valguse vähenemise; seda meetodit kasutas laialdaselt Kepler.
• Radiaalkiiruse (Doppleri) meetod — planeedi gravitatsioon tekitab tähel kerge liikumise, mida mõõdetakse tähe spektrijoonte nihkena.
• Kõrvalpildistamine — otsepiltide tegemine, mis on kõige tõhusam noorte, heledate ja kaugete orbiitide puhul.
• Mikroläätsitamine — massiivne objekt nõelab valguskiirt taustast tähest, võimaldades avastada nii kaugeid kui ka madalama massiga planeete.
• Astromeetria — tähe positsiooni väga täpne mõõtmine, et tuvastada selle kõikumist planeedi mõjul.

Arvukus ja jaotus

Viimaste aastakümnete uurimused näitavad, et planeedid on väga levinud — enamikul tähtedel on vähemalt üks planeet. Kepleri-mõõtmised ja teised uuringud näitavad, et väiksemad, kivised planeedid (suurusjärgus Maa kuni Super-Maa) on tavalised, eriti tähte tüüpi M- ehk punaste kääbuste ümber. Samas esineb ka palju gaasilisi hiiglasi, lahedaid „hot Jupitereid“ ja vahepealseid klassifikatsioone nagu „mini-Neptuunid“.

Tuleb arvestada vaatluskalduvustega: transiidimeetod leiab kergemini tihedalt tähe ümber tiirlevaid ja suuri planeete, radiaalkiiruse meetod on tundlikum suuremate masside suhtes, otsepildistamine eelistab noori ja kauge orbiidiga suuri planeete. Seetõttu ei peegelda üksikud avastused tingimata kõiki galaktika planeetide liike ja jaotusi.

Elamiskõlblikkus — mida see tähendab?

Elamiskõlblikkus viitab tavaliselt tingimustele, mis võimaldavad pinnal või lähedal esineda püsivat vedelat vett, kuna vee olemasolu peetakse eluks soodsaks eelduslikuks tingimuseks. Kuid eluvõimaluste hindamisel tuleb arvestada mitmete täiendavate teguritega:

• Atmosfäär — tihe ja sobiva koosseisuga atmosfäär võib hoida soojust ja kaitsta kiirguse eest.
• Magnetväli — kaitseb atmosfääri päikesetuule ja kõrge energiaga osakeste eest.
• Tähtede aktiivsus — noored ja aktiivsed tähed (eriti punased kääbused) võivad planeeti tugevalt bombardeerida kiirguse ja eralduvate osakestega, mis hävitavad atmosfääri.
• Tidally tidumine — tugeva gravitatsioonilise mõju tõttu võib planeet lõplikult ühe külje poole tähe pöörata, mis mõjutab temperatuuri ja kliimamustreid.
• Sisene soojus — mõnel planeedil võib geotermiline soojus (nt nõretavast radioaktiivsest lagunemisest või külmutatud orbitaalsidemest põhjustatud hõõrdumisest) hoida vedelat vett ka väljaspool traditsioonilist elamiskõlblikku tsooni.

Erinevad tüübid ja erandid

Lisaks klassikalistele orbiitplan eetidele on teada ka:

• Planeedid pruunide kääbuste ümber — pruunid kääbused on massilt tähtede ja planeetide vahepealsed objektid; küsimus, kas neid ümber tiirlevad kehakesed tuleks mõista „planeetidena“, on arutluse all.
• Vabalt tiirlevad (rogue) planeedid — objektid, mis ei tiirle ühegi tähe ümber, vaid liiguvad galaktikas iseseisvalt; võivad olla moodustunud isoleeritult või välja paisatud süsteemidest.
• Eksotsüklilised ja ekstreemolukorrad — väga suured gaasihiiglased, väga lähedal olevad „kuumad Jupiterid“, väga kauged külmad hiiglased jne.

Mis edasi?

Uued missioonid ja suuremad maapealsed teleskoobid lubavad avastada väiksemaid ja kaugemaid planeete ning uurida nende atmosfääre (nt keemilist koostist), mis annab parema ülevaate elamiskõlblikkusest. Iga uus leid aitab täpsustada, kui tavaline on Maa-laadne keskkond ja millised astrofüüsikalised protsessid planeete kujundavad.

Kokkuvõtteks: eksoplaneete on meie galaktikas ilmselt väga palju ja nad esinevad paljudes vormides. Kuigi mõned kandidaadid paiknevad teoreetilises elamiskõlblikus tsoonis, tähendab see üksnes, et tingimused võivad võimaldada vedelat vett — tegelik elukõlblikkus sõltub paljudest teguritest ja nõuab täiendavaid mõõtmisi ning analüüse.

Küsimused ja vastused

K: Mis on ekstrapolaarne planeet?

K: Mis on eksomoon?

K: Kui palju maapealseid planeete on hinnanguliselt Linnuteel?

K: Mitu Maa-suurust planeeti on leitud Kepleri kosmoseobservatooriumi abil?

K: Kas on olemas "Maa 2.0"?

K: Kas kõik päikesevälised planeedid on sarnased meie Päikesesüsteemi planeetidega?

Otsing