Kepler i planety skaliste

Kosmiczne Obserwatorium Keplera działające od 2009 roku prowadzi teraz kolejną misję, K2, która będzie trwać dopóki satelicie nie skończy się paliwo lub coś w nim przestanie działać.
Źródło: NASA/JPL Caltech

Planety skaliste występują w naszej galaktyce prawdopodobnie o wiele częściej niż astronomowie dotychczas przypuszczali – wynika z najnowszej publikacji danych z Kosmicznego Teleskopu Keplera. Ten scenariusz zwiększa prawdopodobieństwo istnienia życia w pobliskich układach planetarnych.

Najnowsze utworzone przez zespół Keplera zestawienie egzoplanet znajdujących się w Gwiazdozbiorze Łabędzia – będące najbardziej obszernym i szczegółowym katalogiem egzoplanet – wskazuje na istnienie 4 034 możliwych planet, z których 50 ma wielkość Ziemi i znajduje się w ekosferze swoich gwiazd. Lista obejmuje KOI 7711, która jest jedynie 30% większa od Ziemi i znajduje się z grubsza w tej samej odległości od swojej gwiazdy, co Ziemia od Słońca co oznacza, że otrzymuje podobną ilość energii.

„Kepler naprawdę otworzył nam oczy na te małe światy wielkości Ziemi”, powiedziała Susan Thompson, naukowiec pracująca w instytucie SETI, po obwieszczeniu komunikatu o nowym katalogu kandydatek na planety w Ames Research Center NASA w Mountain View w Kalifornii.

Naukowcy zgromadzili się w Ośrodku Badawczym Ames w dniach 19-23 czerwca podczas Konferencji Naukowej Keplera, aby zaprezentować wyniki badań wykonanych podczas pierwotnej misji obserwatorium oraz podzielić się postępami nad K2, kolejnym etapem, dającym Keplerowi „drugie życie”, który będzie trwał dopóki satelicie nie skończy się paliwo lub coś w nim nie przestanie działać.

Nowe kandydatki na planety z ósmego katalogu Keplera to wiele skalistych światów o wielkościach zbliżonych do Ziemi i znajdujących się w ekosferze swoich gwiazd. Ciemnozielony pas to optymistyczne przewidywania dla ekosfer, a jaśniejszy zielony pas to oszacowanie bardziej konserwatywne. Niebieskie kropki to potwierdzone egzoplanety, a żółte to nowe kandydatki wymagające dodatkowych obserwacji.
Źródło: NASA/Ames Research Center/Wendy Stenzel

Przed wystrzeleniem teleskopu Keplera w 2009 roku astronomowie byli świadomi istnienia głównie planet wielkości Jowisza czy Neptuna, obiegających swoje gwiazdy w różnych okresach. Dzięki niezmordowanym obserwacjom Keplera i jego sieci sensorów obrazu badających fragment nieba zapełniony 200 000 gwiazd, udało się odkryć tę sporą populację skalistych planet, z których większość jest wielkości trzech ziem lub mniejsza. Wiele znajduje się blisko swoich słońc, ale długi okres orbitalny niektórych umiejscawia je poza ekosferą. Jednak około sześciu egzoplanet, których istnienie zostało potwierdzone, obiega w ekosferze karły o typie widmowym G – czyli takie, jak Słońce.

„Czy jesteśmy sami?”, zapytał Mario Perez, naukowiec z Wydziału Astrofizyki Science Mission Directorate NASA. „Według Keplera, prawdopodobnie nie.”

Mimo to perspektywy życia na którejkolwiek z tych planet nadal są niepewne. Nie wiemy właściwie nic o wielkości i składzie ich atmosfer, ani o tym, czy utrzymuje się na nich woda. Na przykład nazwana „bliźniaczką Ziemi” KOI 7711, znajdująca się 1 700 lat świetlnych od nas, wydaje się jedną z egzoplanet najbardziej obiecujących dla istnienia życia z powodu swojego okresu orbitalnego (obiega swoją gwiazdę w 303 dni) i wielkości. Jednak Thompson zaleca ostrożność przed wyciąganiem przedwczesnych wniosków.  „Wielu rzeczy nie wiemy,” powiedziała. „Lubię przypominać ludziom, że w naszej ekosferze znajdują się trzy planety, Wenus, Ziemia i Mars, a tylko jedna z nich jest przyjazna dla życia.”

Ósma lista kandydatek na planety stworzona przez Keplera ukazuje wiele potencjalnych planet (żółte kropki), które wielkością zbliżone są do Ziemi. Choć różnią się okresem orbitalnym, 10 z nich ma okresy dłuższe, podobne do ziemskiego, czyli jest szansa na to, że są skaliste i że występuje na ich powierzchni woda w stanie ciekłym.
Źródło: NASA/Ames Research Center/Wnedy Stenzel

Niedawno odkryty układ TRAPPIST-1 znajdujący się w odległości zaledwie 40 lat świetlnych, pobił rekord gdy okazało się, że posiada siedem planet skalistych. Wzbudza teraz ogromne poruszenie związane z możliwością występowania w nim panspermii, czyli przenoszenia zalążków życia z jednej planety na drugą. Jednak ponieważ planety układu skupiają się blisko swojej niezwykle chłodnej gwiazdy, mogą być z nią w rotacji synchronicznej, jak Merkury. Na jednej stronie panowałby wówczas upał, a na drugiej niezwykły chłód. Rozbłyski gwiazdowe mogą również zmieść atmosferę z planet lub poddać je gwałtownemu bombardowaniu promieniowaniem UV, co jest znaną przeszkodą do istnienia życia w rodzaju ziemskiego.

Courtney Dressing, astronomka z CalTech, daje jednak powody do nadziei, nawet dla planet, które z góry wydają się skazane na przegraną. Zwróciła uwagę na nowe badania, wykorzystujące skomplikowane modele 3D, które pokazują, że jeśli planety będące w rotacji synchronicznej ze swoją gwiazdą zdołają utrzymać atmosferę, silne prądy powietrzne mogą wyrównywać temperatury na powierzchni. „Być może w pewnych cywilizacjach astronomowie żyją po jednej stronie planety, a całe reszta rozkoszuje się słoneczną, plażową stroną bliższą słońca”, powiedziała Dressing.

Promieniowanie UV, które mogło zapoczątkować formację RNA na młodej Ziemi, nie musi być zabójcze, nawet w formie nagłego bombardowania. Pewne badanie dowiodło na przykład, że halobakterie, ekstremofilne mikroorganizmy żyjące w bardzo słonej wodzie, mogłyby przeżyć takie bombardowanie. „Nawet jeśli powierzchnia tych planet jest miejscem niebezpiecznym, życie może rozwijać się pod jej powierzchnią lub pod wodą,” powiedziała Dressing.

Kepler odkrył niezwykłą ilość egzoplanet (żółte kropki) i znacząco przesunął granice tego, co niezbadane. Planety skaliste tworzą istotną liczbę wśród wszystkich odkrytych egzoplanet.
Źródło: NASA/Ames Research Center/Natalie Batalha/Wendy Stenzel

Rozbłyski gwiazdowe i ich wpływ na życie to przedmiot dynamicznych badań astrobiologii, gdyż karły typy gwiazdowego M, z których wiele ma do rozbłysków skłonność, licznie występują w naszej galaktyce i są domem dla planet skalistych, co dla astronomów wiąże się z prospektem rychłych badań nad śladami życia.

„Bez względu na to, czy którakolwiek z tych planet ma mieszkańców, fakt, że Kepler odkrył 50 potencjalnie zamieszkałych planet i kandydatek na planety pokazuje, że takie światy występują często”, napisała Dressing w mailu.

Nauka rozwija się dzięki coraz to nowym instrumentom. Pod koniec przyszłego roku NASA (wraz z Europejską Agencją Kosmiczną i Kanadyjską Agencją Kosmiczną) planuje wystrzelenie Kosmicznego Teleskopu Webba, obserwatorium nowej generacji będącego najlepszym posiadanym przez nas narzędziem do badania atmosfer pobliskich egzoplanet – które są kluczem do zrozumienia pozostałych aspektów ekosfery. Trwają również prace nad Wide Field Infrared Survey Telescope, (WFIRST), który poszerzy zakres badań nad egzoplanetami i będzie kontynuatorem działalności Keplera.

„Nadchodzi koniec pewnej ery”, powiedziała Thompson, „ale to tak naprawdę nowy początek”.

Źródło: Astrobiology Magazine