Kuidas leida eluks sobilik eksoplaneet?

Sel kevadel avaldati artikkel, mis väidab, et esimest korda on mõõdetud vahetult eksoplaneedilt peegeldunud valguse spektrit. Selle uudise tõukel võtame eksoplaneetide teema uuesti kõneks.

Fotomeetrilises meetodis eksoplaneetide avastamiseks mõõdetakse tähtedelt heledust ning otsitakse sealt perioodilisi muutusi. Pange kindlasti tähele – see pilt siin on kunstniku nägemus, ühegi teleskoobiga ei ole võimalik midagi niisugust näha … teleskoopides on kõik tähed va Päike täpid. Foto: eso.org

Eksoplaneet on planeet, mis ei tiirle ümber Päikese, vaid mõne teise tähe, tähe jäänuki või pruuni kääbuse. Arvatavasti on kõik neist vähemalt midagi kuulnud. Või siis näinud kunstnike joonistatud pilte sellest, kuidas nende meelest eksoplaneedid välja näeksid, kui me neid näeksime. Aga me ei näe.

Eksoplaneetide avastamiseks kasutatakse alljärgnevaid meetodeid:

  • Dünaamiline – tähe radiaalkiiruse perioodilised muutused. Kui midagi piisavalt massiivset tiirleb ümber tähe, siis Newtoni seaduste kohaselt peab liikuma ka täht ise;
  • Tähe spektri Doppleri nihked – ümber tähe tiirlev planeet nihutab gravitatsioonilise vastastikmõju tõttu veidi selle kiirguse spektrit;
  • Fotomeetriline – perioodilised tähevarjutused. Sellel meetodil on NASA satelliit Kepler on leidnud 1019 planeeti, üle 3100 kandidaadi ootab oma planeedi staatuse kinnitamise järge. Vt ka ajakirja The Physics Teacher asjakohast artiklit;
  • Gravitatsiooniliste mikroläätsede heleduse variatsioonide uurimine;
  • Otsekujutised.

Tänaste hinnangute kohaselt leidub meie Galaktikas iga tähe kohta  keskmiselt 1 kuni 1,6 planeeti. Tähti on rohkem kui 1011, nii et kandidaate eluks sobiliku planeedi otsimisel on rohkem kui piisavalt. Samas jääb populaarsetes teadusuudistest tihti tagaplaanile, kui keeruline on selliseid planeete tippteleskoopide andmetest üles leida ja kui kaugel on see protsess piltidest ja kujutlustest, mille üks esindaja on ka käesolevas postituses (vt esimene pilt) ning mille kohta on kombeks öelda “nägema”.

Fomalhaut b on otse vaadeldav tähe Fomalhaut ümber tiirlev planeet. Sellistel piltidel on pilve keskel olev ere täht ära varjatud. Foto: Hubble Space Telescope, wikipedia

Planeedid reeglina ise valgust ei kiirga, vaid peegeldavad (ja hajutavad) oma ematähe valgust. Väikest planeeti tähe läheduses on selles peegeldunud valguses väga raske otsepildile saada. Kasutatakse spetsiaalseid seadmeid, mis tähe valguse ära blokeerivad (nagu koronograaf Päikese krooni uurimiseks). Esimene planeet mida otseselt nähti oli Fomalhaut b. Tänaseks päevaks on mõned näited peale Fomalhaut b veel juurde tulnud, aga enamik eksoplaneete on avastatud ikka Doppleri efekti kaudu või varjutustest, mida nad tähe eest läbi minnes tekitavad.

Nüüd on siis avaldatud tulemus, kus esimest korda on õnnestunud eraldada planeedilt peegeldunud valgus tähe 51 Peg spektris. Küll üsna detekteerimise piiril, aga siiski statistiliselt usaldusväärselt. Selle järgi on täpsustatud planeedi massi ja orbiidi kallet. Autorid on ŕahul, et selline meetod töötab juba 3,6-meetrise teleskoobi vaatluste puhul ja loodavad, et tulevaste suuremate teleskoopide ja nende külge riputatavate riistade abil saab juba tõsisemalt detekteerida eksoplaneetide spektreid ja sealt teha järeldusi nende atmosfääride kohta.

2015.a. füüsikapäevadel pidas Laurits Leedjärv (Tartu Observatoorium) loengu teemal “Päikesevarjutusest tähevarjutuseni ehk 20 aastat eksoplaneete.” ning rääkis kõigist neist meetoditest. Ettekanne jäi videosse ning on siis järelvaadatav. Soovitame see pool tundi võtta ja ettekanne ära kuulata, saate endale nö pildi ette ja taustateadmised selleteemalistest teadusuudiste mõistmiseks ja hindamiseks.