— Published on 08/11/2020 / Bug.hr.
Nastanjivi planeti su stjenoviti, veliki poput Zemlje, orbitiraju oko zvijezda sličnih Suncu, na površini mogu imati tekuću vodu; novo istraživanje daje njihov broj i raspodjelu unutar naše galaksije
Od davnina se ljudi pitaju: "Zašto smo ovdje?". I nude razne odgovore. Ne znam koji je pravi odgovor i postoji li uopće takav. No, kladio bih se da ovdje nismo zato da bismo se odazivali pozivima pjevača da molimo krunice za pobjede na izborima političara kojima riječi ne služe za komunikaciju (za koju je razlikovanje istina od neistina presudno) nego samo za postizanje ciljeva (za što razlikovanje istina od neistina uopće nije neophodno). Astronome, kojima je potraga za istinom upravo ono što ih vodi, također zanima odgovor na pitanje zašto smo ovdje. U članku koji uskoro izlazi u časopisu The Astronomical Journal kažu: "Measuring η⊕ informs theories of planet formation, helping us to understand why we are here". Mjerenje eta-Zemlja daje podatke za teorije o nastanku planeta, što nam pomaže da shvatimo zašto smo ovdje.
.
Eta-Zemlja
Astronomski simbol za planet Zemlju je ⊕, a η⊕ je uobičajena oznaka za učestalost stjenovitih planeta u nastanjivoj zoni oko zvijezda sličnih Suncu. Grubo govoreći, eta-Zemlja je prosječni broj planeta sličnih Zemlji oko zvijezda sličnih Suncu. Malo preciznije, nastanjiva zona je ono područje oko zvijezde u kojem površinska temperatura planeta dopušta vodu u tekućem stanju. Pouzdana procjena veličine η⊕ bio je jedan od glavnih ciljeva svemirske misije Kepler.
.
Misija Kepler
Svemirski teleskop Kepler NASA je lansirala u ožujku 2009. godine. Namjera mu je bila otkrivanje zemljolikih planeta u orbitama oko drugih zvijezda. Umjesto planirane tri i pol godine, teleskop je uspješno radio više od devet i pol godina. Deaktiviran je naredbom "goodnight", 15. studenog 2018., točno na 388. godišnjicu smrti Johannesa Keplera, njemačkog astronoma koji je bio otkrio zakone planetarnog gibanja zahvaljujući kojima je Isaac Newton kasnije došao do svojeg općeg zakona gravitacije. Teleskopom Kepler otkriveno je ukupno 2662 egzoplaneta što je više od pola svih dosad otkrivenih egzoplaneta.
Broj potvrđenih egzoplaneta, na dan 5. 11. 2020., bio je 4301. Većina ih je otkrivena metodom tranzita, koju koristi Kepler i metodom radijalnih brzina, koju sam za Bug opisao još 2016. u tekstu Proxima Centaura b: Crvena točka u beskraju. Ukratko, radijalna brzina je brzina objekta u smjeru opažanja, prema opažaču ili od opažača. Pri relativnom gibanju izvora i opažača, frekvencija opažene svjetlosti razlikuje se od frekvencije emitirane svjetlosti. Tu pojavu nazvamo Dopplerovim učinkom. Razlika u frekvenciji može vrlo precizno mjeriti, a njezinim mjerenjem neizravno mjerimo promjenu radijalne brzine. Izvor svjetlosti je, naravno, zvijezda. Planet reflektira tek mali djelić svjetlosti zvijezde što je na velikim udaljenostima neuočljivo. Zato Dopplerovim učinkom mjerimo gibanje zvijezde u smjeru naprijed-natrag, a to je gibanje uzrokovano orbitiranjem masivnog planeta. Na temelju njihanja zvijezde možemo izračunati parametre orbitirajućeg planeta: njegovu masu i udaljenost do matične zvijezde. Metoda je pogodna za otkrivanje vrlo masivnih planeta koji su relativno blizu zvijezdi. Ti planeti sličniji su Jupiteru nego Zemlji. Za otkrivanje manjih stjenovitih, dakle zemljolikih, planeta pogodnija je metoda tranzita. Metodom radijalnih brzina dobijemo masu planeta, a metodom tranzita polumjer planeta.
Metodu tranzita lako je razumjeti. Ako smjer opažanja s planetarnom ravninom zatvara mali kut, idealno nula stupnjeva, onda planet u nekom dijelu orbitiranja prolazi preko vidljivog diska zvijede i dijelom zaklanja svjetlost zvijezde. Što je planet veći to je i učinak privremenog smanjenja sjaja zvijezde veći. Iz iznosa smanjenja sjaja i trajanja smanjenja sjaja, astronomi bi rekli iz promjene u krivulji sjaja, mogu se izračunati parametri planeta. Na je taj način radio teleskop Kepler. Pregledao je više od pola milijuna zvijezda. Među njima je otkriveno 2662 egzoplaneta. Što ne znači automatski da tek mali broj zvijezda ima planetarne sustave. Statistički, za većinu opažanih zvijezda planetarne ravnine nisu pod dovoljno malim kutom da bi metoda tranzita bila primjenjiva.
.
300 milijuna nastanjivih planeta
Da bi se iz podataka, koje je svemirski teleskop Kepler u devet i pol godina opažanja prikupio, izračunao faktor eta-Zemlja (učestalost stjenovitih planeta u nastanjivoj zoni oko zvijezda sličnih Suncu) bilo je potrebno u obzir uzeti i podatke o sjaju zvijezda, koje su prikupili neki od optičkih teleskopa Europske svemirske agencije.
Uglavnom, od oko 200 milijardi zvijezda u našoj galaksiji Suncu je slična otprilike svaka 200-ta. Zvijezda poput Sunca u galaksiji ima oko milijardu. "Poput Sunca" konkretno znači da se radi o maloj zvijezdi glavnog niza čija je površinska temperatura između 4800 K i 6300 K. Inače, površinska temperatura Sunca je 5800 K. Takvih se zvijezda u Keplerovoj bazi našlo oko 150000. Faktor eta-Zemlja tražen je za one zvijezde čiji su egzoplaneti polumjera između 0,5 i 1,5 polumjera Zemlje.
Prema konzervativnoj procjeni prosječni faktor eta-Zemlja je oko 0,3 što, na milijardu galaktičkih suncolikih zvijezda, daje 300 milijuna planeta nastanjivih planeta. Većina ih je daleko od Zemlje, no statistički gledano unutar 6 parseka mora biti barem jedan, a unutar 10 parseka možemo očekivati njih četiri. Na nekom od njih će se jednoga dana možda nastaniti neki naši nasljednici, ako bude takvih koji će nastaviti stremiti k istini i zvijezdama.