Hvordan Planet Jagt Virker

{h1}

Vi har opdaget mange planeter, der kredser om andre stjerner i vores galakse, men hvordan og hvorfor? Find ud af, hvordan planetjagt virker.

Længe før der var teleskoper, astronomer eller skriftlig historie, kiggede folk op på "vandrende stjerner", som senere observatører ville kalde planeter. Da vi anvendte vores myter af fjerntliggende rige til disse himmellegemer, begyndte vi at undre sig over muligheden for liv på andre verdener, en idé der har fortryllet os siden.

I de seneste årtier er astronomer bevæbnet med radioteleskoper, orbital observatorier og andre kraftfulde højteknologiske værktøjer begyndt at besvare dette spørgsmål. I 1995 annoncerede universitetet i Genève-astronomerne Michel Mayor og Didier Queloz opdagelsen af ​​den første planet uden for vores solsystem, en Jupiterlike kæmpe kredser omkring en "hovedsekvens" -stjerne som vores sol, 51 Pegasi [kilde: borgmester og Queloz]. Siden da har andre - herunder forskerne fra NASAs Kepler Mission - arbejdet på at finde flere af disse exoplaneter, som de kaldes af astronomer. De sigter især på at identificere stenige jordiske orbs, der er inden for den såkaldte "Goldilocks zone" - det vil sige bare den rigtige afstand fra deres stjerner for at have overflade temperaturer, der ville opretholde flydende vand og således i det mindste gøre mulig udvikling af livet [kilde: Borucki].

Bevæbnet med state-of-the-art teleskoper og andre højteknologiske værktøjer, er astronomer spottende nye verdener med en forbløffende rate. Fra begyndelsen af ​​2012 har Keplers forskere, som har scannet 150.000 fjernstjerner på udkig efter tegn på planeter omgået dem, identificeret omkring 2.300 "kandidater" eller objekter, der kan være planeter [kilde: Brumfiel]. I slutningen af ​​januar 2012 annoncerede de opdagelsen af ​​11 nye planetsystemer, herunder 26 bekræftede eksoplaneter, som tilsyneladende spænder fra mulige stenige planeter omkring en og en halv gange jordens radius, til gasgiganter større end Jupiter. En stjerne Kepler-33, har et solsystem af fem planeter, som varierer i størrelse fra en og en halv til fem gange jordens størrelse [kilde: NASA].

Men disse opdagelser kan bare være toppen af ​​isbjerget. Kepler-forskere vurderer, at der kan være så mange som 50 milliarder eksoplaneter i Vintervejen [kilde: O'Neill]. Joseph Catanzarite, en astronom ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, fortalte Space.com i 2011, at så mange som 2 milliarder af dem kan være jordiske i skala. "Med det store antal er der en god chance, at livet og måske endda intelligent liv kan eksistere på nogle af disse planeter," tilføjede han [kilde: Choi].

Så hvilke instrumenter og teknikker bruger forskere til at lokalisere exoplaneter, og hvordan virker de?

Planet Jagt Teknikker og Teknologi

At kigge efter planeter uden for vores solsystem er lidt som at forsøge at læse et frimærke, der sidder fast i et fjernt fyrtårns lampe: Moderstjerner skinner så glødt, at deres blænding udtørrer alt andet. For at kompensere har forskere udtænkt geniale metoder til at opdage eksoplaneter ved at måle deres virkninger på deres forældrestjerner.

En planet påvirker sin stjerne på to nyttige måder. For det første slår tyngdekraften stjernen lidt frem og tilbage, mens planeten kredser den. For det andet blokerer planeten en lille mængde lys, da den passerer foran stjernen (fra vores synspunkt).

Vi kan opdage disse effekter ved hjælp af et par praktiske metoder, hver med egne styrker og svagheder. Lad os tackle astrometri først. Som en kredsløbs planetens tyngdekraft slæbebåde på sin forældre stjerne, det forårsager stjernen til slingren i sin vej over himlen. Vi kan skelne denne lille bevægelse ved præcist at måle stjernens position. Baseret på periode, eller den tid, stjernen tager for at fuldføre en wobble, kan vi beregne periodens og radius af planetens kredsløb sammen med planetens masse. Astrometri er bedst ved at finde massive planeter med baner langt fra deres soler.

Doppler spektroskopi bruger også denne gravitationstryk og -træk, men mens astrometri bruger den relative side-til-side bevægelse af stjernen, anvender denne metode den Doppler skift Det resulterer fra planeten, der trækker sin stjerne mod jorden, så væk fra den. Når stjernen bevæger sig mod jorden, komprimeres dens lys, eller "blåskiftet" mod spektralens kortere bølgelængder. Da den bevæger sig væk fra os, ser vi lysbølgerne strækker sig ud mod den røde (længere bølgelængde) ende af spektret. Ved at måle en stjernes spektrum over tid kan vi registrere Doppler-skift forårsaget af en planet eller planeter, der flytter stjernen mod og væk fra os.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Doppler skift fortæller os også stjernens radial hastighed (hvor hurtigt stjernen bevæger sig mod og væk fra os). Som du måske forventer, betyder større radiale hastigheder større planeter. Baseret på stjernens masse og perioden for skiftet kan vi også beregne planetens kredsløbsradius. Denne metode er bedst egnet til at opdage massive planeter, der ligger i nærheden af ​​deres moderstjerne, og den kan kun estimere minimumsplanen for sådanne planeter.

Fotometri ser ikke efter wobbles eller skift. I stedet kigger den til den telltale dæmpning af en stjernes lysstyrke, der resulterer, når en banebrytende eksoplanet transitter, eller passerer mellem det og os.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Ved at kombinere de tre metoder kan astronomer udvikle et meget klarere billede af disse planeter. Dernæst vil vi undersøge, hvordan Kepler-missionen bruger fotometri til at udføre en stjernestælling af potentielt beboelige planeter.

Kepler er den første NASA-mission, der er i stand til at finde jordbaserede planeter rundt om andre stjerner.Hovedformålet er at generere et basisestimat eller en folketælling af antallet af sådanne planeter, der kredser inden for beboelige zoner, hvor forholdene er korrekte for at der kan være flydende vand.

Instrumentpakken kredser ikke jorden i en satellit: Den er anbragt inden for et rumfartøj med en diameter på 2,7 meter og en højde på 15,3 fod, der kredser solen og fører vores hjemmeplan.

Kepler bruger et meget bredt felt teleskop og a fotometer (lysmåler) til måling af lysstyrkevariationer på mere end 156.000 stjerner samtidigt [kilde: Ames Research Center, NASA Find Earth-Size Planet Candidates]. Det tager disse aflæsninger hvert 30. minut, fordi transitter kan kræve fra en time til en halv dag, afhængigt af planetens kredsløb og typen af ​​involveret stjerne.

Missionforskere anvender også spektroskopiske data fra jordbaserede observatorier for at hjælpe med at bekræfte planetkandidater og bruge stjernernes observationer til at fjerne andre forstyrrende faktorer, såsom binære stjerner (et par stjerner, der drejer rundt om et fælles center).

Cygnus-Lyra-kvarteret blev valgt som studieområde, fordi det er godt befolket med stjerner og ligger højt nok over jordens kredsløbsplan, at solen, jorden og månen ikke kommer i vejen for Keplers observationer. Stjernerne er mellem 600 og 3.000 lysår væk. Fra vores perspektiv dækker de et område svarende til 1/400 af himlen [kilde: Harwood].

Kepler registrerer planeter via fotometrisk eller transitmetoden, hvilket betyder, at det registrerer det lille fald i en stjernes lysstyrke, der opstår, når en kredsende planet passerer mellem sin stjerne og os. Når dataanalysen identificerer en dæmpningsbegivenhed, søger forskerne yderligere dips af samme størrelse, varighed og periode for at bekræfte planens eksistens.

Dette er ikke nogenlunde feat: En jordstørrelse planetkrydsning foran en stjerne stjerne dimmer lyset med kun 0,01 procent. NASA kan lide at sige, at opdage en sådan lille dip er som at spotte en loppe kravle over en forlygte fra flere miles væk. Jupiter-store planeter kaster en større skygge. Alligevel reduceres Jupiters transit kun uden for vores solsystem, og det reducerer solens lysstyrke med 1 til 2 procent [kilde: Ames Research Center, FAQ].

Der er mere. For transitmetoden til at arbejde, skal en planet passere næsten perfekt langs vores synsfelt, hvis chancer er omkring 0,5 procent for en jordstørrelsesplan (i en jordbundet kredsløb) og 10 procent for en planet i Jupiter-størrelse (hvis den kredser nær sin stjerne) [kilde: Ames Research Center, FAQ].

For at sige det på en anden måde: Selvom vi tjekker 100.000 stjerner, der faktisk havde jordiske planeter, ville vi kun kunne se 500 af dem via transitmetoden. Ved hjælp af sandsynligheder som disse kan forskere estimere planetens befolkning i vores galakse fra Keplers observationer.

The Goldilocks Zone

For at en planet skal være livsfarlig, skal en række faktorer være "bare rigtige". En god kandidat skal være en jordisk (stenet) planet. Ideelt set må det måle mellem halv og to gange Jordens størrelse, men det vigtige er, at det er massivt nok til at holde en atmosfære, men ikke så stor, at den blæser ind i en gaskæmpe som Jupiter eller en isgigant som Neptunus.

Det skal også være placeret i beboelseszonen, en afstand fra forældrestjernen, hvor overfladetemperaturen ikke vil fryse flydende vand eller koge det af. Placeringen af ​​denne zone varierer alt efter stjernens egenskaber.

Planet Jagt Milestones: Fra Handfuls til Hundreds

Før Kepler kom sammen, staldet af fjerne planeter placeret af astronomer nummereret i tiere og hundreder, ikke tusinder. Ikke desto mindre var dette et ekstraordinært tal i betragtning af de begrænsninger, som forskere står overfor ved hjælp af tilgængelige instrumenter - især jordbaserede teleskoper, som kræver, at forskere kompenserer for atmosfæriske forvrængninger.

Mellem 2005 og 2008 opdagede forskerne fem super-jordarter, hver praler af masser mellem fem og 10 gange jordens.

I 2008 opdagede astronomer, der anvender Hubble-rumteleskopets nær infrarøde kamera og multifunktionsspektrometer, kuldioxid på en exoplanet for første gang. Metoden involverede subtrahering af moderstjernens spektroskopiske data fra de kombinerede data af stjerne og planet. Desværre, den Jupiter-store eksoplanet HD 189733 b kredsløb for tæt på stjernen er beboelig, men teknikken kan give værdifuld information, hvis den anvendes på andre beboelige kandidater. Forskere er interesserede i kuldioxid, fordi det som methan kan pege på biologiske processer.

I 2009 rapporterede astronomer den første exoplanet, der nogensinde blev fundet gennem astrometri, og tilføjede den til listen over 350 planeter, der tidligere blev fundet ved Doppler-skiftmetoden. Havde det været bekræftet, VB 10b ville have tippet skalaerne seks gange mere massiv end Jupiter. Imidlertid undlod efterfølgende Doppler-spektroskopiobservationer at detektere de forventede radiale hastighedsskift i sin moderstjerne, VB 10, og kravet blev afvist [kilde: Bean].

Samme år meddelte forskere med seks måneders observationer fra jordbaserede amatør-stil teleskoper GJ 1214b, en planet 6,5 gange mere massiv end jorden og 2,7 gange bredere. Forskere mener, at planeten måske bliver lavet for det meste af vand. GJ 1214b kredser en rød dværgstjerne mere end 40 lysår fra Jorden i en afstand svarende til en-fyrtreds mellemrummet mellem kviksølv og vores sol.

Hvilke opdagelser blev der foretaget i 2010 og 2011?

Fremtidige missioner

Keplers resultater vil understøtte to planlagte missioner - The Space Interferometry Mission (SIM) og Terrestrial Planet Finder (TPF) - ved at bestemme, hvilke typer nærliggende stjerner sandsynligvis vil have planeter. Disse oplysninger vil fortælle SIM og TPF, hvor de skal pege på deres instrumenter.

Begge missioner vil bruge en kaldet teknik nulling interferometri at annullere blænding fra en målstjerne og afsløre kredsløbsplaner. To teleskoper ser på samme stjerne, men lyset fra et teleskop sættes et halvt trin ud af fase med lys fra den anden, før de kombineres, hvilket får dem til at afbryde hinanden. Omvendt kombineres lyset fra planeten på en måde, der styrker signalet.

TPF kombinerer sine interferometriske observationer med data fra a koronograf, der annullerer blænding ved at blokere stjernens direkte lys med en fysisk genstand, således at kun stjernens corona er synlig som en pilot, der blokerer solen med sin tommelfinger. Med størstedelen af ​​blændingen reduceres, bliver kredsløbene mere synlige.

Planet Jagt Milestones: Kepler, Corot og den første tusind

En kunstner tager på Kepler-11 planetariske system og vores solsystem fra et skråt perspektiv. Det perspektiv hjælper med at vise, at banernes baner på lignende planer.

En kunstner tager på Kepler-11 planetariske system og vores solsystem fra et skråt perspektiv. Det perspektiv hjælper med at vise, at banernes baner på lignende planer.

I marts 2010 annoncerede forskere en anden milepæl: en Jupiter-lignende planet 1500 lysår fra Jorden, der var relativt cool, og som kunne studeres i detaljer. Fordi COROT-satellitten opdagede det, blev det døbt COROT-9b. Tidligere arbejde havde allerede fundet andre kølige planeter, men COROT-9b var den første, der transitterer mellem sin stjerne og jord. Dette betød, at forskere kunne studere både sin størrelse (fra mængden det mindrede lyset af sin moderstjerne) og dets atmosfæriske sammensætning (fra den måde, stjernelys interagere med det, da det passerede gennem atmosfæren) [kilde: ESA].

COROT-9b ligger i sin stjernes beboelige zone, men fordi det er en gasformet verden, anser forskerne det ikke for sandsynligt at være gæstfri for livet. Dens atmosfære kunne dog indeholde vand, og en sådan stor planet kunne også dyrke en beboelig måne [kilde: ESA].

I slutningen af ​​september 2010 annoncerede en gruppe af astronomer i USA, der bruger spektroskopiske data fra jordbaserede instrumenter, opdagelsen af ​​en potentielt gæstfri planet, Gliese 581g, der omkranser stjernen Gliese 581 kun 20 lysår væk. Meddelelsen udbrød udbredt spænding, fordi planeten blev fundet så tæt på Jorden, og kun 15 år efter at astronomerne identificerede de første eksoplaneter. Kort efter meddelelsen begyndte de videnskabelige grupper at rejse tvivl om opdagelsen [kilde: væggen].

Forskere havde allerede fundet beviser for andre planeter i samme røde dværgsystem, hvoraf to (Gliese 581d og Gliese 581e) omkranset på kanten af ​​den beboelige zone. Så, hvilken af ​​Gliese 581's børn ville tage kronen som den bedste kandidat, der endnu var fundet for at støtte livet? Problemet var for kompliceret til let at løse. Opsporing af planeter kræver spektroskopisk toning ned den støj, der er forbundet med observationsdata og derefter bestemmer hvilke antagelser der skal anvendes. De samme data kan argumentere for forskellige antal planeter afhængigt af om du antager ekscentriske (meget elliptiske) baner eller næsten cirkulære. Forskere havde endnu ikke nået enighed på det tidspunkt, hvor denne artikel blev skrevet.

Januar 2011 oplevede Kepler-missionen at finde sin første stenige planet, anslået til 1,4 gange jordens størrelse. Placeret godt uden for den beboelige zone, Kepler-10b skiller sig ud som den mindste planet opdaget uden for vores solsystem indtil nu.

Og i februar 2011 annoncerede Kepler-forskerne opdagelsen af ​​fem planeter, der hver omkreds i de beboelige zoner af stjerner mindre og køligere end vores sol. Hvis de bekræftes, repræsenterer disse de første planeter af jordlig størrelse, der findes i beboelige zoner. I samme måned fandt Kepler seks bekræftede planeter, der omkreds en sollysstjerne, Kepler-11, 2.000 lysår fra Jorden. Dette udgør den største gruppe af transiterende planeter, der kredser om en enkelt stjerne, der nogensinde er opdaget uden for vores solsystem [kilde: NASA].

Mens disse opdagelser har været vigtige, er det vigtigt at huske, at Kepler hidtil kun har søgt en lille del af det kendte univers. Det kan godt være, at forskerne i de kommende år vil gøre endnu mere fantastiske fund - herunder måske en jordiske planet, der er hjemsted for levende ting.


Video Supplement: ДЕТИ ЛЕДИБАГ И СУПЕР-КОТА ? Сказки на ночь от Маринетт Miraculous Ladybug & Cat Noir in real life.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com