Računalniška vizualizacija paketa novoodkritih planetov. Foto: Nasa/W. Stenzel
Računalniška vizualizacija paketa novoodkritih planetov. Foto: Nasa/W. Stenzel

Zahvaljujoč teleskopu in raziskovalni skupnosti zdaj lahko rečemo, da je planetov verjetno več kot zvezd.

Paul Hertz, vodja sektorja za astrofiziko pri Nasi
Kepler
Kepler še deluje pod drugim imenom - na misiji K2. Konec naj bi je bilo čez dve leti. Foto: Nasa
Kepler
Histogram prikazuje število novoodkritih (potrjenih) eksoplanetov po letih. Foto: Nasa Ames/W. Stenzel; Princeton University/T. Morton
Kepler
Košček neba, na katerega se je leta in leta osredinjal Kepler. Foto: Nasa
Kepler
Keplerjevo območje opazovanja še z druge, računalniško generirane perspektive. Foto: Jon Lomberg/Nasa

Ko imamo samo v naši galaksiji nekaj sto milijard zvezd in v vesolju nekaj sto milijard takšnih galaksij, lahko te številke zmnožimo in pridemo do nečesa zelo velikega. Morala bi biti neverjetna smola, da nikoli ne bi uspelo.

Tomaž Zwitter, astrofizik
Eksoplaneti, Kepler
Kandidati za eksoplanet so lahko marsikaj. Lahko je to rdjava pritlikavka, lahko so to binarne zvezde v različnih položajih. Foto: Nasa Ames/W. Stenzel
Kepler, eksoplaneti
Razdelitev sveže analiziranega Keplerjevega kataloga. Foto: Nasa Ames/W. Stenzel; Princeton University/T. Morton
Kepler, eksoplanet
Razdelitev po velikosti planetov. Foto: Nasa Ames/W. Stenzel
Kepler
Planeti v območju Zlatolaske. Novih je devet, skupno pa 21. Foto: Nasa Ames/W. Stenzel

Ko so leta 1991 potrdili obstoj prvega eksoplaneta, torej planeta zunaj Osončja, je bila to zgodovinska novica. Prvič v zgodovini je človeštvo zagotovo vedelo, da planetarna domovanja obstajajo tudi tam zunaj, za Plutonom. Čeprav je takrat potrjeni, 132 svetlobnih let oddaljeni plinski velikan HD 114762 b povsem neprimeren za življenje, je najdba sprožila navdušenje in pospešeno iskanje t. i. Zemlje 2.0.

Ključni vprašanji sta bili dve: je tam zunaj morda še kakšen modri planet, ki bi lahko človeštvu nekoč ponudil drugi dom? Predvsem pa, ali smo v vesolju sami?

Odgovora še do danes nismo našli. Tudi HD 114762 b je kot eksoplanet dolgo ostajal dokaj osamljen. Na listi potrjenih zunajosončnih planetov (eksoplanetov), ali še redkeje, planetarnih sistemov, so mu družbo delali le posamezni primerki, ki so prihajali po kak par na leto. Do leta 2005 smo tako poznali okoli 50 eksoplanetov.

Temni potikavci
Zakaj tako malo? Planeti so zelo izmuzljiva zadeva. Domača Zemlja, denimo, je v vesoljskem merilu zelo blizu Marsa, a je z rdečega planeta vidna le kot bleda pika, ki se izgubi med drugimi zvezdami na nebu, kaj šele z nekoliko večje oddaljenosti, kot je pokazal slavni Voyager 1. Komaj je vidna, tako kot drugi planeti Osončja. Pa vendar so jih s trudom in razvojem teleskopov astronomi skozi zgodovino polagoma le popisali. Čisto druga zgodba se začne, ko se razdalje potisočerijo in peljejo zunaj našega domačega sistema. Glavni razlog je, da so planeti zelo temni. Z oddaljenostjo milijard svetlobnih let širokem vidnem vesolju je že zvezde težko zaznati, kaj šele precej hladnejše kepe snovi, od katerih se mora ta svetloba šele odbiti.

Na mizi rekordna letina - drugič
Eksoplanetni rovaš se je drastično spremenil dve pomladi nazaj. Takrat smo na MMC-ju zapisali, da so "odkrili in potrdili več eksoplanetov, kot v vseh letih poprej skupaj", kar kaže na "minirevolucijo v zaznavi zunajosončnih objektov". Nasa je namreč objavila sveženj 715 novopotrjenih eksoplanetov.

Zdaj je prišel nov, svež sveženj, ki ni le večji: pravzaprav je najobsežnejši vseh časov. Z ameriške vesoljske agencije so sporočili, da so na podlagi opazovanj vesoljskega teleskopa Kepler potrdili obstoj kar 1.284 eksoplanetov, s čimer se je skupno število znanih povečalo za več kot 60 odstotkov.

"S tem se število Keplerjevih potrjencev več kot podvoji. Daje nam upanje, da bomo tam zunaj, okoli Soncu podobne zvezde, nekoč izbrskali novo Zemljo," je izjavila Ellen Stofan, prva znanstvenica Nase.

Večina jih je plinskih velikanov, kakršna sta denimo Saturn ali Jupiter. Okoli 550 naj bi jih bilo kamnitih, s trdnim površjem, torej takšnih kot Zemlja ali Merkur. To sklepajo glede na velikost. Devet izmed njih bi lahko teoretično podpiralo razvoj življenja, so sporočili z Nase. S tem se je število znanih planetov v t. i. območju Zlatolaske povečalo na 21. Ravno prav so oddaljeni od matičnih zvezd, da na njih ni ne prevroče ne premrzlo za obstoj tekoče vode, s tem pa tudi morebitnega življenja.
Vsa dobra tisočerica je znotraj domače Galaksije, in to v relativni bližini Osončja, ne ravno na obronkih te več kot 100.000 svetlobnih let široke vesoljske palačinke.

Raziskava je objavljena v znanstveni publikaciji The Astrophysical Journal. Celoten seznam je objavljen v tej lični razpredelnici.
Keplerjeva zapuščina
Za opazovanja je poskrbel znani Nasin vesoljski teleskop Kepler, ki je obenem odgovoren za veliko večino potrjenih zunajosončnih planetov (nekaj sto so jih zasledili tudi drugi, kopenski teleskopi). V vesolje so Keplerja izstrelili leta 2009, misija pa se je končala leta 2013, ko je odšel v "pokoj" zaradi poškodb. Zakaj odkritja še vedno curljajo? Najprej zato, ker je poskrbel za ogromno količino podatkov, ki jih znanstveniki še vedno prečesavajo in statistično obdelujejo. Tudi zadnji sveženj je nastal ravno med opazovanji leta 2013. Mimogrede, k iskanju lahko pripomore praktično vsakdo - prek projekta Planethunters.
Levi in levinje v vesoljski savani
Še posebej je pomembna statistična analiza, saj le iz golih številk znanstveniki Nasinega centra Ames presejejo zrnje in pleve. Keplerjeva baza, ki je javno dostopna, še vedno vsebuje tisoče kandidatov, torej astronomskih dogodkov, ki bi lahko bili planeti. Katalog je lani, ko so se raziskave lotili, vseboval 4.302 kandidata. Med potrjene so uvrstili le tiste z 99-odstotno verjetnostjo, da gre res za planet. Dodatnih 1.327 so zelo verjetno planeti, toda 99-odstotnega praga niso presegli, zato ostajajo na kandidatni listi za poznejša preverjanja z boljšo tehnologijo. Preostalih 707 so zavrgli. Analiza je ponovno potrdila 984 eksoplanetov, ki so jih poprej našli drugi z drugačnimi tehnikami, so sporočili z Nase.
Statistična metoda temelji na množičnosti, primerljiva pa je z vedenjem levov in levinj v savani. Levi so zvezde, ki jih analizira Kepler, levinje pa so kandidati za planete. Levinje včasih opazimo v skupinah, torej planetarnih sistemih, medtem ko se levi (zvezde) navadno samotarsko klatijo.

Če bi zaznali dva osebka, bi to lahko bila lev in levinja, lahko bi bila to dva leva. Ampak če bi zaznali tri osebke ali več njih, bi zagotovo vsebovala leva in njegovo boljšo polovico. S takšno metodo množičnosti so lahko astronomi v skupinah objektov našli "levinje" - planete okoli zvezde.

Dodatno sito je bila metoda, poimenovana Vespa. Prvi avtor objave, Timothy Morton, jo je primerjal z metlo. "Kandidati so kot krušne drobtine. Če ti na tla pade nekaj večjih kosov kruha, jih lahko pobereš ročno. Če pa se vsuje vreča drobtinici, potrebuješ metlo. Statistična metoda je naša metla."
Kepler še brca
Pod črto, če upoštevamo vse dozdajšnje svežnje, se je na Keplerjev rovaš do danes skupno uvrstilo 2.325 eksoplanetov, še dodatnih 4.696 jih ostaja kandidatov. A to še ni vse. Kepler namreč tudi danes deluje, "upokojitvi" leta 2013 navkljub. Takrat mu je odpovedala večina koles, ki ga usmerjajo v prostoru, in naprava, ki mora skrajno natančno zreti v določeno smer, pač ni več uporabna. Toda kakšno leto pozneje so se Nasini inženirji domislili prekanjene rešitve: satelit usmerjajo s pomočjo komaj zaznavnega, a kljub temu relevantnega pritiska sončnega vetra; podobno, kot so Jaxi rešili takrat skoraj propadlo asteroidno misijo Hajabusa. Tako Kepler znova uporabljajo, misija pa se imenuje K2. Do zdaj je prinesla 46 potrjenih zunajosončnih planetov in še 270 kandidatov, je razvidno z Nasine spletne strani.
Pri tem je treba poudariti, da je Kepler pregledoval le drobec neba, kakšen, je razvidno v galeriji desno. Vse preostalo, torej ogromna večina površine nebesnega svoda, še čaka.

Skupno število, vključujoč delo kopenskih in drugih teleskopov, tako trenutno presega 3.200. Vsota se navadno zbira na katalogu Extrasolar Planets Encyclopaedia. A ker sveže tisočerice ne vsebuje, trenutno prikazuje 2.125 planetov, ki so v 1.362 planetarnih sistemih, od teh jih 514 vsebuje več kot en eksoplanet.
Zatemnjevanje
Kepler oz. K2 meri svetlost zvezd po t. i. tranzitni metodi. Leta in leta je zrl na omejen košček neba, na katerem je neprestano spremljal dobrih 145.000 teh bleščečih teles. Iskal je kratkotrajna, a ponavljajoča se zmanjšanja v svetlosti. Te lahko povzroči marsikaj, a če je periodično, verjetno okoli zvezde leti planet, ki jo vsakič malce zakrije. Učinek je podoben vešči, ki obleteli oddaljeno, močno ulično svetilko. Mrčesa najbrž ne bi videli, bi pa opazili nenaden upad svetlosti. To je na teleskopskem senzorju opazno kot črta pri ultrazvoku srca, ki zaniha. Če so razmere naklonjene, se lahko s pomočjo interferometrije iz svetlobnih žarkov napraska še nekaj dodatnih informacij o planetu ali njegovi atmosferi.
Eksoplanete se sicer lahko išče še na druge načine; z več metodami, ki določen objekt potrdijo, zanesljivejša je najdba. Ravno K2 bo t. i. puščavniške planete, ki nimajo matičnih zvezd, od aprila naprej iskal s pomočjo učinka gravitacijskega lečenja. Mogoče je tudi opazovati guganje zvezde, ki se dogaja zaradi gravitacijskega vpliva planeta. Najde se jih kot vrzeli v protoplanetarnih diskih, pri čemer so - to je res peščica izjem - nekatere eksoplanete tudi neposredno ujeli na fotografijo.
Več planetov kot zvezd
Sveži plaz kaže še na eno ugotovitev. Statistično gledano bi morala vsaka zvezda v galaksiji imeti lasten planet, in to vsaj eden. Ocena števila zvezd v domači Galaksiji Rimska cesta se giblje med 100 in 400 milijardami, nekatere sežejo celo do bilijona. Glede na to je torej v Galaksiji najmanj 100 milijard planetov. Če jih imajo tudi rdeče pritlikavke, manjše, temnejše in težje opazne zvezde, se številka povzpne v nebo - in tako tudi je, sodeč po študiji, ki jo je opravila britanska Royal Astronomical Society. In kot kaže sveža objava kopenskega Evropskega južnega observatorija (ESO), so planeti tudi okoli še manjših rjavih pritlikavk. Okoli 40 svetlobnih let stran je okoli rjave pritlikavke TRAPPIST-1 našel tri kamnite planete, ki so po velikosti podobni Zemlji - in vsi trije so v območju Zlatolaske.

"Pred Keplerjem nismo vedeli niti približno, ali so eksoplaneti redkost ali pogostost. Zahvaljujoč teleskopu ter raziskovalni skupnosti zdaj lahko rečemo, da je planetov verjetno več kot zvezd," je komentiral Paul Hertz, vodja sektorja za astrofiziko pri Nasi.

Nasledniki so že na poti
Misija K2 se bo predvidoma končala leta 2018. Takrat bo satelit predvidoma ostal brez pogonskih kemikalij, raziskovalne skupine pa naj bi dokončale dokončno poročilo o najdbah. Že leta 2017 naj bi dobil naslednika, Transiting Exoplanet Survey Satellite, ki bo prav tako s tranzitno metodo preverjal okoli 200.000 zvezd. Iskal bo predvsem Zemlji podobne planete. K naporu bo predvidoma pripomogel tudi Hubblov naslednik, James Webb, začenši z letom 2018.
Kaj vse to pomeni za človeštvo
V prvi vrsti tovrstne raziskave prinesejo zgolj odgovor o obstoju planetov, ki bi razvoj življenja lahko podpirali; in posledične sklepe o možnosti (ne)obstoja drugih oblik življenja v vesolju. "Prvič se lahko na znanstveni osnovi začnemo na znanstven način spraševati, ali smo v vesolju sami," je v intervjuju za MMC pred časom navedel astrofizik Tomaž Zwitter. "Ko imamo enkrat ogromen rezervoar primerov, so lahko takšni planeti zelo pogosti. Nadaljujemo lahko še s številnimi drugimi predpogoji za življenje. Ni nujno, da bodo povsod izpolnjeni, sem pa tja pa bodo že. In ko imamo samo v naši galaksiji nekaj sto milijard zvezd in v vesolju nekaj sto milijard takšnih galaksij, lahko te številke zmnožimo in pridemo do nečesa zelo velikega. Morala bi biti neverjetna smola, da nikoli ne bi uspelo," je pojasnil.

A dejstvo obstaja, da se človeštvo na eksoplanete ne more zanašati, saj z obstoječimi metodami potovanja po vesolju pot traja predolgo. Voyager 1, najhitreje potujoča sonda, bo v bližino sosednje zvezde Gliese 445 prispela predvidoma čez 80.000 let. Do roba Galaksije bi pot trajala milijarde. Za primerjavo: razvoj sodobne civilizacije je do zdaj naštel približno desettisoč let. Futuristični koncepti, kot je pogon warp, so sicer dejansko v teoretičnem razvoju, toda za zdaj to pomeni le, da niso povsem nemogoči - nič več, nič manj. Nekoliko bolj oprijemljiv je sveže zagnani projekt, ki naj bi do Alfe Kentavre poslal za čip velike sondice na laserski pogon. Drugi dom si bo človeštvo lahko iskalo le znotraj Osončja - denimo pri kolonizaciji Marsa. Za to pa ima le dobro milijardo let časa, dokler razširjajoče se Sonce ne bo zavrelo oceanov in pobilo vsega, kar živi.

Video 1: Keplerjeva tranzitna metoda iskanja eksoplanetov

Video 2: Zemlji bližnji trojček kamnitih eksoplanetov

Video 3: Keplerjev naslednik na poti

















Zahvaljujoč teleskopu in raziskovalni skupnosti zdaj lahko rečemo, da je planetov verjetno več kot zvezd.

Paul Hertz, vodja sektorja za astrofiziko pri Nasi

Ko imamo samo v naši galaksiji nekaj sto milijard zvezd in v vesolju nekaj sto milijard takšnih galaksij, lahko te številke zmnožimo in pridemo do nečesa zelo velikega. Morala bi biti neverjetna smola, da nikoli ne bi uspelo.

Tomaž Zwitter, astrofizik