Ile gwiazd ma planety?

Ile gwiazd ma planety?

Jest wiele powodów, dla których chcielibyśmy znać odpowiedź na to pytanie. Z czysto naukowego punktu widzenia odkrycie innych układów planetarnych pogłębia zrozumienie naszego – czy jest on przeciętny, niezwykły, powszechny czy jedyny w swoim rodzaju? Następny problem, jaki się nasuwa, to kwestia istnienia życia. Ponieważ jedyne życie, o jakim wiemy, rozwinęło się na naszej planecie, jest całkiem jasne, że jeżeli spodziewamy się kiedykolwiek powtórzyć w rzeczywistości scenę w barze z filmu Gwiezdne wojny, musimy gdzieś znaleźć więcej planet.

Główny problem polega na tym, że w skali astronomicznej planety nie są ani zbyt duże, ani bardzo ważne w porównaniu z gwiazdami. Dla kogoś patrzącego na Układ Słoneczny z najbliższej nawet gwiazdy żadna z planet nie byłaby widoczna jako oddzielny obiekt. Aby to zrozumieć, rozważmy taki przykład. Najjaśniejszym źródłem światła w Stanach Zjednoczonych jest latarnia na szczycie Empire State Building w Nowym Jorku. Załóżmy, że ktoś umieścił tort urodzinowy z jedną świeczką dokładnie na brzegu soczewki latarni. Wypatrzenie Jowisza z najbliższej gwiazdy jest jak próba dostrzeżenia tej świeczki z Bostonu!

Oznacza to, że ci, którzy poszukują układów planetarnych, muszą zwracać uwagę na coś innego niż obrazy pojedynczych planet. Strategią mogącą przynieść powodzenie jest poszukiwanie wahań w ruchu gwiazdy, wywoływanych przez przyciąganie grawitacyjne niewidocznej planety.

Wykrycie wpływu planet na ruch gwiazdy jest niezmiernie trudne. Rozpatrzmy dla przykładu wpływ Jowisza na ruch Słońca. Zwykliśmy traktować Jowisza, jakby obiegał Słońce, lecz w rzeczywistości oba te ciała obiegają pewien punkt pomiędzy nimi, jak tancerze w walcu. Stąd obserwowanie Słońca będzie przypominało przyglądanie się obracającemu się, nie wyważonemu wirnikowi pralki automatycznej – powinno występować chybotanie.

Lecz punkt, wokół którego krążą Słońce i Jowisz (zwany środkiem masy), znajduje się w rzeczywistości jedynie około 2000 kilometrów od centrum Słońca – głęboko wewnątrz niego samego. Oznacza to, że chybotanie się Słońca jest bardzo małe i bardzo trudne do wykrycia. Jeśli jednak zostanie wykryte, świadczy o istnieniu planety, ponieważ nic innego nie może go wywołać.

Od lat 30. pojawiały się od czasu do czasu doniesienia o odkryciu chybotań wywoływanych przez planety. Rezultaty nie były zachęcające. Przez pewien czas wszyscy się ekscytowali. Następnie nadchodziła druga runda pomiarów bądź interpretacji i doniesienie było albo odwoływane, albo ignorowane. Właściwie aż do roku 1994 nie było żadnego powszechnie akceptowanego dowodu istnienia innego układu planetarnego.

Pojawił się w pomiarach fal radiowych emitowanych przez pulsara – niewielką, gęstą, obracającą się bardzo szybko pozostałość po wybuchu dużej gwiazdy jako supernowej. Ten szczególny pulsar (zwany PSRB1257+12) obraca się około 160 razy na sekundę, przy każdym obrocie omiatając Ziemię wiązką fal radiowych. Jeżeli na tor ruchu pulsara wpływałyby planety, odstęp czasu pomiędzy pulsami powinien wydawać się mniejszy, gdy gwiazda przybliża się do nas, a zwiększać w miarę oddalania. Naukowcy monitorujący PSR B1257+12 wykryli nieregularności, które – ich zdaniem – wywoływane są przez planety. Twierdzą oni istotnie, że pulsarowi towarzyszą trzy planety – dwie z nich o rozmiarach blisko trzy razy większych od Ziemi i jedna wielkości Księżyca.

Musimy jednak pamiętać, że pulsar jest pozostałością po supernowej. Wybuch taki powinien z całą pewnością zniszczyć każdą planetę, jaka utworzyła się pierwotnie wokół gwiazdy. Rzeczywiście, teoretycy sugerują, że planety tego pulsara powstały ze szczątków po supernowej i w związku z tym prawdopodobnie nie powinno być na nich życia. Innymi słowy, pierwszy potwierdzony układ planetarny, jaki odkryliśmy, krąży wokół niewłaściwej gwiazdy!

W 1995 roku grupa szwajcarskich astronomów doniosła o odkryciu pierwszej planety obiegającej zwyczajną gwiazdę. Była to planeta na orbicie wokół 51 Pegasi (pięćdziesiątej pierwszej pod względem jasności gwiazdy w gwiazdozbiorze Pegaza). Planeta ta, o rozmiarach pośrednich między Jowiszem a Saturnem, krąży tak blisko swej gwiazdy, że niemal dotyka jej zewnętrznej atmosfery; gdyby była w naszym układzie, krążyłaby głęboko wewnątrz orbity Merkurego.

W 1996 roku dwaj Amerykanie oznajmili na konferencji w San Antonio coś, czego większość astronomów się spodziewała – że planety w Drodze Mlecznej nie są rzadkością. Śledząc w Obserwatorium Licka w pobliżu San Francisco chybotanie się gwiazd, odkryli jeszcze dwie gwiazdy z planetami. Gwiazda 70 Virginis ma olbrzymią planetę (osiem razy większą od Jowisza) na orbicie, która w naszym Układzie Słonecznym byłaby trochę dalej od Merkurego. Inna planeta, krążąca wokół 47 Ursae Majoris, jest tylko trzykrotnie większa od Jowisza i krąży po orbicie dalszej niż u nas Mars. Tej planecie nadano przydomek „Złotowłosa”, ponieważ nie jest ani za gorąca, ani zbyt chłodna, lecz ma odpowiednią temperaturę wymaganą dla istnienia w jej atmosferze wody w ciekłej postaci.

Wraz z tymi odkryciami rozpoczął się wyścig poszukiwania większej liczby planet. Gdy ta książka szła do druku w lecie 1996 roku, ogłoszono jeszcze jedno odkrycie i astronomowie zaczynają już mówić o „Klubie Planet Miesiąca”. Co ważniejsze, z naszych obecnych teorii układów planetarnych wynika, iż olbrzymie planety podobne do Jowisza powinny powstawać jedynie na peryferiach układu oraz że planety bliższe gwiazdy powinny być niewielkie i skaliste jak Ziemia. Dopóki astronomowie nie dostarczą teorii wyjaśniającej, w jaki sposób nowo odkryte planety powstały dalej, a następnie zbliżyły się do swych gwiazd, będziemy być może musieli przemyśleć na nowo proces powstawania planet.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *