Czym są egzoplanety i jak naukowcy je wykrywają?

Egzoplaneta, skrót od «planeta pozasłoneczna», to planeta krążąca wokół gwiazdy poza naszym Układem Słonecznym. Pierwsze potwierdzone egzoplanety odkryto w 1992 roku wokół pulsara, a pierwszą wokół gwiazdy podobnej do Słońca, 51 Pegasi b, zaobserwowano w 1995 roku, zgodnie z portalem naukowym zarządzanym przez NASA Jet Propulsion Laboratory.

Dlaczego egzoplanety są tak trudne do zauważenia

Gwiazdy są niezmiernie jaśniejsze niż krążące wokół nich planety, więc własne światło planety jest zazwyczaj przytłoczone blaskiem gwiazdy milion razy lub więcej, zgodnie ze stroną ESA o metodach wykrywania egzoplanet. Z tego powodu większość potwierdzonych egzoplanet została odkryta pośrednio, poprzez pomiar tego, jak planeta wpływa na światło lub położenie gwiazdy macierzystej, zamiast fotografowania samej planety.

Metoda tranzytu: obserwowanie drobnych spadków blasku gwiazdy

Metoda tranzytu poszukuje okresowego, niewielkiego przyciemnienia światła gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed nią z punktu widzenia Ziemi. Kosmiczny Teleskop Keplera NASA, wysłany w 2009 roku, użył tej techniki na dużą skalę i przypisuje mu się transformację nauki o egzoplanetach, zgodnie z przeglądem NASA dotyczącym osiągnięcia kamienia milowego 5000 egzoplanet. Obecny satelita NASA TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), wysłany w 2018 roku, kontynuuje to podejście, skanując fragmenty nieba w poszukiwaniu tych spadków tranzytu, zgodnie ze stroną NASA o egzoplanetach.

Metoda prędkości radialnej (metoda wahań)

Metoda prędkości radialnej, zwana również metodą wahań, wykrywa niewielkie ruchy w przód i w tył gwiazdy spowodowane przyciąganiem grawitacyjnym krążącej planety. Gdy gwiazda i planeta krążą wokół ich wspólnego środka masy, światło gwiazdy lekko zmienia się w kierunku długości fal czerwonych i niebieskich w powtarzającym się wzorcu, który mogą zmierzyć spektrografy na ziemi. ESA zauważa, że była to dominująca technika wykrywania do początku lat 2000. i była metodą, która odkryła 51 Pegasi b, pierwszą planetę potwierdzoną wokół gwiazdy podobnej do Słońca.

Mikrosoczewkowanie, obrazowanie bezpośrednie i astrometria

Grawitacyjne mikrosoczewkowanie opiera się na przypadkowym wyrównaniu: gdy gwiazda z krążącymi planetami przechodzi przed bardziej odległa gwiazdą, jej grawitacja zakrzywia i krótko powiększa światło gwiazdy tła, a wszelkie planety wytwarzają małe dodatkowe wzrosty w tej krzywej światła. ESA opisuje metodę jako wysoce czułą, ale praktycznie niepowtarzalną, ponieważ każde wyrównanie jest jednorazowym zdarzeniem.

Obrazowanie bezpośrednie oznacza uchwycenie rzeczywistego obrazu planety poprzez zablokowanie światła gwiazdy, zwykle za pomocą instrumentu zwanego koronagratem. Strona ESA o metodach wykrywania mówi, że obecnie działa to tylko dla młodych, masywnych planet krążących daleko od gwiazdy macierzystej, ze względu na ekstremalne różnice w jasności między gwiazdą a planetą.

Astrometria wykrywa planetę poprzez pomiar minimalnych przesunięć w położeniu gwiazdy na niebie, gdy wahają się wokół centrum masy systemu. Na stronie ESA stwierdzono, że do tej pory potwierdzono zaledwie kilka egzoplanet w ten sposób, chociaż oczekuje się, że misja Gaia agencji ostatecznie wykryje dziesiątki tysięcy planet w promieniu około 500 parseków (około 1600 lat świetlnych) przy użyciu tej techniki.

Ile egzoplanet odkryto i jaką metodą

Zgodnie z Archiwum Egzoplanet NASA, zarządzanym przez Caltech's IPAC dla NASA, liczba potwierdzonych egzoplanet wyniosła 6451 w połowie października 2026 roku. Metoda tranzytu odpowiada za dużą większość potwierdzonych planet, a następnie prędkość radialna i mikrosoczewkowanie; obrazowanie bezpośrednie i astrometria przyczyniają się do znacznie mniejszej liczby ze względu na ich trudność techniczną.

Archiwum zauważa, że wiele planet zostało faktycznie wykryte lub potwierdzone przy użyciu więcej niż jednej metody; powyższa tabela odzwierciedla główną technikę przypisaną każdej potwierdzonej planecie.

Co będzie dalej

Strona NASA o egzoplanetach stwierdza, że oczekuje się, że planowany Teleskop Kosmiczny Roman agencji będzie używać mikrosoczewkowania i innych technik do znalezienia około 100000 dodatkowych egzoplanet, gdy zacznie pracować. Ta sama strona NASA zauważa, że w galaktyce Drogi Mlecznej jest więcej planet niż gwiazd, co oznacza, że około 6500 potwierdzonych do tej pory stanowi tylko małą część tego, co uważa się za istniejące.