Boris Stern,
Ved. teaduslik töökaaslased Tuumauuringute Instituut RAS, peatoimetaja TrV-Nauka
“Kolmainsuse variant” nr 7 (251), 10.04.2018

Kus on meile lähim planeet, mis sobib maapealseks eluks? Selle märkme autor oma raamatus “Ark 47 Libra” asetas selle 60 valgusaasta kaugusele. Hindamisel kasutati Kepleri andmeid. Selgus, et see väärtus oli kõvasti üle hinnatud.

Niisiis mõõtsid Eric Petigura, Andrew Howard ja Geoff Marcy (Erik A. Petigura, Andrew W. Howard, Geoffrey W. Marcy) Kepleri andmete põhjal tõenäosust, et Päikese-sarnase tähe ümber leitakse Maa-sarnane planeet. kosmoseobservatoorium. Nende arvutuste kohaselt on see tõenäosus vaid umbes protsent (võib-olla kaks-kolm), sest Kepler töötas põhiprogrammi all liiga lühikest aega, et eraldada enesekindlalt nõrk signaal kaugetest maadest. Seetõttu on siin palju kaugemaid maid, kui autor arvas, ja lähim on meist vaid 15–17 valgusaasta kaugusel. Teised autorid kinnitasid seda hinnangut ja nihutasid seda isegi veidi suurema optimismi poole.

Aga kus see planeet täpselt asub? Kõik tähed nagu Päike sellisel kaugusel on palja silmaga suurepäraselt nähtavad ja neile on juba ammu nimed antud. Kellel neist on maapealseks eluks sobiv planeet? Kas leiame selle lähitulevikus?

"Nüüd mööda valgusvihku liikudes..."

Meenutagem, et enamik eksoplaneete avastati kahel viisil: radiaalkiiruse meetodil ja transiidimeetodil. Esimene meetod - see oli ajalooliselt esimene, kuna selle abiga avastati esimesed planeedid. Sel juhul otsivad teadlased tähe kiiruse nõrku perioodilisi kõikumisi piki vaatejoont: kui planeet pöörleb ümber tähe, pöörleb täht ka planeediga sama raskuskeskme ümber. Seetõttu moduleeritakse tähe kiirust, mida mõõdetakse spektrijoonte Doppleri nihkega, planeedi pöörlemine.

Kui 1995. aastal Päikese-suguse tähe ümber avastati esimene eksoplaneet, oli meetodi tundlikkus veidi parem kui kümme meetrit sekundis. Aja jooksul toodi see meetrini sekundis, isegi veidi parem. Jupiter paneb Päikese liikuma kiirusega 10 m/s, mis on kergesti mõõdetav. Maa kiirus on vaid 10 sentimeetrit sekundis, mis tundub selle meetodi abil tuvastamiseks lootusetu.

Teine meetod on tundlikum, kuid väga selektiivne. See toimib, kui veab: planeedi orbiidi tasapind peab läbima vaatleja ja tähe vahelise vaatejoone. Siis ületab meie vaatleja planeet tähe ketta, varjates seda veidi. Sel juhul nimetatakse seda transiidiks.

Maale vastav tõenäosus kauge vaatleja seisukohalt on 1/200. Kui planeet on tähele lähemal, siis on tõenäosus suurem: see võrdub tähe raadiuse ja orbiidi raadiuse suhtega. Aga kui teil veab ja planeet on teel, on see nähtav tohutult kaugelt (kuni kaks tuhat valgusaastat), isegi kui see pole Maast suurem. Maa varjutab Päikest kauge vaatleja jaoks vaid kümnetuhandiku võrra, kuid seda mõõdetakse suurepäraselt, kui oodata mitu sellist varjutust. Lisaks on lootust tuvastada atmosfääri paljude transiitplaneetide ümber.

Kuid pidagem meeles, et transiidimeetod töötab ainult väga valikuliselt. Lähim süsteem, mida teadlastel õnne leida oli, oli TRAPPIST-1 (vt), punane kääbustäht, mis asub 40 valgusaasta kaugusel. Selle lähedal avastati 7 maapealset planeeti, millest kolm asuvad elamiskõlblikus tsoonis. Paraku pole punane kääbus sugugi sõbralik elutäht (vt.). Kuid avastus on endiselt julgustav, lubades vahetus läheduses palju häid ja erinevaid planeete. Kui me räägime punastest kääbustest, siis nende jaoks saab radiaalkiiruse meetodiga tuvastada ka väikeplaneete elamiskõlblikus tsoonis. Esiteks on sel juhul täht heledam ja teiseks on elamiskõlblik tsoon palju kitsam, kuna planeet liigub kiiremini. Ja see meetod töötas lähima tähe - Proxima Centauri jaoks. 2016. aastal avastati, et sellel on Maa massiga lähedase massiga planeet, mis saab umbes sama palju soojust kui Maa.

Paraku on Proxima Centauri seesama punane kääbus ja väga aktiivne: selle röntgenkiirte sähvatusi registreerivad orbitaalobservatooriumid. Sel juhul on tähe kiiruse radiaalsed kõikumised ±1,7 m/s, mis on kordades suuremad kui Maa-sarnase planeedi puhul Päikeselaadse tähe elamiskõlblikus tsoonis. Paraku on eluväljavaated sellisel planeedil väga sünged.

Peagi leidsid nad 11 valgusaasta kaugusel punase kääbuse Ross 129 lähedalt veel ühe Maa-sarnase planeedi. Sel juhul on täht rakettide poolest vaiksem, kuid punasel kääbusel on ka muid kahjulikke omadusi.

On üsna loomulik, et järgmisi eksoplaneetide avastusi seostatakse punaste kääbustega. Lisaks sellele, et nende planeete on lihtsam vaadelda, on punaseid kääbusi suurusjärgu võrra rohkem kui päikeseklassi tähti. Näib, et lähitulevikus täieneb punaste kääbuste ümber asuvate lähedalasuvate ja suure tõenäosusega viljatute eksoplaneetide kollektsioon ning paljutõotavad planeedid leitakse meist kuskil saja valgusaasta kaugusel. Ja lähedalasuvad elamiseks sobivad maad jäävad tundmatuks kuni ebakindlate paremate aegade saabumiseni, mil inimesed õpivad valmistama ja suudavad rahastada kosmoseinterferomeetreid.

"Teadmised on kohutavalt suurenenud"

Vahepeal ei jäänud radiaalkiiruse meetod paigale. Esiteks täiustati varustust viimse piirini. Euroopa Lõunaobservatooriumis (ESO) on aastaid kasutatud üht parimat instrumenti, mis on pikka aega saavutanud täpsuse 1 m/s, HARPS (High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher). Spektromeeter on töötanud alates 2002. aastast ja kõik, mida see mõõdab, on arhiveeritud.

Eksoplaneetide otsimine on pikka aega olnud suuresti arhiivikaevamiste küsimus. Nii alustas rühm inglise ja Ameerika teadlasi mõne aasta eest rünnakut meile lähima üksiku päikesetüüpi tähe vastu, mida Võssotski ülistas ja millest sai kultuurimeem - Tau Ceti. See on Päikesest pisut väiksem (massilt 0,7 ja heleduselt 0,5), veidi vanem (5,8 miljardit aastat, kuid elab kauem) ja rahulikum. Tau Cetil pole hiidplaneete, vähemalt mitte liiga pikkade orbiidiperioodidega orbiitidel.

Töörühm kasutas arhiveeritud HARPSi andmeid aastatel 2002–2013, mille jooksul viidi läbi Tau Ceti regulaarsed vaatlused. Nende aastate jooksul võeti 9000 spektrit. Arhiveeritud ei olnud mitte algsed spektrid, vaid nende töötlemise tulemused, mis sisaldasid erinevate spektrivahemike lõikes arvutatud radiaalkiiruse väärtusi, aga ka mitmesugust lisateavet. Nagu juba öeldud, on meetodi täpsus umbes meeter sekundis, kuid seda siis, kui tegutsete otse. Tegelikult ei piira täpsust mitte spektromeeter, vaid tähe "müra" - selle keerlemine, pöörlemine, sähvatused jms.

Peamine, mis teadlastel õnnestus, oli seda müra arhiiviandmete abil hästi uurida ja luua “taustamudel” (kahes versioonis), mis võimaldab autorite sõnul saavutada 20 cm/s täpsust. See on juba lähedal ihaldatud 10 cm/s, kui päris maad voolama hakkavad. Kuid isegi 20 cm/s tasemel võib "elamiskõlblikke planeete" olla palju ja Tau Ceti süsteem on just selline juhtum.

Esimesed julgustavad tulemused Tau Ceti kohta saadi juba 2013. aastal. Seejärel leidsid nad arhiiviandmetes viite 5 planeedile, mille mass on suurem kui Maa mass, kuid mitte nii suur, et Maa klassist välja hüpata. Nende ringlusperioodid on esimeste tulemuste järgi 14, 35, 94, 168 ja 642 päeva. Massid olid halvasti määratud, oli vaid see, et kõik planeedi kandidaadid olid Maast märgatavalt raskemad.

Sellest ajast alates on meeskond kasvanud, andmetöötlusmeetodeid on täiustatud ning eelmisel aastal avaldati teadlaste töö uued tulemused. 14-, 35- ja 94-päevaste perioodidega planeetide olemasolu pole kinnitatud. Kuid 168- ja 642-päevaste perioodidega planeetide olemasolu leidis kinnitust kõrgemal usaldustasemel (perioodid nihkusid veidi).

Planeete on leitud uute perioodidega 20 ja 49 päeva ning ka hea töökindlusega. Planeetide massid on palju paremini kindlaks määratud. Tõsi, meeskond ei mõõda mitte massi, vaid kombinatsiooni M patt ( i), Kus i- orbitaaltelje ja vaatejoone vaheline nurk, st minimaalne mass. Avastatud planeetide minimaalsete masside väärtused on järgmised: 1,7; 1,8; 3,9; 3,9 Maa mass. Vead on vahemikus 0,3 kuni 1,3 Maa massi.

Kas neid tulemusi võib pidada täiesti usaldusväärseteks ja lõplikeks? Ülaltoodud perioodide statistiline olulisus on kõrge, kuid Tau Ceti valguskõvera võimsusspektris on näha ka teisi olulisi piike. See on peamiselt tingitud niinimetatud "aliasing" probleemist - vaatluste diskreetsuse tõttu tekivad artefaktid, mis simuleerivad perioodilist signaali. Näiteks on ka tipp 1000 päeva juures, mida artikli autorid peavad 640-päevase tipu aliaseks. Üldiselt tuleb teadlaste tööd jätkata, uute andmetega, kuid lootus, et ülalkirjeldatud planeetide olemasolu leiab kinnitust, on üsna suur.

"Kas Tau Ceti tingimused pole samad?"

Joonisel on kujutatud Tau Ceti ja Päikese planeedisüsteemid tähtede elamiskõlbliku tsooni suhtes. Elamiskõlblik tsoon on muidugi suhteline mõiste – planeedi kliima sõltub tugevalt selle atmosfäärist. Viidatud töös on arutelu planeetide „elamiskõlblikkuse” üle viidud miinimumini. Planeet e saab umbes sama palju soojust kui Veenus (mis võis olla elamiskõlbulik kuni kasvuhoonekatastroofi toimumiseni).

Omakorda planeet f- sama palju kui Marss (mis oli tõenäoliselt elamiskõlbulik, kuni kaotas peaaegu kogu atmosfääri). Nende vahele viitab veel üks väiksem mass – siis oleks selleks Maa isiklikult. Kas tasub panustada? Ma ei tea, aga igal juhul võtab vastuse ootamine kaua aega.

Planeet, mis kõige tõenäolisemalt toetab elu f. Sellisel raskel planeedil peab olema üsna paks atmosfäär, millel on kasvuhooneefekt, mis võiks muuta selle külalislahkemaks kui varajasel Marsil, mille jõed suubusid merre.

Kuid Tau Cetil on ka raskendav asjaolu, kuigi mitte nii saatuslik kui punastel kääbustel. ALMA submillimeetrilise interferomeetriga tehtud mõõtmised näitasid, et tähe ümber on üsna palju tolmu – tolmuvöö ulatub umbes 10-20-st 60-70 astronoomilise ühikuni. Tolmu on seal suurusjärgu võrra rohkem kui Päikesesüsteemis. Tolm ise on kahjutu, kuid seal, kus see on, on asteroide, mida on samuti oluliselt rohkem kui meil. See on mõnevõrra sarnane meie Kuiperi vööga, ainult tihedam ja tähele lähemal.

Pilt tähest Tau Ceti, kolm planeeti nähtaval, sinine planeet paremal, potentsiaalselt elamiskõlblik

Astronoomid on avastanud neli meie päikesesüsteemile lähima Tau Ceti ümber tiirlevat eksoplaneeti, mille temperatuur ja heledus on peaaegu võrdne Päikese omaga.

Kui planeete on olemas ja üks neist on tähest õigel kaugusel, on sellel mõõdukas temperatuur, mis võimaldab sellel olla vedela vee ookeanid ja isegi elu. Kuid ärge kiirustage asju pakkima, avastus vajab veel kinnitust.

See asub Maast vaid 12 valgusaasta kaugusel, vaid kolm korda kaugemal kui meie lähim Päike Alpha Centauri.

See meenutab meie tähte nii palju, et astronoom Frank Drake, kes oli pikka aega otsinud võimalike maaväliste tsivilisatsioonide raadiosignaale, tegi sellest 1960. aastal oma esimese otsingusihi.

Erinevalt enamikust tähtedest, mis on nõrgad, jahedad ja väikesed,

Tau Ceti on erekollane G-tüüpi põhijada täht.

Ainult üks staar 25-st saab selliste omadustega kiidelda. Lisaks, erinevalt , mis on samuti G-tüüpi ja millel on planeedid, ei ole Tau Cetil kaaslast, mistõttu gravitatsioonimõju planeetide orbiite ei mõjuta.

Avastatud eksoplaneedid

Ühendkuningriigi Hertfordshire'i ülikooli astronoom Mikko Tuomi ja tema kolleegid analüüsisid enam kui 6000 Tšiili, Austraalia ja Hawaii teleskoopide vaatlust. Teadlased teatavad, et väikesed muutused tähe liikumises viitavad sellele, et see võib olla allutatud viie planeedi gravitatsioonimõjule, mille mass ulatub kahest kuni seitsme Maa massini.

Kui avastus leiab kinnitust, on kõik viis planeeti oma tähe lähedal, lähemal kui meie Marss.

See eraldab 45% vähem valgust kui Päike, seega saab iga planeet vähem soojust kui Päikesesüsteemi samal kaugusel asuv planeet.

Kaks sisemist planeeti, tähisega B, C, on tõenäoliselt elu toetamiseks liiga kuumad. Nad on nii lähedal, et vajavad vaid 14 ja 35 päeva, et teha üks tiir ümber tähe.

Kolmandal planeedil võivad olla elutingimused, see on umbes neli korda massiivsem kui Maa. Kui sa elaksid seal, näeksid sa taevas kollast päikest ja sinu aasta kestaks 168 päeva. Selle põhjuseks on asjaolu, et planeet D asub oma tähele mõnevõrra lähemal kui Veenus ja pöörleb seetõttu Päikese orbiidil kiiremini kui Maa. Neljas ja äärepoolseim planeet nimega E teeb ühe orbiidi iga 640 päeva järel ja on oma tähele veidi lähemal kui Marss Päikesele.

Kõik neli planeeti on kivised, kuid ainult kaks Tau Cetist kõige kaugemat planeeti on potentsiaalselt elamiskõlblikud. Samal ajal pommitavad neid tõenäoliselt pidevalt komeedid ja asteroidid, kuna tähte ümbritseb massiivsetest rusudest koosnev ketas.

Nad on umbes kaks korda vanemad kui meie oma.

Seetõttu oleks sobival planeedil olnud piisavalt aega, et arendada meie omast palju arenenumat elu. See võib seletada, miks keegi Tau Ceti elanikest ei võtnud ühendust selliste primitiivsete olenditega nagu meie)

Cetuse tähtkuju asub Jäära ja Sõnni märkide ristumiskohas. Inimesed, kellel on õnn sündida vahemikus 13.-26.aprill, võivad end pidada Keithi tähemärgi all sündinuks. Tähtkujus on rohkem kui 170 tähte. Taevavaatlejad saavad seda "hiiglast" taevas palja silmaga hõlpsasti märgata.

Legend

Cetuse tähtkuju sai oma nime Vana-Kreeka legendi järgi merekoletisest. Võib öelda, et tähtede kombinatsioon meenutab ähmaselt vaala, mida inimkond on harjunud nägema. Legendi järgi saatis inimeste sõnakuulmatusest ja edevusest kibestunud Poseidon nende juurde tundmatu tuldpurskava koletise, kes haletsuse ja halastuseta hävitas kõik oma teel.

Oma tütre Andromeda ilust pimestatud kuninganna Cassiopeia kiitis teda, solvades sellega veealuse maailma elanikke - merenümfe. Vihane Poseidon käskis tüdruku isal Cepheusel anda oma ainsa tütre koletise alla neelata, et peatada vihase merekoletise rünnakud. Alludes kuulekalt Poseidoni tahtele, viis Cepheus oma tütre kivisele kaldale.

Ta sidus ta ketiga kivi külge, et tüdruk ei saaks põgeneda ja Jumala tahet täita. Perseusest sai noore kaunitari pääste. Võttes kotist välja Gorgon Medusa pea, suunas kangelane selle läheneva koletise poole ja hoidis ära tüdruku surma. Vaal muutus tohutuks saareks keset merd. Tänu oma imelise pääste eest sai Andromedast Perseuse naine. Pärast nende surma jäädvustati kõik legendi kangelased taevasse kuulsate tähtkujudena.

Asukoht ja ajalugu

Cetuse tähtkuju, mille legend on hämmastav, asub ekvatoriaalses kohas, nn taeva veepiirkonnas. See suurepärane täht sisaldab umbes 170 tähte. Üks erineb teisest heleduse ja suuruse poolest. Tähevaatlejad saavad palja silmaga jälgida valgustite kaunist kooslust. Kuid mitte kõiki tähti ei saa inimsilm näha. Taevasse vaadates on võimatu isegi üles lugeda kogu taevakehade mitmekesisust. Ainult neli neist, kõige säravamad, on hämmastava geomeetrilise kujundi esindajad, luues merelooma selge mustri.

Cetuse tähtkuju avastas esmakordselt teisel sajandil kuulus Kreeka astronoom Ptolemaios ja kaardistas. Tähtede kombinatsiooni on kõige parem jälgida oktoobris või novembris, Vene Föderatsiooni kesk- ja lõunapiirkonnas. Kalade ja Veevalaja taevakehad on taevasele “koletisele” kõige lähemal. Hämmastavad on ka kuulsa tähtkuju tähed, igaüks neist on omal moel kuulus.

Tähed

Tuleb märkida, et kõik Cetuse tähtkuju tähed ei ole esmapilgul eredad ja märgatavad. Kuid astroloogid osutavad mõnele huvitavale taevakehale, mis paistavad kõige rohkem silma.

• Mira. On topelttähtesindavadpunane hiiglane ja valge kääbus. Taevakeha sai oma nime jaanuarist Hevelia , kes nimetas staari "hämmastavaks".
• Tau Ceti. Oma omaduste poolest sarnaneb see Päikesele. Väike erinevus seisneb selles, et Tau Ceti on veidi jahedam ja väiksema suurusega. Teadlased arvavad, et tänu selleletaevakeha,elu võib areneda naaberplaneetidel. Kuid siiani pole selle võimaluse uurimine olnud edukas.
• Deneb Kaitos . Oranž hiiglane, mis muutub aktiivselt punaseks. See täht on tähtkuju heledaim.
• Manker . Kõige iidsem üldse. Ta on oma eksistentsi viimases etapis. Selles etapis heidab see taevakeha oma välimised kihid maha, luues udukogu. Sellest punasest hiiglasest saab varsti valge kääbus.

Vaala märk

“Merekoletise” tähtkuju pärineb Jäära märgist ja suubub sujuvalt Sõnni tähtkuju. Sellel erakordsel ristmikul sündinud inimesed saavad end selle tähendusega mugavalt samastada. Vaal esindab kaost ja hävingut, kuid võib samal ajal kehastada voorust ja rahutegijat. Astroloogias sümboliseerib Cetuse tähtkuju üleminekut ja radikaalseid muutusi.

Selle märgi all sündinud inimesed esindavad mehelikkust, kartmatust ja üleloomulikke võimeid. Neile antakse tohutult jõudu – nii vaimset kui