C.I.A - STAR ZONE - Różne światy poza Układem Słonecznym
SS-NG #29 MARZEC 2005






Adrian "Pellaeon" Szumowski
    Możliwość istnienia poza Układem Słonecznym innych planet była przez długi czas jedynie niepotwierdzoną hipotezą. Istniało wiele teorii mówiących o tym, dlaczego powstał, większość z nich zrzucało ten fakt na karb szczęśliwego przypadku. Dziś wiemy już, że planety należą do normalnych towarzyszy gwiazd, a lista nowoodkrytych planet coraz bardziej się wydłuża.
  Jak powstają?

     Obecnie najpopularniejszą teorią opisującą formowanie się planet jest teoria akrecji. Mówi ona, że w czasie powstawania Słońca, część mgławicy nie weszła w skład protogwiazdy, tylko utworzyła wokół niej rozległą mgławicę w postaci dysku. Niektóre z podobnych obserwowanych formacji rozciągają się nawet do 3,7 dnia świetlnego (jednostka odległości, nie czasu, odpowiada mniej więcej 100 000 000 000 km) od gwiazdy macierzystej (w tym przypadku jest to ß Pictoris oddalona od 78 lat świetlnych od nas). Podczas ochładzania się dysku akrecyjnego, związki chemiczne w nim zawarte zestaliły się w ziarna materii. Najpierw niewielkie, skupiały się jednak w większe całości aż w końcu utworzyły planety. Proces ten trwał 100 000 000 lat, równocześnie z formowaniem się Słońca, tak więc w chwili, gdy w jego wnętrzu rozpoczęły się procesy termonuklearne, Układ Słoneczny był już gotowy: planety, asteroidy, komety i planetozymale były już na swoich miejscach, a resztki, które nie posłużyły do stworzenia czegokolwiek zostały powoli rozproszone przez ciśnienie słonecznego promieniowania. Brzmi wiarygodnie? Raczej tak. Zwłaszcza w porównaniu z wcześniejszą teorią, która mówiła, że Układ Słoneczny powstał przez "wyciągnięcie" ze Słońca struny materii przez grawitację przelatującej w pobliżu gwiazdy. Potem struna pękła: część została na orbicie okołosłonecznej, resztę przechwycił nasz gość. Jednak ostatnie modele komputerowe pokazują, ze tak utworzony Układ wyglądałby zupełnie inaczej niż nasz.



  Planeta TMR - 1C w gwiazdozbiorze Byka. Ciekawe czy Ziemia też ma już gdzieś tam podobną fotkę?


Teoria dysku akrecji ma tylko jeden mały, słaby punkt. Otóż stwierdza się w niej, że planety wewnętrzne (tj.: Merkury, Wenus, Ziemia i Mars) nie zdołały utrzymać rozległych powłok gazowych charakteryzujących planety zewnętrzne (Jowisz, Saturn, Uran i Neptun), z powodu ciśnienia wiatru słonecznego. Niektórzy naukowcy oceniają nawet, że Merkury stracił nawet do połowy swojej skalistej masy. Tymczasem w innych układach można znaleźć obiekty nawet większe od Jowisza w odległości około 10 000 000 km. Przypomnijmy: Merkury, średnia odległość od Słońca - 57 910 000 km nie był w stanie zatrzymać połowy skalistej masy, nie wspominając o wodorowo - helowej atmosferze, a tutaj pojawia się gazowy nadolbrzym w odległości 6 razy mniejszej. Próbowano to wyjaśnić swoistymi "wędrówkami" planet: oto bowiem gazowe giganty stanowią swoistego rodzaju "katapulty" dla różnej maści obiektów szwędających się w ich pobliżu: "zabierają" im część energii wysyłając je w pobliże słońca, co powoduje wzrost ich energii i przejście na wyższą orbitę, tj. dalej od słońca. W przeciwnym wypadku, tj. gdy "wykopują" te śmieci w zewnętrzne partie układu tracą na energii (energia potencjalna, kinetyczna i te sprawy) i zbliżają się do gwiazdy. Nieco naciągane, co?

  Pierwsze odkryte planety poza Układem Słonecznym

Ostatnie wątpliwości, co do istnienia planet pozasłonecznych rozwiał polski astronom profesor Aleksander Wolszczan. Obserwując wraz z D. A. Frailem pulsar PSR B1257+12 (pulsar jest to niezwykle szybko obracająca się gwiazda neutronowa, emitująca niezwykle silne wiązki sygnałów radiowych z biegunów - przez jakiś czas uznano te sygnały za próby kontaktu kosmitów z nami) w konstelacji Panny, odległy od Ziemi o 1500 lat świetlnych, zauważyli obecność 1 planety typu ziemskiego (tylko dlatego że co jakiś czas przesłaniała wiązkę). Było to w 1992 roku. Potem dorzucił jeszcze dwie inne planety, a ostatnio profesor Wolszczan doniósł o odkryciu kolejnej "planety" (w cudzysłowie, bo jej masa jest 5 razy mniejsza niż masa Plutona, co do którego planetarności są żywione ostatnio coraz większe wątpliwości), zajmującej pozycję na skraju układu i otoczonej przez chmurę śmieci. Odkrycie jest zdumiewające i to, z co najmniej dwóch powodów.
Po pierwsze, zadano kłam twierdzeniu, że wybuch supernowej jest w stanie zniszczyć planetę, jako obiekt kosmiczny. Wszystkie trzy planety były oddalone od centrum eksplozji mniej więcej o połowę tego, o ile od Słońca oddalone są Merkury, Wenus i Ziemia. I ją przetrwały. A że teraz są jedynie wypalonym żużlem pozbawionym jakichkolwiek oznak życia (chyba)...



  To nie jest abstrakcja - panowie z NASA uważają, że ten brązowy karzeł ma towarzysza i usiłują go znaleźć


Po drugie jest to jeden z tych niewielu przypadków, gdy planety są wielkości "jedynie" kilka razy większe od Ziemi. Wynika to przede wszystkim z tego, ze ich gwiazdą macierzystą jest pulsar - wystarczy zatem mierzyć zakłócenia jego impulsów - i voila! Tymczasem reszta odkryć dokonywana jest na nieco innej zasadzie: szuka się gwiazd, które wykazują "chybotanie", tj. raz się od nas oddala (dopplerowskie przesunięcie ku czerwonemu krańcowi widma), a raz przybliża (przesunięcie ku niebieskiemu skrajowi). Takie "zachwiania" trajektorii gwiazdy wskazują na obecność sporych towarzyszy, co najmniej planet, których oddziaływanie grawitacyjne jest na tyle duże, żeby odkształcić trasę przelotu gwiazdy. Zasada działania trochę jest podobna do zawodnika rzucającego młotem. Problem w tym, ze nie podobna w ten sposób odnaleźć obiektów, których masa nie przekracza masy Ziemi, co najmniej kilkadziesiąt razy, a najpewniej kilkaset.
Dlatego więc wśród obecnie odkrytych około 130 układów planetarnych innych gwiazd większość składa się z pojedynczych lub podwójnych gazowych gigantów, lub nawet z brązowych karłów. A te, swoją drogą mogą mieć własne układy. Przykładem może być brązowy karzeł OST 44 w konstelacji Kameleona w odległości 500 lat świetlnych od Ziemi. Jest to obiekt charakteryzujący się masą 15 razy większą niż Jowisz, co ciekawe, otoczony jest dyskiem gazowo - pyłowym, w którym mogą formować się planety. Naukowcy dotąd uważali, że minimalna masa wymagana do utworzenia takiego dysku to 35 - 40 razy większa od Jowisza. Jakkolwiek uważa się, że jako gwiazdowy towarzysz, brązowy karzeł jest czynnikiem uniemożliwiającym utworzenie się układu planetarnego.


  Rodzaje planet

Podstawową cechą pozwalającą odróżnić nam planetę od gwiazdy jest to, ze ta pierwsza nie świeci własnym światłem, tylko odbitym. Dlatego wypatrzeć ją zwykłym teleskopem jest niezwykle trudno. Jako ciekawostkę można podać fakt, że ciemne plamy na Słońcu są kilka tysięcy razy jaśniejsze niż nasza Ziemia. Zwłaszcza, jeśli towarzyszy jej olbrzymi obiekt, który wypromieniowuje horrendalne ilości światła, tudzież innej energii. Stąd te dziwne metody szukania planet i nasze ograniczone możliwości ich odnalezienia: na razie jesteśmy w stanie odnaleźć jedynie gazowe giganty, ale może w ciągu kilkunastu lat uda się nam znaleźć obiekty zbliżone wielkością do naszej planety, przy pomocy wielkiego interferometru (czy jakoś tak?) umieszczonego na zewnątrz orbity Saturna. Na razie jest to jedynie w sferze planów, ale może któryś z prezydentów (amerykańskich, bo jaki inny?) zdecyduje się dać projektowi zielone światło. Jednak to nie nastąpi zbyt szybko.



  Artystyczna wizja planety w mgławicy M4. Ciekawe czy odpowiada prawdzie?


Wracając jednak do meritum: planety można podzielić na dwa typy: te, których większość masy skupiona jest w skalnym jądrze i te, których masa kryje się głównie w atmosferze, bogatej w wodór i hel. Te pierwsze to planety typu ziemskiego - reszta to gazowe giganty.
Planety typu ziemskiego można z kolei podzielić na wiele podtypów tworzonych raczej na podstawie przypuszczeń i pobożnych życzeń, bo z empirycznej obserwacji rzeczywistości znamy na razie tylko jeden. Pierwszy z nich są to planety typowe dla naszego Układu, zbudowane głównie ze związków krzemu i węgla z domieszkami metali i innych pierwiastków. Znane i opisane bardzo dobrze, właściwe wszędzie, gdzie tylko można. Teoretycznie może się zdarzyć jednak, że w mgławicy planetarnej może zabraknąć tych pierwiastków, za to może być w nadmiarze innych, jak węgiel (dość często spotykany w centralnych partiach galaktyk). Wtedy planeta może składać się w większości z jego związków: węglików i grafitu, a na odpowiedniej głębokości może być gruba na kilka kilometrów warstwa… diamentu. Zasadniczo jednak nikt ich nigdy nie widział. Podejrzewa się jednak, że planety prof. Wolszczana są właśnie takimi diamencikami.



  Nawet z bliskiej odległości mamy problem z zauważeniem bliskich planet przechodzących pomiędzy Ziemią a Słońcem


Z planetami typu jowiszowego sprawa ma się nieco inaczej. U nas w układzie są 4 i każda troszkę inna od reszty. Niektóre mają domieszkę metanu, reszta pasy burzowe, wszystkie różnej maści pierścienie: strach pomyśleć, co wyjdzie, gdy zaczniemy badać inne układy. Ciekawym zjawiskiem są one zwłaszcza wtedy, gdy zostają wyrwane ze swoich orbit wokół gwiazdy macierzystej i zaczynają wędrówkę na swoją rękę. Na razie sfotografowano wyłącznie jednego takiego wędrowniczka, ale może ich być zdecydowanie więcej zwłaszcza w ściśle upakowanych gromadach gwiazd, gdzie gwiazdy leżą bliżej siebie niż gdziekolwiek indziej.


  Zakończenie

Opowiadania o planetach nie sposób zamknąć w tak krótkim artykule. Na zakończenie wypadałoby poruszyć temat możliwości życia na obcych ciałach kosmicznych. Otóż prawda jest taka, że nie sposób stwierdzić, które są dla niego odpowiednie, a które nie. Teoretycznie życia należy szukać w tzw. zielonej sferze wokół gwiazdy, gdzie dociera na tyle dużo promieniowania, aby utrzymać wodę w stanie ciekłym i na tyle mało, aby nie powodować mutacji. Dla naszego Słońca zamyka się ona pomiędzy orbitami Wenus i Marsa. Jednak czy jest tak do końca? Sądzą, ze gdyby zamienić naszych najbliższych sąsiadów miejscami, znakomicie nadawaliby się do zasiedlenia. Co więcej naukowcy coraz głośniej dyskutują, o możliwości powstania życia na Europie, jednym z księżyców Jowisza, który w zielonej sferze bynajmniej nie leży. Nie sposób zatem stwierdzić, gdzie właściwie możemy spotkać inne istoty inteligentne: na planecie podobnej do Ziemi, na księżycu gazowego olbrzyma, lub w nim samym, czy może gdzieś na planetach prof. Wolszczana?
C.I.A - STAR ZONE - Różne światy poza Układem Słonecznym
SS-NG #29 MARZEC 2005