Πώς ανακαλύπτουμε εξωπλανήτες;

Η πρώτη ανακάλυψη εξωπλανήτη έγινε το 1995 και μέχρι στιγμής έχουν ανακαλυφθεί 3221 ηλιακά συστήματα και 4352 εξωπλανήτες, ενώ υπάρχουν 5765 υποψήφιοι. Το ερώτημα όμως είναι με ποιές μεθόδους μπορούμε να τους εντοπίσουμε. Ας δούμε μερικές από αυτές!

Μία από τις πρώτες μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν, και με την οποία έχουν βρεθεί 827 εξωπλανήτες, είναι η μέθοδος μέτρησης της “ακτινικής ταχύτητας”. Σε ένα πλανητικό σύστημα το κέντρο μάζας βρίσκεται σχεδόν δίπλα στην θέση του μητρικού άστρου. Οι πλανήτες γυρνούν σε τροχιές γύρω από το κέντρο μάζας αλλά και το μητρικό άστρο κινείται με την σειρά του, έστω και απειροελάχιστα, γύρω από αυτό το κέντρο μάζας. Αυτή η περιοδική κίνηση του αστέρα μπορεί να μας δώσει πληροφορίες για το αν ένας αστέρας έχει πλανήτες, πόσοι και πόσο μεγάλοι είναι. Πρόκειται για μια από τις πιο αξιόπιστες μεθόδους που πολλές φορές χρησιμοποιούν οι αστρονόμοι για επιβεβαίωση των ανακαλύψεων εξωπλανητών. Για να γίνει αυτή η μέτρηση χρειάζονται πολύ ευαίσθητα όργανα που ονομάζονται φασματογράφοι και θα πρέπει να έχουν την διακριτική ικανότητα να μετρούν αυτή τη μικρή ακτινική ταχύτητα του άστρου γύρω από το κέντρο μάζας του πλανητικού συστήματος. Δύο από τα γνωστά επίγεια τηλεσκόπια που χρησιμοποιούν αυτή τη μέθοδο με τους εξαιρετικά ευαίσθητους και ακριβείς φασματογράφους τους, είναι το Keck Telescopes στην Χαβάη και το La Silla Observatory στην Χιλή.

Η αποστολή Kepler της NASA (2009-2018) έφερε στο φως 3314 εξωπλανήτες με την δημοφιλέστατη μέθοδο των διαβάσεων. Η συγκεκριμένη μέθοδος ψάχνει “σκιές”! Βασίζεται στην λογική της έκλειψης. Όταν ένας πλανήτης περνάει ανάμεσα από τον παρατηρητή και έναν αστέρα μειώνει, έστω και απειροελάχιστα, την μετρούμενη ένταση της ακτινοβολίας που φτάνει στα μάτια του παρατηρητή. Η συγκεκριμένη μέθοδος, εκτός από την χρησιμότητα της για εύρεση εξωπλανητών, χρησιμοποιείται επίσης για να αντλήσουμε πληροφορίες για την ατμόσφαιρα και τη θερμοκρασία των πλανητών αυτών .

Μια ακόμα μέθοδος ανακάλυψης πλανητών βασίζεται στην ιδέα του Einstein ότι η βαρύτητα παραμορφώνει τον χωροχρόνο και έτσι μπορεί να παίξει καθοριστικό ρόλο στην αλλαγή πορείας του φωτός (gravitational microlensing). Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, το πεδίο βαρύτητας ενός αστέρα, λειτουργεί σαν φακός και μεγεθύνει το φως ενός άλλου μακρινού άστρου που είναι σχεδόν τέλεια ευθυγραμμισμένο με τον πρώτο. Στην περίπτωση που στην τροχιά του μπροστινού αστέρα υπάρχει πλανήτης θα παρατηρηθούν δύο μέγιστα της έντασης της ακτινοβολίας η πρώτη από το πέρασμα του άλλου αστέρα και η δεύτερη από το πέρασμα του πλανήτη. Η μελλοντική αποστολή της NASA Nancy Grace Roman Space Telescope βασίζεται σε αυτή τη τεχνική. Μέχρι στιγμής με επίγεια τηλεσκόπια έχουν παρατηρηθεί 106 πλανήτες με αυτόν τον τρόπο, καθώς και “περιπλανόμενοι” – (“rogue”) πλανήτες που δεν βρίσκονται σε τροχιά κάποιου αστέρα.

Μια άλλη, πολλά υποσχόμενη για το μέλλον μέθοδος, λόγω της ανάπτυξης της τεχνολογίας, είναι αυτή της απευθείας φωτογράφισης εξωπλανητών (51 γνωστοί πλανήτες). Στην πραγματικότητα αυτή η μέθοδος λειτουργεί με την αφαίρεση της υπερβολικής λάμψης των αστέρων γύρω από τους οποίους κινούνται οι πλανήτες. Υπάρχουν δύο μέθοδοι μπλοκαρίσματος του φωτός των αστέρων. Η  στεμματογραφία (coronography), που μπλοκάρει το φως μέσα στο τηλεσκόπιο (κυρίως από επίγεια τηλεσκόπια) πριν αυτό φτάσει στον ανιχνευτή, και η “σκίαση αστέρα” (“starshade”), που μπλοκάρει το φως πριν ακόμα φτάσει στο τηλεσκόπιο και βρίσκει εφαρμογή κυρίως σε διαστημικά τηλεσκόπια.  Προφανώς η απευθείας φωτογράφιση έχει χρησιμοποιηθεί στα πλανητικά συστήματα που είναι πολύ κοντά σε εμάς και δεν είναι πολύ αμυδρά.

Τέλος υπάρχει η αστρομετρία, όπου η περιφορά ενός πλανήτη γύρω από έναν αστέρα έχει ως αποτέλεσμα αυτός να φαίνεται ότι κινείται στο διάστημα, σε σχέση με άλλους γνωστούς γειτονικούς του αστέρες. Αυτή η τεχνική απαιτεί εξαιρετική ακρίβεια οπτικής και είναι πολύ δύσκολο να γίνει από την Γη λόγω παραμορφώσεων και αλλαγή πορείας του φωτός που εισέρχεται στην ατμόσφαιρας. Μόλις ένας πλανήτης έχει βρεθεί με αυτόν τον τρόπο!

Αυτές είναι οι πιο γνωστές 5 μέθοδοι που χρησιμοποιεί η επιστημονική κοινότητα σήμερα για την εύρεση εξωπλανητών και ο αριθμός τους ολοένα και αυξάνεται. Και είμαστε ακόμα στην αρχή, αν σκεφτεί κανείς ότι εκτιμάται ότι υπάρχει τουλάχιστον ένας πλανήτης για κάθε αστέρα του γαλαξία μας! Επομένως υπάρχουν πολλά δισεκατομμύρια εξωπλανήτες στον γαλαξία μας.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα παρακάτω λινκ για δείτε περισσότερες πληροφορίες για αυτές τις μεθόδους ανίχνευσης.

https://exoplanets.nasa.gov/discovery/how-we-find-and-characterize/#otp_the_rise_of_direct_imaging

https://exoplanets.nasa.gov/alien-worlds/ways-to-find-a-planet/#/5