W największym skrócie egzoplanety to po prostu planety, które krążą wokół gwiazdy znajdującej się w układzie planetarnym innym niż nasz Układ Słoneczny. Nazwa pochodzi z języka greckiego. Słowo „exo” oznacza bowiem zewnętrzny.

Czym są egzoplanety?

Do roku 1992 naukowcy nie mieli wystarczających dowodów, aby stwierdzić, że egzoplanety rzeczywiście istnieją. Dopiero na początku lat 90. polski astronom Aleksander Wolszczan wraz z kanadyjskim uczonym Dalem Frailem przekazali światu, że udało im się po raz pierwszy zarejestrować planety skaliste, które orbitowały wokół PSR B1257+12, gwiazdy będącej pulsarem milisekundowym, odległym od Ziemi o 980 lat świetlnych. Nazwano je B1257+12 c (Poltergeist) i PSR B1257+12 d (Phobetor).

Naukowcy dokonali odkrycia egzoplanet za pomocą nieczynnego już radioteleskopu Obserwatorium w Arecibo na wyspie Portoryko. To urządzenie mające czaszę o średnicy 305 metrów. Od 1963 do 2016 roku było ono radioteleskopem o największej pojedynczej czaszy na świecie. Pracę zakończyło 10 sierpnia 2020 roku z powodu urwania jednej z lin podtrzymujących platformę.

Od czasu Poltergeista i Phobetora naukowcy zidentyfikowali już ponad 5300 egzoplanet. Wszystkie te odkrycia pozwoliły nam na poszerzenie wiedzy na temat kosmosu, a także zrozumienie, że Układ Słoneczny nie jest jedynym miejscem we wszechświecie, gdzie mogą istnieć planety. Co więcej, egzoplanety pomogły naukowcom zrozumieć, jak powstają i rozwijają się układy planetarne, a także jakie warunki są potrzebne do powstania życia.

Poszukiwanie życia pozaziemskiego

Właśnie dlatego egzoplanety mogą być nieocenione do poszukiwania śladów życia poza naszą planetą. Na łamach czasopisma naukowego „The Astronomical Journal” ukazał się właśnie artykuł, w którym opisano, jakie warunki musi spełnić świat naukowy, aby przełom w tej dziedzinie był możliwy. Autorzy z Ohio State University sugerują, że kolejne generacje zaawansowanych teleskopów, m.in. takie jak Ekstremalnie Wielki Teleskop, mogą być w stanie znaleźć życie na egzoplanetach.

– W nadchodzących dziesięcioleciach jednym z głównych celów badań naukowych (obejmujących egzoplanety) będzie poszukiwanie oznak życia we wszechświecie i planet, które nadają się do zamieszkania. Ślady te mogą być wskazywane przez brak równowagi termodynamicznej w atmosferach planet pozasłonecznych – napisali naukowcy.

Jak szukać biosygnatur?

Badacze podkreślają, że takimi najważniejszymi śladami, które powszechnie nazywamy biosygnaturami, są m.in. tlen, metan i dwutlenek węgla, obecne w atmosferze ziemskiej. – Te biosygnatury w atmosferach egzoplanetarnych mogą być potencjalnie wykrywalne za pomocą instrumentów obrazowania o wysokim kontraście w przyszłych niezwykle dużych teleskopach – podkreślili autorzy.

– Aby określić ilościowo stosunek sygnału do szumu za pomocą niezwykle dużych teleskopów, wybieramy do dziesięciu pobliskich planet skalistych i symulujemy bezpośrednie obrazowanie tych planet w średniej rozdzielczości (R ~ 1000) za pomocą komponentów teleskopów – napisali naukowcy.

Bezpośrednia metoda obrazowania egzoplanet polega na użyciu specjalnych narzędzi do blokowania światła gwiazdy macierzystej. To ważne, ponieważ zwykle ich blask ginie w świetle gwiazdy macierzystej. Takie działanie pozwala naukowcom uchwycić słaby obraz nowej planety na orbicie. Ponieważ jednak zlokalizowanie ich w ten sposób jest niezwykle trudne i czasochłonne, badacze chcieli sprawdzić, jak dobrze obecnie istniejące teleskopy poradzą sobie z takim wyzwaniem.

Przyszłe teleskopy mogą poradzić sobie ze znalezieniem życia pozaziemskiego

W tym celu przetestowali zdolność każdego teleskopu do odróżniania stosunku sygnału do szumu. Im jest on wyższy, tym łatwiej można wykryć i przeanalizować długość fali planety.

– Nasze wyniki pokazują, że egzoplaneta GJ 887 b może mieć najwyższą wykrywalność stosunku sygnału do szumu dla biosygnatur, a Proxima Centauri b wykazuje potencjalną wykrywalność dwutlenku węgla – wyjaśniają. – Nasze ustalenia wskazują, że Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest najbardziej odpowiedni do wykrywania i charakteryzowania atmosfer układów pozasłonecznych, takich jak TRAPPIST-1, które znajdują się stosunkowo daleko – czytamy.

– Nie każda planeta nadaje się do bezpośredniego obrazowania, ale właśnie dlatego symulacje dają nam przybliżone pojęcie o tym, jakich informacji Ekstremalnie Wielki Teleskop mógłby nam dostarczyć i co zrobić w przyszłości, aby przekroczyć dotychczasowe bariery – podsumowuje Huihao Zhang, główny autor badani i astronom z Ohio State University.

Źródło: The Astronomical Journal