Ekstrasolarni planeti ili egzoplaneti su planeti izvan Sun?eva sustava . ^[1] Gotovo svi do danas otkriveni planeti imaju mase jednake ili ve?e masama plinovitih divova u Sun?evom sustavu (na primjer Jupiter ). Takve planete je lak?e otkriti jer zbog svoje mase , odnosno gravitacijskog privla?enja, ostvaruju mjerljive u?inke na kretanje mati?nih zvijezda . Iako se pretpostavlja da bi ti planeti mogli biti sli?ni plinovitim divovima Sun?evog sustava, jo? nema kona?nog odgovora. Neki od takvih planeta, otkriveni u posljednje vrijeme, imaju vrlo elipti?ne orbite koje ih dovode ekstremno blizu mati?noj zvijezdi. Zbog toga je na njih mnogo ve?i utjecaj Sun?evog vjetra i zra?enja , nego na plinovite divove u Sun?evom sustavu, ?ime postaje upitno jesu li istog tipa. Prvi otkriveni egzoplanet je 51 Pegasi b . Razvojem promatra?kih tehnika i instrumenata , pove?ava se i broj otkrivenih planeta. Do danas je potvrđeno postojanje 4073 ekstrasolarnih planeta. ^[2]

Povijest [ uredi | uredi kod ]

U 16. stolje?u Giordano Bruno je, podupiru?i teoriju Nikole Kopernika da se Sunce nalazi u sredi?tu Sun?eva sustava, oblikovao ideju da se i oko drugih zvijezda gibaju planeti. William Herschel razvio je astrometrijsku metodu za otkrivanje dvojnih zvijezda i smatrao je da se na sli?an na?in, preciznijim mjerenjem , mo?e prepoznati i utjecaj planeta na zvijezdu. Otto Struve je 1952. pretpostavio da bi u nekim ekstrasolarnim planetnim sustavima planeti mogli biti mnogo bli?e mati?noj zvijezdi nego ?to je to slu?aj u Sun?evu sustavu, da bi ih se moglo otkriti s pomo?u njihova utjecaja na gibanje zvijezde te predlo?io Dopplerovu spektroskopiju zra?enja zvijezde i mjerenje crvenoga i plavoga Dopplerova pomaka .

Prvi je ekstrasolarni planet PSR B1957+20 b otkriven 1988. mjerenjem promjene perioda pulsara u zvije?đu Strijelca , u orbiti oko pulsara PSR B1957+20. Njegova je masa 22 puta ve?a od Jupiterove a obilazi zvijezdu u periodu od 0,38 dana.

Drugi ekstrasolarni planet HD 114762 b otkriven je spektroskopski 1989. na udaljenosti 130 svjetlosnih godina u zvije?đu Berenikinoj kosi , oko zvijezde HD 114762 koja se mo?e svrstati u HR-dijagram . Njegova je masa najmanje oko 11 puta ve?a od Jupiterove a obilazi zvijezdu za pribli?no 84 dana.

Prvi izravno fotografirani (2004.) ekstrasolarni planet je 2M1207 b . Nalazi se u zvije?đu Centaura u orbiti oko smeđeg patuljka 2M1207. Njegova je masa 4 puta ve?a od mase Jupitera a nalazi se na udaljenosti 46 astronomskih jedinica od mati?ne zvijezde.

Nama najbli?i ekstrasolarni planet Proksima Centaura b nalazi se pokraj nama najbli?e zvijezde Proksima Centaura . Njegova je masa oko 1,27 puta ve?a od mase Zemlje a obilazi zvijezdu za 11,19 dana; otkriven je s pomo?u Dopplerove spektroskopije 2016.

Osnovna obilje?ja [ uredi | uredi kod ]

Dosad zabilje?eni ekstrasolarni planeti u prosjeku su masom i volumenom ve?i od planeta Sun?eva sustava, ?to je vjerojatno posljedica te?eg otkrivanja manjih planeta. Najve?i zabilje?eni ekstrasolarni planeti tridesetak su puta ve?i od Jupitera i na granici su da postanu smeđi patuljci. Najmanji zabilje?eni planeti nekoliko su puta ve?i od Mjeseca . Otkriveni su planeti koji se gibaju oko zvijezda po iznimno izduljenim putanjama, najve?i poznati numeri?ki ekscentricitet (0,97) ima planet HD 20782 b. Neki ekstrasolarni planeti kru?e oko dvojnih zvijezda, poznato je nekoliko planeta koji kru?e oko trostrukih zvijezda na primjer pet planeta u planetskom sustavu 11,2 milijarde godina stare zvijezde Kepler 444 i jedan planet, Kepler 64 b, u sustavu s ?etiri zvijezde. Znanstvenike su najvi?e iznenadili veliki planeti u neposrednoj blizini mati?nih zvijezda, s periodima od samo nekoliko sati ili nekoliko dana i masama dvadesetak puta ve?ima od Jupiterove, na primjer GP Com b i KELT1 b. Nekim su ekstrasolarnim planetima snimljene atmosfere i prepoznate molekule u atmosferama , na primjer CH ₄ ( metan ), CO ( ugljikov monoksid ), CO ₂ ( ugljikov dioksid ), H ₂ ( vodik ), H ₂ O ( voda ), HCN (vodikov cijanid ), TiO, VO i atomi vodika , kisika , ugljika , natrija , kalija . Neki su planeti vrlo neobi?noga kemijskoga i fizi?kog sastava na primjer 55 Cancri e je dijamant , Gliese 436 b ima kometski rep , a na HD 189733 b pada staklena ki?a i pu?e vjetar brzinom 2 000 m/s.

Metode otkrivanja i istra?ivanja [ uredi | uredi kod ]

Izravno snimanje planeta mogu?e je samo u nekim posebnim uvjetima, koji se koriste za izravno fotografiranje i u metodi gravitacijskih le?a , jer su zvijezde oko milijardu puta sjajnije od planeta te ih svojim sjajem prekrivaju.

Ekstrasolarni planeti se naj?e??e otkrivaju posredno, promatranjem njihova utjecaja na mati?ne zvijezde. Utjecaj planeta na gibanje ili pulsiranje zvijezde ovisi o masama zvijezde i planeta: ?to je masa zvijezde ve?a u odnosu na masu planeta, utjecaj planeta je manji. ?to je planet udaljeniji od zvijezde, dulji je njegov period obilaska zvijezde i potrebno je dulje vrijeme za potvrdu njegova utjecaja. Utjecaj planeta na sjaj zvijezde ovisi o promjerima i polo?ajima zvijezde i planeta. Posredne metode su astrometrijska, spektroskopska, fotometrijska i mjerenje perioda pulsara.

Astrometrijska metoda najstarija je, ali ne ba? uspje?na, metoda istra?ivanja ekstrasolarnih planeta, kojom se precizno bilje?e polo?aji relativno bliskih zvijezda u odnosu na sjaj pozadinskih zvijezda i tra?e promjene polo?aja zbog kru?enja oko baricentra pod utjecajem planeta. Potkraj 18. stolje?a Herschel je tom metodom otkrivao dvojne zvijezde te je u gibanju dvojne zvijezde 70 Ophiuchi prepoznao utjecaj nevidljiva planeta, no to je otkri?e kasnije opovrgnuto. U sljede?ih 200 godina bilo je jo? objava otkri?a planeta astrometrijskom metodom, koje su kasnije povu?ene. Metoda je dugo bila nepouzdana jer su promjene polo?aja zvijezda pod utjecajem planeta male, a smetnje Zemljine atmosfere prevelike, ?ak i za najbolje suvremene teleskope na tlu. Tek je Svemirski teleskop Hubble (2002.) pouzdano zabilje?io utjecaj ve? otkrivenoga planeta Gliese 876 b na polo?aj zvijezde (planet je otkriven s pomo?u spektroskopske metode 1998). Astrometrijskom metodom otkriven je samo jedan planet: HD 176051 b (2010).

Spektroskopska metoda [ uredi | uredi kod ]

Spektroskopska metoda za istra?ivanje ekstrasolarnih planeta koristi se promjenom polo?aja spektralnih linija svjetlosti zvijezde zbog Dopplerova u?inka kad se zvijezda, kru?e?i oko baricentra pod utjecajem planeta, pribli?ava Zemlji ili udaljava od nje. Tom je metodom otkriveno oko 20% ekstrasolarnih planeta, prvi 1989. oko zvijezde HD 114762. Mjerenjem pomaka spektralnih linija mo?e se odrediti radijalna brzina gibanja (od Zemlje ili prema njoj) zvijezde:

${\displaystyle v_{z}=c\cdot {\Delta \lambda \over \lambda _{0}}=c\cdot {\lambda _{i}-\lambda _{0} \over \lambda _{0}}}$

gdje je: λ ₀ - laboratorijska valna duljina , λ _i - izmjerena valna duljina i c - brzina svjetlosti . Utjecaj planeta na gibanje zvijezde i njezina brzina gibanja prema Zemlji i od nje ovisi o masama zvijezde i planeta: ?to je masa zvijezde ve?a u odnosu na masu planeta, njezino je gibanje sporije. Promjena brzine gibanja zvijezde je mala, primjerice Zemlja utje?e na promjenu brzine Sunca od 0,1 m/s, a Jupiter od 12,5 m/s. Ako se mjerenja obavljaju dulje vrijeme, mo?e se odrediti vrijeme ophoda planeta T i s pomo?u tre?ega Keplerova zakona udaljenost planeta od zvijezde r i brzina gibanja planeta v _p :

${\displaystyle r^{3}={\frac {G\cdot m_{z}\cdot T^{2}}{4\cdot \pi ^{2}}}}$

${\displaystyle v_{p}={\sqrt {\frac {G\cdot m_{z}}{r}}}}$

gdje je: G - gravitacijska konstanta ( G = 6,674 08 · 10 ? 11 Nm²/kg²) i m _z - masa zvijezde. Masa planeta mo?e se izra?unati s pomo?u zakona o o?uvanju koli?ine gibanja :

${\displaystyle m_{p}={\frac {m_{z}\cdot v_{z}}{v_{p}}}}$

Najve?i nedostatak metode je taj ?to se s pomo?u nje ne mo?e prepoznati ravnina u kojoj se planeti gibaju i odrediti inklinacija planeta. Kut inklinacije mo?e se pretpostaviti statisti?ki jer nijedna ravnina u prostoru nije privilegirana. Prora?unavaju se minimalna i maksimalna masa planeta. Masa planeta:

${\displaystyle m_{p}={\frac {m_{i}}{\sin i}}}$

gdje je: m _p - stvarna masa planeta, m _i - izmjerena masa planeta i i - kut inklinacije .

Fotometrijsko bilje?enje tranzita [ uredi | uredi kod ]

Fotometrijsko bilje?enje tranzita koristi se promjenom zvijezdina sjaja kad planet (gledano sa Zemlje) prolazi ispred nje. Ako se događa u pravilnim razmacima, mo?e se odrediti period obilaska planeta. To je najuspje?nija metoda otkrivanja ekstrasolarnih planeta kojom ih je otkriveno oko 75%. Promjena zvijezdina sjaja ovisi o polumjeru zvijezde i planeta. Polumjer zvijezde R mo?e se odrediti s pomo?u njezine povr?inske temperature T i sjaja L :

${\displaystyle R={\sqrt {\frac {L}{4\cdot \pi \cdot \sigma \cdot T^{4}}}}}$

gdje je: σ - Stefan-Boltzmannova konstanta ( σ = 5,67 × 10 ^?7 Wm ^?2 K ^?4 ). Polumjer planeta mo?e se odrediti na temelju krivulje promjene zvijezdina sjaja. Prednost metode je ?to mo?e otkriti planete oko vrlo udaljenih zvijezda.

Prvi planet otkriven tom metodom (1999.) kru?i oko zvijezde HD 209458 udaljene od Zemlje 154 svjetlosne godine u zvije?đu Pegaza i svakih 3,5 dana umanjuje njezin sjaj za 1,7%. Svemirski opservatorij Kepler neprekidno istodobno snima sjaj oko 100 000 zvijezda, a mo?e zabilje?iti pad sjaja zvijezde za stoti dio postotka i otkriti planete 600 puta manjega volumena od Jupitera.

Najve?i je nedostatak metode ?to ve?ina planeta ne kru?i oko svojih zvijezda tako da ih, gledano sa Zemlje, zaklanjaju: oko 10% planeta s malim orbitama i tek 0,5% planeta udaljenih od mati?ne zvijezde kao Zemlja od Sunca. Također, tom se metodom ne mogu tra?iti planeti oko nestabilnih zvijezda promjenjiva sjaja.

Mjerenje perioda pulsara [ uredi | uredi kod ]

Mjerenje perioda pulsara metoda je koja u nepravilnostima signala pulsara otkriva utjecaj planeta. Atomski satovi omogu?avaju mjerenje ka?njenja pulseva od jedne mikrosekunde. Planet veli?ine Zemlje mo?e dovesti do ka?njenja signala reda veli?ine milisekunde pa je tom metodom mogu?e na?i planete i deset puta manje od Zemlje. Prvi otkriveni planet oko pulsara (1988.) bio je oko zvijezde PSR B1957+20. Tom je metodom otkriveno samo oko 0,65% ekstrasolarnih planeta, jer su pulsari relativno malobrojni.

Metoda gravitacijskih le?a [ uredi | uredi kod ]

Metoda gravitacijskih le?a koristi se gravitacijskim utjecajem planeta i njegove mati?ne zvijezde na svjetlost pozadinskih zvijezda. Bilje?i se pove?anje sjaja pozadinske zvijezde kada zvijezda i planet prolaze ispred nje (gledano sa Zemlje) i kada se prema Einsteinovu zakonu gravitacije pove?ava njezin sjaj. Takav događaj je rijedak i nepredvidljiv i potrebno je savr?eno poravnavanje između pozadinske zvijezde, zvijezde koja ?e poslu?iti kao gravitacijska le?a i opservatorija na Zemlji. Zato teleskopi koji tom metodom tra?e ekstrasolarne planete istodobno snimaju milijune zvijezda. Naj?e??e su usmjereni prema sredi?tu galaktike jer se u tom smjeru nalazi najvi?e pozadinskih zvijezda. Prednost metode je ?to mo?e na velikoj udaljenosti zabilje?iti planete veli?ine Zemlje, a nedostatak ?to se mjerenje ne mo?e ponoviti. Tom je metodom otkriveno oko 1,7% ekstrasolarnih planeta, prvi otkriveni (2004.) kru?i oko zvijezde OGLE-2003-BLG-235L udaljene od Zemlje oko 19 000 svjetlosnih godina u zvije?đu Strijelca, 2,6 puta je ve?i od Jupitera, odmaknut od svoje zvijezde kao Jupiter oko Sunca.

Izravno fotografiranje [ uredi | uredi kod ]

Izravno fotografiranje je metoda otkrivanja ekstrasolarnih planeta koja se suo?ava s problemom velike razlike (oko milijardu puta) između sjaja zvijezde i planeta. Mogu se snimiti samo veliki planeti (nekoliko puta ve?i od Jupitera), koji su naj?e??e prili?no odmaknuti od mati?ne zvijezde i emitiraju vlastito toplinsko zra?enje . Pri fotografiranju se koriste pomagala kao ?to su koronografija (precizna fizi?ka blokada svjetlosti zvijezde) i snimanje s dva i vi?e teleskopa i postizanje destruktivne interferencije svjetlosti zvijezde kako bi iza?ao na vidjelo slaba?ni sjaj planeta. Tom je metodom otkriveno oko 2,4% ekstrasolarnih planeta. Prvo je snimljen (1995.) smeđi patuljak 54 puta ve?e mase od Jupiterove, povr?inske temperature oko 2 600 K, pokraj zvijezde Teide 1, udaljene od Zemlje oko 400 svjetlosnih godina. Prvi planet, 2M 1207 b, snimljen je 2004., oko zvijezde 40 puta manje od Sunca, udaljene od Zemlje 172 svjetlosne godine u zvije?đu Centaura, njegova je masa 4 puta ve?a od Jupiterove, a udaljenost od mati?ne zvijezde 46 astronomskih jedinica.

Izvori [ uredi | uredi kod ]

Poveznice [ uredi | uredi kod ]

• PSR 1257+12 A , jedan od prvih otkrivenih egzoplaneta
• PSR B1620-26c , egzoplanet
• GQ Lupi b , egzoplanet
• 51 Pegasi b , jedan od prvih otkrivenih egzoplaneta
• Gamma Cephei Ab , egzoplanet
• Gliese 667 Cc
• Proksima Centaura b , najbli?i egzoplanet
• Gliese 581g