W 30 lat – 5 tys. obcych planet; to dane z NASA Exoplanet Archive. Niezły wynik. Ale jak sugerują znawcy egzoplanet (istnieje już cała gałąź astronomii zajmująca się wyłącznie obcymi planetami i ich układami), tylko w naszej Galaktyce są ich setki miliardów. Więcej niż gwiazd, a tych jest w Drodze Mlecznej ok. 400 mld. Czyli odkryliśmy mikroskopijną część.
Odkrywa się głównie planety orbitujące wokół macierzystych gwiazd wraz z innymi, ale także takie, które krążą w czeluściach Galaktyki bez asysty gwiazd, czyli w zupełnej samotności. Tych też jest nad wyraz dużo. Astronomowie uważają, że wokół większości gwiazd, które widzimy na niebie, krążą planety, i to zwykle nie jedna, lecz kilka lub nawet kilkanaście. Wyjątek stanowią gwiazdy bardzo duże, a więc też zwykle bardzo młode – i niezwykle rzadkie – które są zbyt gorące, by utrzymać w pobliżu stałe planety, i żyją zbyt krótko, by te mogły uformować się wokół nich, okrzepnąć i długo istnieć. Przy pozostałych gwiazdach, nawet tych najmniejszych – czyli czerwonych karłach, szczególnie długowiecznych – planet jest bezmiar.
Czytaj także: Oto planety oceaniczne. Być może jest na nich życie
Minineptuny, superziemie i gorące jowisze
Dzisiaj wiemy o istnieniu 5 tys. egzoplanet. Wszystkie z naszej Galaktyki. Są wśród nich olbrzymy o masach wielu Jowiszy, minineptuny, nieco mniej masywne niż nasz Neptun, tzw. superziemie, nieco większe od naszej Ziemi, a nawet planety dokładnie takie jak Ziemia lub mniejsze od niej.
Są też – i jest ich całkiem sporo, kilkaset – tzw. supergorące jowisze, o masach porównywalnych z naszą największą planetą lub masach większych, które orbitują w niezwykłej bliskości swoich gwiazd. Rekordzistą jest TOI-2109b, supergorący jowisz o masie pięciu naszych Jowiszy, okrążający macierzystą gwiazdę TOI-2109 (o połowę masywniejszą od Słońca) w konstelacji Herkulesa, 855 lat świetlnych od Ziemi. Rozpalony do temperatury ponad 3 tys. st. na swojej powierzchni. Odkrył ją w 2020 r. należący do NASA teleskop TESS, następca teleskopu Keplera. Planeta ta krąży wokół gwiazdy w odległości zaledwie 2,6 mln km (dla porównania odległość Ziemi od Słońca wynosi 150 mln km) i obiega ją w 16 godzin. Czyli rok trwa na niej właśnie tyle – 16 godzin!
Generalnie warunki istnienia obcych planet, ich wielkości oraz konfiguracje bardzo często odbiegają od tych, które znamy z naszego kosmicznego podwórka, czyli z Układu Słonecznego, co każe przypuszczać, że może być on dość wyjątkowy. Ale zacznijmy od początku.
Czytaj także: Dziwadła Drogi Mlecznej
Planety są wszędzie
Wszystko zaczęło się w 1991 r., gdy polski radioastronom prof. Aleksander Wolszczan napisał pracę o pulsarze milisekundowym PSR 1257+12. Pulsary to gwiazdy neutronowe powstające w wyniku wybuchów supernowych średniej wielkości gwiazd. Emitują, obracając się z ogromną prędkością, regularne i niezwykle częste impulsy radiowe. Wolszczan zinterpretował pewne zaburzenia w wysyłanych pulsach obecnością trzech niewidocznych wokół tego pulsara obiektów. Okazało się, że są to planety – pierwsze odkryte poza Układem Słonecznym. Praca opublikowana w styczniu 1992 r. w czasopiśmie „Nature” stała się od razu bardzo głośna, a prof. Wolszczan zyskał sławę nie tylko w świecie naukowym. „Jeśli można znaleźć planety wokół gwiazdy neutronowej – wyjaśniał często – to planety muszą być w zasadzie wszędzie. Proces ich produkcji musi być bardzo solidny i powszechny”.
Czytaj także: Poza Ziemią jest wiele światów
I to się całkowicie potwierdziło. W 1995 r. dwaj astrofizycy szwajcarscy – Michel Mayor i Didier Queloz z uniwersytetu w Genewie – odkryli pierwszą planetę okrążającą typową gwiazdę, a więc podobną do Słońca. To Helvetios, czyli 51 Pegasi. Jej planetę oznaczono symbolem 51 Pegasi b, nosi też nazwę własną – Dimidium. To gorący jowisz (o masie około połowy masy naszego Jowisza) okrążający swoją macierzystą gwiazdę po bardzo ciasnej orbicie – w odległości zaledwie 0,05 dystansu Ziemi od Słońca.
Była to pierwsza planeta odkryta wokół typowej gwiazdy. Mayor i Queloz wykryli ją metodą badania prędkości radialnej gwiazdy, która zmienia się pod wpływem grawitacyjnego oddziaływania sąsiedniej planety. Gwiazda doznaje perturbacji swojego ruchu i właśnie śledzenie ich pozwala ustalić, że wokół niej krąży planetarny towarzysz.
Dokładna analiza prędkości radialnej pozwala też na wstępne wyznaczenie masy planety i jej orbity. Obaj Szwajcarzy zostali za to odkrycie uhonorowani Noblem z fizyki. I tak się zaczęło. Później amerykański astronom William Borucki wpadł na pomysł podłączenia niezwykle czułych detektorów światła do teleskopu, a następnie wystrzelenia go w kosmos. Teleskop przez lata wpatrywał się w pole ponad 170 tys. gwiazd w konstelacjach Lutni i Łabędzia, szukając drobnych spadków w świetle gwiazd, gdy planety przechodzą przez ich tarcze (tzw. metoda tranzytu). Pomysł został z ogromnym sukcesem zrealizowany w misji słynnego Kosmicznego Teleskopu Keplera, który pracował od 2009 do 2018 r. i odkrył ponad 3 tys. obcych planet.
Potem Kepler został zastąpiony sondą TESS, która wciąż pracuje i szuka obcych światów. Odkrywa się je właśnie albo metodą tranzytu (Kepler, TESS), albo mierzenia prędkości radialnej gwiazd (głównie teleskopy naziemne), a także metodą tzw. mikrosoczewkowania grawitacyjnego, zwłaszcza gdy planeta jest mała i można ją zidentyfikować tylko dzięki ugięciu światła, obiektu jaśniejącego za nią, przez co staje się lepiej widoczny.
Czytaj także: Teleskop, który zmieni wszystko?
Niezwykłe światy
Odkryto wiele światów niezwykłych, jak układ TRAPIST-1 leżący w odległości 40 lat świetlnych od nas w konstelacji Wodnika. To gwiazda i siedem planet. Jeśli chodzi o liczbę planet, układ ten jest bardzo podobny do Układu Słonecznego, w którym jest gwiazda i osiem planet (plus kilka karłowatych). Ale gwiazdy obu systemów istotnie różnią się masą, jasnością i wiekiem (zimny i mały, mający tylko 8 proc. masy naszego Słońca, czerwony karzeł TRAPIST-1 liczy zaledwie 500 mln lat, a nasze o wiele większe Słońce – ponad 4,5 mld lat), poza tym w odkrytym układzie TRAPIST-1 nie ma planet dużych ani olbrzymów typu jowiszowego. Wszystkie są porównywalne z Ziemią lub mniejsze od niej. Co najmniej trzy znajdują się w tzw. strefie ekologicznej, a więc sprzyjającej powstaniu życia. Odkryto też światy bardzo bliskie, np. planetę okrążającą najbliższą naszego Słońca gwiazdę, czyli Proximę Centauri (4,24 lat świetlnych od nas), lub przynależącą do oddalonej sześć lat świetlnych gwiazdy Barnarda. Czy gdzieś na tych planetach może istnieć życie?
„Moim zdaniem jest nieuniknione, że gdzieś znajdziemy jakieś życie – najprawdopodobniej prymitywne” – twierdzi prof. Wolszczan. Ścisły związek między chemią życia na Ziemi a chemią występującą w całym wszechświecie, a także odkrywanie rozpowszechnionych cząsteczek organicznych w kosmosie, sugeruje, że wykrycie samego życia jest tylko kwestią czasu.
Czytaj także: Prof. Aleksander Wolszczan o tym, czy jesteśmy sami we wszechświecie
Nigdy się tam nie dostaniemy
Każda z tych obcych planet jest odrębnym światem, jak nasz ziemski, jednak czy możemy patrzeć na nie z jakąś nadzieją na przyszłość? Poważnie myśleć np. o wyprawie na którąś z nich i o jej zasiedleniu? Niestety, raczej nie. A na pewno nie w dającej się przewidzieć przyszłości. W wywiadzie udzielonym wkrótce po otrzymaniu Nobla agencji AFP prof. Michel Mayor powiedział: „Jeśli mówimy o egzoplanetach, należy powiedzieć jasno: nigdy się tam nie dostaniemy. Te planety są dużo, dużo za daleko. Nawet w bardzo optymistycznym przypadku odkrycia planety przyjaznej dla życia w naszym bezpośrednim otoczeniu, w odległości, powiedzmy, kilkudziesięciu lat świetlnych, czyli niewielkiej, czas potrzebny, aby tam dotrzeć, jest za długi. Mówimy bowiem o setkach milionów dni lotu przy wykorzystaniu obecnie dostępnych technologii”.
Czytaj także: Kosmos 2022 – będzie się działo
3 mln 650 tys. dni to 10 tys. lat, a prof. Mayor mówi o setkach milionów. Nawet gdyby kiedyś udało się dokonać rewolucji technologicznej i radykalnie skrócić czas podróży kosmicznych, to sens ma tylko podróż do planety bliźniaczo podobnej do Ziemi. Niestety niełatwo taką znaleźć. Zdecydowana większość odkrywanych przez astronomów egzoplanet z różnych powodów w ogóle nie nadaje się do zamieszkania. Wielu badaczy obcych światów uważa więc, że nasz Układ Słoneczny ze swoimi planetami – przede wszystkim Ziemią – jest w kosmosie jeśli nie wyjątkiem, to układem raczej rzadkim.