Liczba potwierdzonych planet poza naszym Układem Słonecznym, znanych jako egzoplanety, osiągnęła nowy, imponujący kamień milowy wynoszący 6000, ogłosiła NASA. Ta liczba, która jest nieustannie aktualizowana w Archiwum Egzoplanet NASA, stanowi kulminację dziesięcioleci niestrudzonych badań i postępu technologicznego, całkowicie zmieniając nasze pojmowanie wszechświata i naszego w nim miejsca. Należy zauważyć, że nie istnieje jedna, konkretna planeta nosząca tytuł "sześciotysięcznej", lecz jest to ciągły proces potwierdzania odkryć przez naukowców na całym świecie. Archiwum to, które skrupulatnie śledzi każde nowe odkrycie, jest prowadzone przez Instytut Naukowy Egzoplanet NASA (NExScI), mieszczący się w centrum IPAC Caltech w Pasadenie w Kalifornii.

Oprócz 6000 potwierdzonych światów, w kolejce do weryfikacji czeka jeszcze ponad 8000 potencjalnych kandydatów, co wskazuje, że dopiero zaledwie drasnęliśmy powierzchnię w katalogowaniu planetarnego bogactwa naszej galaktyki. Te osiągnięcia podkreślają przyspieszone tempo odkryć, szczególnie w ostatniej dekadzie, i kładą podwaliny pod odpowiedź na jedno z najgłębszych pytań ludzkości: czy jesteśmy sami we wszechświecie?

Kamień milowy w badaniach kosmosu

Shawn Domagal-Goldman, pełniący obowiązki dyrektora Wydziału Astrofizyki w siedzibie NASA w Waszyngtonie, podkreśla, że ten kamień milowy symbolizuje dziesięciolecia kosmicznych badań prowadzonych przez teleskopy kosmiczne NASA. "To badania, które fundamentalnie zmieniły sposób, w jaki ludzkość patrzy na nocne niebo" - powiedział. "Krok po kroku, od samego odkrycia po szczegółową charakterystykę, misje NASA zbudowały fundament pod rozwiązanie fundamentalnego pytania. Teraz, z nadchodzącymi misjami, takimi jak Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman i przyszłe Obserwatorium Światów Nadających się do Życia, Ameryka poprowadzi następny gigantyczny skok – badanie światów podobnych do naszego wokół gwiazd podobnych do naszego Słońca. To obietnica odkryć, która nas wszystkich jednoczy."

Ten sukces przypada dokładnie 30 lat po odkryciu pierwszej egzoplanety wokół gwiazdy podobnej do Słońca w 1995 roku. Chociaż już wcześniej, na początku lat dziewięćdziesiątych, zidentyfikowano planety wokół pulsarów – pozostałości po gwiazdach, które wypaliły swoje paliwo – odkrycie z 1995 roku zapoczątkowało prawdziwą rewolucję. Mimo że naukowcy szacują, iż tylko w naszej galaktyce, Drodze Mlecznej, znajdują się miliardy planet, ich odnalezienie i potwierdzenie pozostaje niezwykle wymagającym zadaniem.

Różnorodność światów: Więcej, niż mogliśmy sobie wyobrazić

W miarę wzrostu liczby znanych egzoplanet, naukowcy uzyskują coraz lepszy wgląd w ogólną populację planet w galaktyce i mogą ją porównać z naszym "kosmicznym sąsiedztwem". Na przykład, podczas gdy nasz Układ Słoneczny ma mniej więcej równą liczbę planet skalistych i gazowych olbrzymów, wydaje się, że planety skaliste są statystycznie znacznie częstsze we wszechświecie. Ale to, co najbardziej fascynuje, to niesamowita różnorodność typów planetarnych, które nie mają odpowiednika w naszym systemie.

Odkryto światy, które przeczą naszej intuicji. Istnieją tak zwane "gorące Jowisze", gazowe olbrzymy wielkości Jowisza, które krążą wokół swoich gwiazd w odległościach mniejszych niż Merkury od Słońca, a ich rok trwa zaledwie kilka ziemskich dni. Znaleziono planety, które krążą jednocześnie wokół dwóch gwiazd, jak Tatooine z "Gwiezdnych wojen", ale także planety, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy – tak zwane planety samotne (rogue planets) – które samotnie wędrują przez zimną ciemność przestrzeni międzygwiezdnej. Odkryto światy pokryte oceanami lawy, planety o gęstości styropianu oraz takie, których chmury składają się z klejnotów, takich jak rubiny i szafiry.

"Każdy z różnych typów planet, które odkrywamy, dostarcza nam informacji o warunkach, w jakich mogą powstawać planety, i ostatecznie, jak powszechne mogą być planety takie jak Ziemia i gdzie powinniśmy ich szukać", wyjaśnia Dawn Gelino, szefowa Programu Badań Egzoplanet NASA (ExEP). "Jeśli chcemy dowiedzieć się, czy jesteśmy sami we wszechświecie, cała ta wiedza ma kluczowe znaczenie."

Metody polowania na planety: Jak naukowcy "widzą" niewidzialne

Odnajdywanie tych odległych światów wymaga wyjątkowej pomysłowości, ponieważ egzoplanety są niewiarygodnie małe i słabe w porównaniu z blaskiem swoich gwiazd macierzystych. Dotychczas bezpośrednio sfotografowano mniej niż 100 egzoplanet, ponieważ większość ginie w blasku światła gwiazdy. Dlatego naukowcy polegają na kilku genialnych pośrednich metodach detekcji.

• Metoda tranzytu: Jest to dotychczas najwydajniejsza metoda, odpowiedzialna za tysiące odkryć. Astronomowie monitorują jasność gwiazdy i szukają maleńkich, okresowych pociemnień. Do pociemnienia dochodzi, gdy planeta z naszej perspektywy przechodzi przed swoją gwiazdą, blokując ułamek jej światła. Misje takie jak legendarny teleskop Kepler i jego następca TESS specjalizują się w tej metodzie.


• Metoda prędkości radialnej (spektroskopia dopplerowska): Ta metoda nie obserwuje planety, lecz jej wpływ na gwiazdę. Gdy planeta krąży, jej grawitacja powoduje, że gwiazda lekko się "chwieje". To chwianie powoduje zmiany w kolorze światła gwiazdy (efekt Dopplera), które mogą wykryć czułe instrumenty na Ziemi.


• Mikrosoczewkowanie grawitacyjne: Ta technika wykorzystuje zjawisko przewidziane przez ogólną teorię względności Einsteina. Kiedy jedna gwiazda przechodzi przed inną, odleglejszą gwiazdą, jej pole grawitacyjne działa jak soczewka, zaginając i wzmacniając światło gwiazdy w tle. Jeśli gwiazda-soczewka ma planetę, jej własna grawitacja stworzy dodatkowy, krótszy błysk we wzmocnieniu światła.


• Astrometria: Jest to precyzyjny pomiar pozycji gwiazdy na niebie. Jeśli gwiazda ma planetę, spowoduje ona maleńkie, ale mierzalne przesunięcie gwiazdy w jej ruchu po niebie.

Ponieważ sygnały mogą być również powodowane przez inne zjawiska, każdy kandydat na egzoplanetę musi przejść rygorystyczny proces potwierdzenia, często z wykorzystaniem dodatkowych teleskopów i metod, co może zająć trochę czasu. Dlatego w Archiwum Egzoplanet NASA znajduje się długa lista kandydatów. "Naprawdę potrzebujemy współpracy całej społeczności, jeśli chcemy zmaksymalizować nasze inwestycje w misje, które produkują kandydatów na egzoplanety", mówi Aurora Kesseli z NExScI.

Przyszłość badań: W poszukiwaniu drugiej Ziemi

Tempo odkrywania egzoplanet wzrosło wykładniczo (archiwum osiągnęło 5000 potwierdzonych planet zaledwie trzy lata temu) i oczekuje się, że ten trend będzie kontynuowany. Naukowcy z niecierpliwością oczekują tysięcy nowych kandydatów z misji Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), a także z nadchodzącego Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman. Roman odkryje tysiące nowych egzoplanet, głównie za pomocą techniki mikrosoczewkowania grawitacyjnego.

W NASA przyszłość nauki o egzoplanetach koncentruje się na znajdowaniu planet skalistych podobnych do Ziemi i badaniu ich atmosfer w poszukiwaniu biosygnatur – wszelkich znaków, pierwiastków, cząsteczek lub cech, które mogłyby służyć jako dowód na istnienie przeszłego lub obecnego życia. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA już przeanalizował skład chemiczny atmosfer ponad 100 egzoplanet, dostarczając niesamowitych wglądów. Jednak badanie atmosfer planet o rozmiarze i temperaturze Ziemi będzie wymagało nowej generacji technologii.

Głównym wyzwaniem jest oddzielenie słabego światła planety od oślepiającego blasku jej gwiazdy. Na przykład Słońce jest około 10 miliardów razy jaśniejsze od Ziemi, co byłoby więcej niż wystarczające, aby całkowicie ukryć światło naszej planety przed odległym obserwatorem.

Teleskop Roman będzie wyposażony w instrument demonstracyjny o nazwie Roman Coronagraph, który przetestuje nowe technologie blokowania światła gwiazdy, aby umożliwić fotografowanie słabych planet. Wraz z postępem w technologii koronografu, NASA rozwija koncepcję przyszłej misji, obecnie nazywanej Habitable Worlds Observatory (HWO), której głównym celem będzie właśnie to: bezpośrednie fotografowanie planet podobnych do Ziemi i analizowanie ich atmosfer w poszukiwaniu oznak życia.