Գեռավոր աշխարհներ Արեգակնային համակարգից դուրս․ Ինչ պետք է իմանալ Էկզոմոլորակների մասին

Երբ մենք խոսում ենք մոլորակների մասին, ամենից հաճախ պատկերացնում ենք մեզ ծանոթ Մերկուրին, Վեներան, Երկիրը, Մարսը և գազային հսկաները: Բայց մեր Արեգակնային համակարգը միակ «ընտանիքը» չէ Տիեզերքում: Մեր մոլորակներն ունեն միլիարդավոր «զարմիկներ», որոնք պտտվում են այլ աստղերի շուրջ: Այս երկնային մարմինները կոչվում են էկզոմոլորակներ (կամ արտաարեգակնային մոլորակներ):

Էկզոմոլորակը մոլորակ է, որը պտտվում է ոչ թե Արեգակի, այլ մեկ այլ աստղի շուրջ: Դեռ բոլորովին վերջերս նման աշխարհների գոյությունը մնում էր միայն տեսական ենթադրություն: Առաջին էկզոմոլորակը հայտնաբերվել է 1990-ական թվականներին, իսկ այսօր դրանց թիվը գերազանցում է 5000-ը:

Ինչպես են գտնում էկզոմոլորակները

Հեռավոր աստղի մոտ մոլորակ հայտնաբերելը չափազանց դժվար է. այն շատ փոքր է աստղի համեմատությամբ և չի արձակում սեփական լույս: Աստղագետներն օգտագործում են մի քանի հնարամիտ մեթոդներ:

Տրանզիտի մեթոդը ամենաարդյունավետն է: Երբ մոլորակն անցնում է իր աստղի սկավառակի վրայով, այն փոքր-ինչ մթնեցնում է նրա լույսը: Դա նման է նրան, երբ վառվող լամպի առջևով վազող երեխան մի պահ նվազեցնում է պայծառությունը: Պայծառության անկման խորությամբ և պարբերականությամբ գիտնականները որոշում են մոլորակի չափսը և նրա տարվա տևողությունը:
Ռադիալ արագության մեթոդը (Դոպլերյան) արձանագրում է աստղի թեթև «դողը»: Մոլորակն իր ձգողականությամբ ստիպում է աստղին մի փոքր շարժվել ուղեծրով՝ ընդհանուր զանգվածների կենտրոնի շուրջ: Սա առաջացնում է սպեկտրալ գծերի պարբերական շեղում:
Գրավիտացիոն միկրոոսպնյակավորումն օգտագործվում է այն մոլորակների որոնման համար, որոնք կամ չունեն մայր աստղ, կամ գտնվում են շատ հեռու: Երբ մի աստղն անցնում է մյուսի առջևով, նրա ձգողականությունն ուժեղացնում է հեռավոր աստղի լույսը: Եթե առջևի աստղն ունի մոլորակ, այն ստեղծում է լրացուցիչ բնորոշ բռնկում:

Էկզոմոլորակների գլխավոր «որսորդները» դարձան տիեզերական աստղադիտակները: «Կեպլերը» (2009–2018) հայտնաբերեց ավելի քան 2600 մոլորակ, իսկ նրա հաջորդը՝ TESS-ը, շարունակում է աշխատանքը: Դրանց և վերգետնյա աստղադիտարանների շնորհիվ այսօր հաստատված է ավելի քան 5000 էկզոմոլորակ:

Էկզոմոլորակների հիմնական տիպերը

Էկզոմոլորակները զարմացնում են իրենց բազմազանությամբ: Հիմնական կատեգորիաներն են.

Գազային հսկաներ՝ Յուպիտերի չափսերով և ավելի մեծ հսկայական մոլորակներ: Դրանցից շատերը պատկանում են «տաք Յուպիտերների» դասին. դրանք գտնվում են իրենց աստղին շատ մոտ և շիկացած են մինչև հազարավոր աստիճաններ:
Սուպերերկրներ՝ Երկրից մեծ, բայց Նեպտունից փոքր քարքարոտ մոլորակներ: Անվանումը վերաբերում է միայն չափսին, այլ ոչ թե Երկրի հետ նմանությանը:
Նեպտունանման մոլորակներ՝ Նեպտունի չափսերով մարմիններ՝ ջրածնից և հելիումից կազմված խիտ մթնոլորտով: Այս տիպը շատ տարածված է Արեգակնային համակարգից դուրս, բայց բացակայում է դրա ներսում:
Երկրանման (terrestrial) մոլորակներ՝ մոտավորապես Երկրի չափսերով քարքարոտ աշխարհներ, որոնք կարող են ունենալ ջուր և մթնոլորտ:

Առանձնահատուկ խումբ են կազմում մոլորակ-վտարանդիները (rogue planets): Դրանք կապված չեն ոչ մի աստղի հետ և ազատ ճանապարհորդում են գալակտիկայով: 2021 թվականի գնահատականներով՝ միայն Ծիր Կաթինում դրանց թիվը կարող է լինել 70-ից մինչև 170 միլիարդ:

Բնակելի գոտիներ և կյանքի որոնումներ

Էկզոմոլորակների ուսումնասիրման գլխավոր նպատակներից մեկը այնպիսի աշխարհներ գտնելն է, որտեղ տեսականորեն հնարավոր է կյանքը: Դրա համար մոլորակը պետք է գտնվի իր աստղի բնակելի գոտում. ոչ շատ մոտ (որպեսզի ջուրը չգոլորշիանա) և ոչ շատ հեռու (որպեսզի չսառչի): Մոլորակը պետք է լինի նաև քարքարոտ, որպեսզի նրա վրա կարողանա գոյություն ունենալ պինդ մակերևույթ:

2020 թվականի գնահատականներով՝ միայն Ծիր Կաթինում կարող է լինել մինչև 300 միլիոն պոտենցիալ բնակելի մոլորակ: Սակայն մթնոլորտի և հեղուկ ջրի առկայությունը դեռևս հարցականի տակ է:

Հետազոտությունների ապագան

Ժամանակակից գործիքները թույլ են տալիս ոչ միայն գտնել մոլորակներ, այլև ուսումնասիրել դրանց մթնոլորտները: «Հաբլ» և հատկապես James Webb Space Telescope (JWST) աստղադիտակները վերլուծում են էկզոմոլորակների մթնոլորտի միջով անցնող լույսը (սպեկտրոսկոպիայի մեթոդ)՝ որոշելով դրանց քիմիական կազմը և ջերմաստիճանը:

Առաջիկա տարիներին կմեկնարկեն նոր առաքելություններ.

PLATO (ԵՏԱ, արձակումը մոտ 2026–2027 թթ.)՝ կուսումնասիրի մոլորակների ձևավորումը և կյանքի համար պայմանները:
ARIEL (2029)՝ մասնագիտացված է էկզոմոլորակների մթնոլորտների հետազոտման մեջ:

Ամենահետաքրքիր էկզոմոլորակները

51 Pegasi b (Dimidium)՝ Արեգակին նման աստղի մոտ հայտնաբերված առաջին էկզոմոլորակը (1995 թ.): Տաք Յուպիտեր, որն իր աստղի շուրջը պտտվում է ընդամենը 4 երկրային օրում:
Proxima Centauri b՝ մեզ ամենամոտ էկզոմոլորակը (4 լուսատարուց մի փոքր ավելի): Երկրանման մոլորակ Արեգակին ամենամոտ աստղի բնակելի գոտում:
Kepler-186f՝ բնակելի գոտում հայտնաբերված առաջին երկրանման մոլորակը (2014 թ.):
Kepler-452b՝ ամենաերկրանմաններից մեկը. չափսը, ուղեծրային պարբերությունը (385 օր) և աստղը նման են Արեգակին:
HD 189733b՝ վառ կապույտ գազային հսկա, որտեղ տեղում է հալված սիլիկատից «ապակե անձրև», իսկ քամիները փչում են մինչև 9000 կմ/ժ արագությամբ:
WASP-12b՝ ամենամութ և տաք աշխարհներից մեկը: Մոլորակը կլանում է ընկնող լույսի 94 %-ը և աստիճանաբար քայքայվում է իր աստղի կողմից:

Կարճ ասած

Էկզոմոլորակները Արեգակնային համակարգից դուրս գտնվող հազարավոր աշխարհներ են, որոնք բացահայտվել են տրանզիտի, ռադիալ արագության և միկրոոսպնյակավորման մեթոդների շնորհիվ: Դրանց թվում կան տաք Յուպիտերներ, սուպերերկրներ, նեպտունանման մոլորակներ և բնակելի գոտում գտնվող պոտենցիալ քարքարոտ աշխարհներ: Շնորհիվ Kepler, TESS և James Webb աստղադիտակների՝ մենք արդեն գիտենք ավելի քան 5000 նման մոլորակ և շարունակում ենք փնտրել գլխավոր հարցերի պատասխանները՝ որքանո՞վ է տիպիկ մեր Արեգակնային համակարգը և արդյոք կա՞ այլուր կյանք: Հաջորդ տասնամյակները խոստանում են դառնալ նոր աշխարհների բացահայտման ոսկեդար: