Aprillis levis kulutulena teade, et 20,5 valgusaasta kaugusel Kaalude tähtkujus asuval tähel Gliese 581 on avastatud üsna Maa sarnane planeet. See sai nimeks Gliese 581 c, kus c tähendab, et sama tähe ümber on varem juba kaks planeeti leitud. Avastus tehti Euroopa Lõunaobservatooriumi filiaalis Tšiilis Atacama kõrbes paiknevas La Silla Observatooriumis, rühma juhiks oli Stephan Udry Genfi Observatooriumist.
Uue planeedi raadius on vaid poolteist korda suurem Maa raadiusest ning avastajad on hinnanud planeedi temperatuuriks 0-40 kraadi Celsiuse järgi, mis annab lootust, et planeedi pinnal leidub vedelat vett. Aga vesi teadagi on meie praeguste arusaamade kohaselt vältimatu elu alus.
Kas ka arukas elu?
Eksoplaneet - nii hakati kutsuma planeete, mis asuvad väljaspool Päikesesüsteemi - on seni avastatuist kõige väiksem, asudes oma ematähele 14 korda lähemal kui Maa Päikesele. Kepleri kolmandat seadust rakendades saame teada, et planeedi aasta kestab vaid 13 päeva. Kuigi Gliese 581 c ematäht on väiksem ja külmem kui meie Päike, asub avastatud planeet ematähe läheduse tõttu siiski eluks sobivate parameetritega piirkonnas. Juba vaibuma hakanud huvi eksoplaneetide vastu on taas süttinud, sest kui seal tõesti on elu, siis äkki on see arukas.
Natuke ajalugu
Tuhandeid aastaid on inimene endalt küsinud, kas Universumis on veel Päikesesüsteemi-taolisi planeedisüsteeme või on meie oma ainus. See ainukeseks olemine tundub väga kahtlane, sest Universumis on keskeltläbi miljard galaktikat ning igaühes oma miljard tähte. Seetõttu oleks loomulik eeldada, et paljud neist omavad planeedisüsteeme. Kui oletada, et neid süsteeme on 1020, lähtuda sellest, et Universum on 1010 aastat vana, ning eeldada, et need süsteemid tekivad ühtlase kiirusega, peaks Universumis sündima keskeltläbi miljon planeedisüsteemi tunnis.
On aga selge, et ega artikli alguses püstitatud küsimusele muidu vastust saa, kui tuleb otsima hakata. Esimese teadaoleva dokumenteeritud eksoplaneetide otsimise võttis ette Hollandi teadlane Christian Huygens (1629-1695) 17. sajandi lõpupoole. Esimesed teated eksoplaneetide kohta ilmusid 20. sajandi keskel, mil tema kaasmaalane astronoom Peter van de Kamp uuris Barnardi tähe omaliikumist. Ta leidis, et selle tähe liikumises on märgata teatud võbelemist. Pärast rehkendusi jõudis ta järeldusele, et võbelemise põhjustab ekstsentrilisel orbiidil ümber ematähe tiirlev planeet massiga umbes 1,6 Jupiteri massi. Järgmise paari aastakümne jooksul täpsustas van de Kamp oma rehkendusi ja sai tulemuseks, et ümber Barnardi tähe liigub hoopis ringikujulistel orbiitidel kaks planeeti massidega 0,7 ja 0,5 Jupiteri massi. Need avastused ei leidnud kinnitust, kuid mitte sellepärast, et keegi ei proovinud. Lihtsalt teised leidsid, et võbelemist olid põhjustanud vead van de Kampi vaatlusmeetodis.
Peter van de Kamp suri 1995. aastal 94-aastaselt, olles ikka kindel oma avastuses. Loomulikult on kõige tähtsam teha kindlaks eksoplaneetide olemasolu otseste astronoomiliste vaatluste teel. Viimastel kümnenditel on astronoomiline vaatlustehnika nii palju täiustunud, et kõne alla tuli nende avastamine kaudsete meetodite abil.
Esimest korda publitseeriti eksoplaneetide avastamine 1989. aastal, kui HD 114762 ja Alrai (γ Cephei) radiaalkiiruste variatsioone seletati pruuni kääbuse massist väiksema massiga kahe tähe või hiidplaneedi (11 MJja 2-3 MJ, kus MJ on Jupiteri mass) gravitatsiooniliste häirituste mõjuga. Alrai oli olnud aasta varem ühe artikli objekt, kuid planetaarse kaaslase küsimus oli jäetud lahtiseks. Järgnev töö 1992. aastal näitas siiski, et Alrai juures planeete ikkagi ei ole ning HD 114672 planeedi olemasolu ei saanud täit kinnitust.
USA-s töötav Poola astronoom Aleksander Wolszczan väidab, et tema avastas esimesed eksoplaneedid 1992. aastal. Need tiirlesid pulsari PSR 1257+12 ümber. See väide leidis hiljem ka kinnitust. Arvatakse, et need eksoplaneedid on tekkinud pulsari sünnitatud supernoova ebaharilikest jäänustest, planeetide moodustumise teise raundi ajal, või on need hiidplaneetide tuumad, mille supernoova plahvatus paljaks pühkis ja mis hiljem spiraleerusid praegustele orbiitidele.
1990. aastate lõpus algas tõeline eksoplaneetide avastamise buum. See osutus võimalikuks tänu parematele teleskoopidele ja tahkisvastuvõtjatele koos arvutil baseeruva pilditöötlusega.
Esimesest kindlast eksoplaneedist peajada tähe ümber teatati 6. oktoobril 1995, mil Genfi Ülikooli teadlased Michel Mayor ja Didier Queloz leidsid selle 51 Pegasi ümber tiirlemas. Sellest ajast on eksoplaneete avastatud kümneid ja kümneid ning kinnitatud ka algsed väited avastamise kohta. Palju eksoplaneete on avastanud Geofrey Marcy California Ülikooli Licki ja Kecki Observatooriumis. Esimese planeedisüsteemina avastati υ Andromedae. Enamik nendest planeetidest on väga elliptiliste orbiitidega. Kõik nad on hästi massiivsed ja enamasti suuremad kui Jupiter.
2004. aasta keskpaigaks oli leitud peajada tähtede ümber 108 planeedisüsteemi, mis sisaldasid 152 tuntud planeeti. Juulis 2004 teatati, et Hubble'i kosmoseteleskoop avastas senisele lisaks veel sada planeeti, kuid nende olemasolu pole seni kinnitatud.
Mõned tähelepanuväärsed eksoplaneedid
1992. aastal publitseerisidki seesama Aleksander Wolszczan koos USA astronoomi Dale Frailiga ajakirjas Nature oma vaatluste tulemused, näidates, et pulsari PSR B1257+12 ümber tiirleb planeet. Selle millisekundpulsari oli Wolszczan avastanud 1990 Arecibo Raadioobservatooriumis. See oli esimene eksoplaneet, mille olemasolu kinnitati. Esimene peajada tähe - 51 Pegasi B - ümber tiirlev planeet avastati (ja hiljem kinnitati), nagu juba öeldud, 1995. aastal.
Esimene mikroläätseefektiga eksoplaneet asub kvasari Q0957+561 ümber, selle leidis Rudy E. Schild Harvardi-Smithsoni Astrofüüsikakeskuses USA-s. Mainitud efekt ilmneb siis, kui tähe ja planeedi raskusväli suurendab kaugel nende taga asuva tähe näivat heledust. Et efekt toimiks, peavad nii täht kui ka planeet minema mõlemad täpselt kauge taustatähe eest läbi. Kuna sellised juhtumid on haruldased, tuleb pidevalt seirata suurt hulka kaugeid tähti, et avastada planeete mõistliku kiirusega. Avastus viis vastuolulisele ja kontrollimata spekulatsioonile, et kolmekordse Maa massiga planeet asub tundmatus mikroläätsena mõjuvas galaktikas just kvasari ja Maa vahel. See oleks olnud kaugeim eksoplaneet, punanihkega 0,39 ehk 2,4 gigaparseki kaugusel, juhul kui tulemust oleks kinnitatud.
1999. aastal tabati esmakordselt eksoplaneet, mida nähti varjutamas ematähte HD 209458. Ning 2001. aastal teatasid Hubble'i kosmoseteleskoopi kasutanud astronoomid juba täie veendumusega, et nad tegid kindlaks sellesama HD 209458 ümber tiirleval planeedil ka atmosfääri. Nüüd on kõnealune planeet tuntud kui HD 209458 b ja teda kutsutakse ka Osiriseks. Samal aastal leiti täht, millel olid ühe või enama planeedi jäänused täheatmosfääri sees, ilmselt oli planeet enamjaolt aurustunud. Nii oletataksegi, et võib-olla leidub planeete, mis tiirlevad nii lähedal ematähele, et enamik nende massist on kuumuse käes juba aurustunud. Ajutiselt anti sellistele planeetidele nimeks Ktonose planeedid (kr ktonos - tappev).
10. juulil 2003 avastasid Hubble'i kosmoseteleskoobi informatsiooni kasutanud astronoomid vanima eksoplaneedi. Sellele anti nimeks Metuusala, piiblist tuntud väga vanaks elanud inimese järgi. Metuusala asub meist 5600 valgusaasta kaugusel, massi on tal kahe Jupiteri jagu ning tema vanuseks on hinnatud 13 miljardit aastat. Planeet asub kerasparves M4 Skorpioni tähtkujus.
15. aprillil 2004 teatas mitu meeskonda kolme eksoplaneedi avastamisest. Üks neist on meist 17 000 valgusaastat eemal, kolm korda kaugemal kui ükski varem avastatud planeet. Kasutati jällegi mikroläätseefekti, kusjuures taustatäht asub 24 000 valgusaasta kaugusel. Uue eksoplaneedi massiks on hinnatud poolteist Jupiteri massi ja see paistab olevat samuti gaasiline. Planeet tiirleb ematähe ümber 3 astronoomilise ühiku (aü) kaugusel. Võrdluseks - Jupiter asub näiteks 5,2 aü kaugusel Päikesest.
Samal päeval teatasid Genfi Observatooriumi eksoplaneedikütid kahe hiidplaneedi avastamisest varjutusmeetodil. Mõlemat umbes Jupiteri massiga planeeti hakati kutsuma "kuumadeks Jupiterideks", kuid tiirlemisperiood on neil vaid kaks päeva. Nii lähedal on nad tähele.
Augustis 2004 avastati Euroopa Lõunaobservatooriumi spektrograafiga HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) planeet, mille mass on umbes14 Maa massi, tiirlemas µ Arae ümber. See on kergeim avastatud eksoplaneet peajada tähe ümber ja võib-olla esimene Maa-tüüpi planeet. Samas kuus leiti varjutusmeetodil 10 cm (!) teleskoobiga planeet, mis oli esimene nn TrES (Trans-Atlantic Exoplanet Survey) ülevaates ja mis tiirleb tähe GSC 02652-01324 ümber. Avastust kinnitas Kecki teleskoop. Meeskonda juhtisid David Charbonneau (CfA/Caltech), Timothy Brown Atmosfääriuuringute Rahvuslikust Keskusest (NCAR ehk National Center for Atmospheric Research) ja Edward Dunham Lowelli Observatooriumist.
10. septembril 2004 teatas Euroopa ja USA astronoomide meeskond, et nad on esmakordselt vaadelnud optiliselt eksoplaneeti, mis tiirleb pruuni kääbuse 2M1207 ümber, 230 valgusaastat meist eemal. Selle planeedi spekter näitab vee olemasolu. Ka teised karakteristikud kinnitavad, et tegu on planeediga, kuid vaja on veel vaatlusi, et kindlaks teha, kas planeet ikka tiirleb selle tähe ümber, mida pildistati. Planeet arvatakse olevat noor gaashiid massiga viis Jupiteri massi ja orbitaalraadiusega 55 aü. See on ematähest seni kõige kaugemal leitud planeet.
Aprillis 2005 sai Euroopa meeskond esimese eksoplaneedi otsekujutise. Planeet asub peajada tähe GQ Lupi juures 400 valgusaasta kaugusel meist. Selle orbitaalraadius on umbes 100 aü.
CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) saatis koos paljude teiste riikidega 27. detsembril 2006. aastal polaarorbiidile 896 kilomeetri kõrgusele observatooriumi COROT (COnvection, ROtation and planetary Transit), mis on varustatud afokaalse teleskoobi ja nelja CCD (2048×2048) detektoriga. Vaatlustel on kaks põhieesmärki: tähtede seismoloogia uurimine ja Maa-sarnaste eksoplaneetide avastamine. Ning juba on käes ka esimesed tulemused: 3. mail 2007 avastati selle teleskoobiga esimene eksoplaneet. Tõestuseks sellele, et eksoplaneedid on väga kuum teema, on 11. mail 2007 Spitzeri kosmoseteleskoobiga avastatud Saturnist massiivsem eksoplaneet, mille temperatuur pidavat olema umbes 2000 oC.
Tulevikuperspektiiv
Seisuga 18. mai 2007 on meil teada 209 eksoplaneeti. See on innustanud astronoome üha ulatuslikumatele avastuskampaaniatele. Üks niisuguseid võimalusi avaneb astronoomiaobservatooriumiga SIM Planet Quest, mis plaanitakse orbiidile lennutada 2011. aastal ja mille ülesandeks on määrata tähtede positsioonid ja kaugused mitusada korda täpsemalt kui seni - kuni ühe mikrokaaresekundini. See täpsus võimaldab määrata tähtede kaugused Galaktikas ning sondeerida lähemal asuvaid tähti Maa-suurusega planeetide esinemise suhtes.
Läbimurre saab võimalikuks seetõttu, et SIM kasutab optilist interferomeetriat. Pioneer sel alal oli Albert Michelson (1852-1931), kes sai esimese ameeriklasena Nobeli preemia füüsikas 1907. aastal. Optiline interferomeetria saab oma koguvõimsuse rakendada väljaspool Maa atmosfääri segavat mõju. SIM-i baasjoone pikkuseks on vaid 10 meetrit ja teleskoopide apertuur 30 sentimeetrit. SIM Planet Questi missioon kestab viis aastat. Selle projektiga võistleb GAIA (kr - Maa), mis planeerib mõõta miljardi tähe positsiooni samuti ühe mikrokaaresekundi täpsusega. Kui plaan teoks saab, võib GAIA avastada 25 000 Jupiteri massiga planeeti 200 parseki raadiuses. Rõõmustav on siinkohal mainida, et nimetatud uuringutes osalevad ka Tõravere astronoomid.
Euroopa Kosmoseagentuuris on vaatluse all veel projekt IRSI (Infrared Space Interferometer), mis koosneb viiest 1,5-meetrise peegliga teleskoobist ja mis lastakse umbes viie astronoomilise ühiku kaugusele, et vältida Päikesesüsteemi sodiaagivalguse segavat mõju.
On selge, et uusi eksoplaneete avastatakse lähemal ajal kümneid kui mitte sadu, ning meie arusaam Päikesesüsteemi tekkimisest ja arengust muutub senisest veelgi täpsemaks.
LOE VEEL
http://www.hao.ucar.edu/public/research/stare/stare.html
http://www.mpifr-bonn.mpg.de/berlin04/presentations/perryman.pdf
TÕNU VIIK (1939) on lõpetanud Tartu Ülikooli astronoomina 1963. aastal. Ta on töötanud pidevalt Tartu Observatooriumis, olles aastail 1985-1999 selle direktor. Praegu samas vanemteadur, samuti loeb Tartu Ülikoolis astrofüüsika kursuseid. Uurinud kiirguse hajumist planeetide ja tähtede atmosfääris, astronoomiadoktor 1991. Rahvusvahelise Astronoomialiidu liige.
