Maailmankaikkeus

Eksoplaneetat

Eksoplaneetta on planeetta aurinkokuntamme ulkopuolella. NASAn mukaan vahvistettuja on yli 6 000. Löytötavat, planeettatyypit ja suurin löydetty planeetta.

Eksoplaneetta on planeetta, joka kiertää jotakin muuta tähteä kuin Aurinkoa. NASAn määritelmän mukaan eksoplaneetta on mikä tahansa planeetta aurinkokuntamme ulkopuolella; useimmat kiertävät toista tähteä, mutta osa on vapaasti avaruudessa liikkuvia planeettoja. NASAn mukaan vahvistettuja eksoplaneettoja on yli 6 000, ja luku kasvaa jatkuvasti uusien havaintojen myötä.

NASAn mukaan eksoplaneettoja uskotaan olevan miljardeja ja Linnunradassa enemmän planeettoja kuin tähtiä. Lähin tunnettu eksoplaneetta on Proxima Centauri b, noin neljän valovuoden päässä. Keplerin 1 030 vahvistetusta planeetasta noin tusina on alle kaksi kertaa Maan kokoisia ja oman tähtensä asumiskelpoisella vyöhykkeellä.

Miten eksoplaneetat löydetään?

Eksoplaneetat löydetään yleensä epäsuorasti, koska tähden valo peittää planeetan. NASAn kuvaamat neljä menetelmää on koottu taulukkoon.

Menetelmä	Mitä havaitaan	Mitä menetelmällä löydetään
Transitiomenetelmä	tähden valon pieni himmeneminen, kun planeetta kulkee tähden editse	Kepler ja TESS etsivät planeettoja tällä tavalla
Radiaalinopeusmenetelmä	tähden heilahtelu, kun planeetan painovoima vetää sitä	ensimmäinen Auringon kaltaisen tähden planeetta 51 Pegasi b, monet kuumat Jupiterit
Suorakuvaus	planeetan oma valo	nuoret, kuumat jättiläisplaneetat
Mikrolinssi-ilmiö	kaukaisen tähden valon kirkastuminen, kun lähempi tähti kulkee sen editse	planeetta, joka lisää linssin kirkastukseen toisen piikin

Transitiomenetelmässä NASAn Kepler-teleskooppi tuijotti neljän vuoden ajan (tehtävä kesti vuosina 2009–2018) taivaanpalaa, jossa oli noin 150 000 tähteä, ja etsi tähtien valon himmenemiä. TESS, joka laukaistiin vuonna 2018, käyttää samaa menetelmää suurempien taivaanalueiden kartoittamiseen. Kun himmenemisen jaksoon yhdistetään tähden massa, voidaan laskea planeetan radan koko.

Radiaalinopeusmenetelmässä tähden valo “puristuu ja venyy” vuorotellen, kun tähti liikkuu kohti meitä ja poispäin planeetan painovoiman vaikutuksesta. Suorakuvauksessa tähden häikäisy pitää peittää, ja menetelmä toimii NASAn mukaan parhaiten nuorilla, kuumilla jättiläisplaneetoilla. Webb-teleskooppi otti suoran kuvan planeetasta HIP 65426 b, ja Keck-observatorio seurasi seitsemän vuoden ajan neljää HR 8799 -tähteä kiertävää planeettaa. Mikrolinssi-ilmiössä planeetta lisää toisen, pienemmän kirkastumispiikin. Maanpäälliset teleskoopit käyttävät sitä jo nyt. Avaruusteleskooppien muu työ on esitelty sivulla avaruusteleskoopit.

Milloin ensimmäiset eksoplaneetat löydettiin?

Ensimmäiset eksoplaneettahavainnot tehtiin vuonna 1992 pulsarin PSR B1257+12 ympäriltä. ESAn mukaan pulsarin pulssien ajoituksen poikkeamat paljastivat kaksi planeettaa, ja kolmas löytyi myöhemmin. NASAn mukaan pulsariplaneetat kiertävät räjähtäneen tähden jäännöstä. Tähdistä ja niiden räjähdyksistä kerrotaan sivuilla tähdet ja supernova.

Ensimmäinen Auringon kaltaisen tähden eksoplaneetta oli 51 Pegasi b. Michel Mayor ja Didier Queloz julkistivat löydön 6. lokakuuta 1995. Planeetan neljän vuorokauden kiertoaika yllätti tähtitieteilijät, koska se ei sopinut silloiseen käsitykseen planeettojen synnystä. Löydöstä myönnettiin vuoden 2019 fysiikan Nobel-palkinto.

Eksoplaneettatyypit

NASA jakaa eksoplaneetat neljään pääryhmään: kaasujättiläisiin, neptunusmaisiin planeettoihin, supermaapalloihin ja kivisiin planeettoihin.

Tyyppi	Koko ja koostumus	Huomio
Kaasujättiläinen	Saturnuksen tai Jupiterin kokoinen tai paljon suurempi, kaasua kiinteän ytimen päällä	kuumat Jupiterit kiertävät tähteään hyvin lähellä
Neptunusmainen	Neptunuksen tai Uranuksen kokoinen, vety- ja heliumvaltainen ilmakehä	minineptunukset ovat kooltaan Maan ja Neptunuksen välissä
Supermaapallo	noin 2–10 kertaa Maan massa, Neptunusta kevyempi	voi olla kaasua, kiveä tai molempia
Kivinen	Maan kokoinen tai pienempi, kiveä, silikaattia, vettä tai hiiltä	esimerkki on Proxima Centauri b

Supermaapalloiksi luetaan NASAn mukaan myös planeetat, joiden läpimitta on 1,5–2 kertaa Maan läpimitta. Aurinkokunnan omat planeetat esitellään sivulla planeetat järjestyksessä.

Mikä on suurin löydetty planeetta?

Suurin tunnettu eksoplaneetta säteen perusteella on HAT-P-67 b, jonka säde NASAn Exoplanet Archive -tietokannan mukaan on 2,14 kertaa Jupiterin säde. Eri analyysien tulokset vaihtelevat noin 2,02:sta 2,09:ään, joten tarkka luku ei ole varma. Sana “suurin” tarkoittaa tässä läpimittaa, ei massaa: NASAn mukaan kappaleet, joiden massa on noin 13–80 kertaa Jupiterin massa, ovat ruskeita kääpiöitä eivätkä planeettoja.

Jupiter on aurinkokunnan suurin planeetta. Sen tiedot löytyvät sivulta Jupiter.

Mitä planeettoja on? Mikä on aurinkokuntamme pienin planeetta?

Aurinkokunnassa on kahdeksan planeettaa, ja niiden lisäksi kääpiöplaneettoja. Aurinkokunnan pienin planeetta on Merkurius, jonka halkaisija on NASAn mukaan 4 879 kilometriä. Se on noin 1,4 kertaa Kuun halkaisijan kokoinen (laskettu Kuun halkaisijasta 3 475 km). Planeettojen erot ja järjestys selviävät sivulta planeetat järjestyksessä.

Eksoplaneettojen ominaisuuksia ei voi päätellä pelkästä koosta. Kun planeetan ilmakehän halutaan paljastavan, käytetään läpäisyspektroskopiaa: tähden valo, joka kulkee planeetan ilmakehän läpi, hajotetaan spektriksi, ja siitä nähdään, mitä molekyylejä ilmakehässä on. NASAn mukaan Webb-teleskoopissa on tähän spektrografeja, ja Hubble on havainnut sillä eksoplaneettojen ilmakehistä heliumia ja vesihöyryä. Esimerkki tutkitusta kivisestä planeetasta on Proxima Centauri b, jonka ESOn tutkijat löysivät lähimmän tähden asumiskelpoiselta vyöhykkeeltä ja jonka massa on NASAn mukaan Maan luokkaa.

Tähtijärjestelmien sijainnista galaksissamme kerrotaan sivulla Linnunrata.

Mikä on asumiskelpoinen vyöhyke?

Asumiskelpoinen vyöhyke on NASAn määritelmän mukaan etäisyys tähdestä, jolla kiertävän planeetan pinnalla voisi olla nestemäistä vettä. Vyöhykettä kutsutaan myös kultakutrivyöhykkeeksi. Nestemäinen vesi on elämälle sellaisena kuin sen tunnemme välttämätöntä, joten tutkijat etsivät planeettoja juuri tältä alueelta.

Vyöhykkeen paikka riippuu tähden koosta ja kirkkaudesta. NASAn mukaan vyöhyke on leveämpi kuumemmilla tähdillä, ja punaisten kääpiöiden vyöhykkeet ovat paljon kapeampia ja lähellä tähteä. Vyöhykkeellä oleminen ei vielä takaa vettä: NASAn mukaan Webbin alustavat tiedot viittaavat siihen, että TRAPPIST-1 d:llä ei ole ilmakehää. Punaisten kääpiöiden lähellä planeetat voivat altistua voimakkaalle röntgen- ja ultraviolettisäteilylle, ja tehokkaat purkaukset voivat steriloida planeettoja, erityisesti kun tähti on nuori.

Otos on myös vääristynyt. NASAn mukaan useimmat tunnetut Maan kokoiset planeetat on löydetty punaisten kääpiöiden ympäriltä, koska Auringon kaltaisten tähtien leveillä radoilla kiertävät Maan kokoiset planeetat ovat vaikeampia havaita. Tästä syystä tunnettujen planeettojen joukosta ei voi päätellä, mikä planeettatyyppi on yleisin.