Jak astronomowie znajdują egzoplanety i oceniają, które z nich mogłyby wspierać życie

Potwierdzenie istnienia planety wokół odległej gwiazdy prawie zawsze wymaga dowodów pośrednich, ponieważ blask gwiazdy przytłacza słabe światło samej planety. Oddział naukowy NASA wymienia cztery główne techniki detekcji będące w użyciu: metodę tranzytu, prędkość radialną, mikrosoczewkowanie grawitacyjne i obrazowanie bezpośrednie, z których każda nadaje się do planet różnych typów i odległości.

Cztery sposoby na znalezienie planety, której nie możesz zobaczyć

Metoda tranzytu szuka małego, regularnego spadku jasności gwiazdy, gdy planeta przechodzi przed nią. Kosmiczny Teleskop Keplera NASA, który pracował od 2009 do 2018 r., obserwował około 150 000 gwiazd w jednym obszarze nieba przez cztery lata, używając tej techniki; satelita NASA do badania egzoplanet tranzytu (TESS) kontynuował to podejście od jego uruchomienia w 2018 r. i, na dzień począwszy od początku października 2026 r., przyczynił się do potwierdzenia ponad 1000 planet, zgodnie z NASA Exoplanet Archive, prowadzonym przez IPAC Caltech.

Prędkość radialna, czasami nazywana metodą wahań, mierzy niewielkie przesunięcia w spektrum światła gwiazdy spowodowane grawitacyjnym oddziaływaniem orbitującej planety. NASA zauważa, że ta technika ujawniła pierwszą potwierdzoną egzoplanetę wokół gwiazdy podobnej do Słońca, 51 Pegasi b, w 1995 roku.

Mikrosoczewkowanie grawitacyjne opiera się na przewidywaniu Einsteina, że grawitacja zakrzywia światło: gdy gwiazda z planetą przechodzi przed bardziej odległą gwiazdą tła, system na pierwszym planie krótko wzmacnia światło gwiazdy tła w charakterystycznym wzorze. Planowany Kosmiczny Teleskop imienia Nancy Grace Roman NASA jest zaprojektowany do wykorzystania tej metody w celu znalezienia planet znajdujących się daleko od swoich gwiazd.

Obrazowanie bezpośrednie przechwytuje światło samej planety, a nie wnioskuje jej obecność na podstawie wpływów na światło gwiazdy. Działa głównie dla młodych, samoświetlnych gazowych gigantów znajdujących się daleko od swoich gwiazd; NASA przytacza bezpośredni obraz HIP 65426 b uzyskany przez Kosmiczny Teleskop imienia Jamesa Webba w kilku podczerwonych długościach fal jako niedawny przykład.

Strefa zamieszkaalna: konieczna, ale niewystarczająca

Po potwierdzeniu planety naukowcy sprawdzają, czy znajduje się ona w strefie zamieszkanej swojej gwiazdy — zakresie odległości orbitalnych, gdzie temperatury powierzchni mogłyby pozwolić na występowanie wody w stanie ciekłym, przy odpowiednim ciśnieniu atmosferycznym. NASA opisuje to jako zmienne w zależności od gwiazdy: gorętsze gwiazdy mają szersze, bardziej oddalone strefy zamieszkane, podczas gdy małe, słabe karły czerwone mają wąskie strefy blisko siebie.

Bycie w strefie zamieszkanej nie gwarantuje zamieszkaności. NASA wskazuje na TRAPPIST-1, system karła czerwonego z siedmioma skalistymi planetami rozmiarów Ziemi, kilka w jego strefie zamieszkanej; obserwacje Kosmicznego Teleskopu imienia Jamesa Webba, niemniej jednak, wskazują, że TRAPPIST-1 d pozornie nie posiada wykrywalnej atmosfery, co NASA w swoich własnych materiałach przytacza jako dowód, że sama odległość orbitalna nie wystarczy. Typ gwiazdy również ma znaczenie: NASA zauważa, że planety wokół karłów czerwonych typu M, najpospolitszych gwiazd w galaktyce, napotykają podwyższone promieniowanie rentgenowskie i ultrafioletowe, które mogą obnażać atmosfery, podczas gdy gwiazdy typu K są uważane przez niektórych naukowców za oferujące dłużej żyjące, bardziej stabilne warunki.

Odczytywanie atmosfer: problem biosygnatur

W przypadku planet przechodzących przed swoją gwiazdą, astronomowie mogą używać spektroskopii transmisyjnej: światło gwiazdy przechodzące przez atmosferę planety podczas tranzytu jest pochłaniane na określonych długościach fali przez określone gazy, tworząc wzór spektralny, który naukowcy porównują do kodu kreskowego.

Planeta ponieptuńska K2-18b ilustruje, jak bardzo mogą być kwestionowane te odczyty. Zespół kierowany przez Nikkua Madhusudana z Uniwersytetu Cambridge po raz pierwszy raportował słaby, niskiego zaufania hint dimetylsiarczku (DMS) — gazu wytwarzanego głównie przez życie morskie na Ziemi — za pomocą instrumentów NIRISS i NIRSpec teleskopu Webba w 2023 roku, zgodnie z EarthSky. W 2025 roku ten sam zespół raportował statystycznie silniejszy sygnał DMS lub powiązanego związku dimetylodisiarczku, za pomocą instrumentu MIRI teleskopu Webba, który obejmuje inny zakres długości fali niż wcześniejsze obserwacje, zgodnie z EarthSky.

Twierdzenie spotkało się ze szybkim sprzeciwem. Planetolog Sarah Hörst i badacze egzoplanet Chris Lintott i Ryan MacDonald argumentowali, że DMS może powstać poprzez niebiologiczną chemię i że jedna cząsteczka nie może ustalić życia, raportowała EarthSky. Sám Madhusudhan powiedział, że naukowcy muszą pozostać "głęboko sceptyczni" w stosunku do swoich własnych wyników, zgodnie z EarthSky.

Co dalej

Misja PLATO Europejskiej Agencji Kosmicznej, zbudowana przy wkładzie niemieckiego krajowego centrum badań lotniczych DLR, ma być uruchomiona w końcu 2026 roku na rakiecie Ariane 6 do punktu Lagrange'a Słońca-Ziemi około 1,5 miliona kilometrów od Ziemi. PLATO będzie używać 26 kamer do monitorowania co najmniej 200 000 gwiazd w poszukiwaniu tranzytu planet skalisto rozmiarów Ziemi wokół gwiazd podobnych do Słońca, w szczególności celując w światach rozmiarów Ziemi w ich strefach zamieszkanych, zgodnie z DLR.

Na dzień 8 października 2026 r. NASA Exoplanet Archive wymieniła 6445 potwierdzonych egzoplanet; aktualizacja z tego tygodnia również oznaczała punkt, w którym dane samej misji TESS NASA przyczyniły się do potwierdzenia ponad 1000 planet, zgodnie z archiwum prowadzonym przez IPAC Caltech.