i
i
“672-Cadez-naslov” — 2009/6/18 — 11:02 — page 1 — #1 i
i
i
i
i
i
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 11 (1983/1984)
Številka 4
Strani 164–168
Andrej Čadež:
ALI IMAJO TUDI DRUGE ZVEZDE SVOJE PLANE-
TNE SESTAVE
Ključne besede: astronomija.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/11/672-Cadez.pdf
c© 1984 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2009 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
ASTRONOMIJA
ALI IMAJO TUDI DRUGE ZVEZDE SVOJE PLANETNE SESTAVE?
Pred nedavnim so časo pi si poroča l i o od kri t ju novega pla netn ega se-
stava. Zaznal naj b i ga umetni sate l it IRAS, ki opazuje nebo v inf rarde-
č i svetlobi. Odkritje p lanetov drugih zvezd spada got ovo med najrazbur-
Ijivejša astronomska odkritja, zato je o nji h vredno izgubit i nekaj besed,
čeprav v strokovni literatur i še nismo zasledili poročila o tem, kaj na-
tančno so ugotovili iz pod atkov satelit a I RAS.
Vprašanje obstoja planetov v okolici d rugih zvezd je za ljud i pomemb-
no iz več razlogov . Želel i bi vedet i , ali so planet i ob ičajn i spremljevalci
zvezd ali pa je naše Sonce le ena redkih al i celo edina "s reč na " zvezda.
Kdaj v življenju zvezd nastanejo planetni sistemi in koli ko časa tra ja
razvoj planetov od začetkov zgoščevanja manjših kep do popol nom a lo-
čenih planetov? A li je ob ičajno, da imajo planetni sestavi drugih zvezd
prav tako številno članstvo, kot ga ima Osončje, itd .?
Na nobeno od teh vprašanj danes nimamo jasnega odgovora. Zaen-
krat vemo s precejšnjo gotovostjo, da im a razen Sonca tud i ena od naj-
bližjih zvezd - Barnardova zvezda - vsaj enega, morda pa dva planeta .
Njuni masi naj bi b ili približno tol ikšni , kot je masa Jupit ra - največje ­
ga planeta v Osončju. Iz podatkov o našem planet nem sestavu so astro-
nomi poskušal i zgraditi teorije o nastanku Oson č]a , ki naj b i b il e na
koncu uporabne tudi pri razl agi obstoja in nastanka drugih planetnih se-
stavov. Najbol j drzni si upajo ocenjevati število Zemlj i podobnih planetov
v naši Galaksiji in verjetnost, da na katerem od nj ih obstaj a tako al i
drugačno življenje . Take domneve so zanimive in gotovo vsaj načelno
pravilne. Vendar imajo prav tudi skeptiki , ki zatrjujejo, da bodo ocene
mogoče šele tedaj, ko bo zbranih več trdnih odgovorov na vprašanja o
pogostosti planetnih sestavov. V tej luči je morebitno od kritje še enega
planetnega sestava tako blizu Sonca res prava senzacija. Če bo od kr itje
dokončno pot rjeno, bo zelo tež ko trditi , da je nastanek planetnega se-
stava v okolici zvezde redek poj av. Mnenje večine se bo nagnilo v prid
domnevi, da so planet i pogo sti spreml jevalci zvezd.
. 164
Najprej si oglejmo zgodbo o prvem od kriva nju izven-sončnega planet-
nega sestava, ki sega skoraj petdeset let v preteklost. Razkriva nam, ka-
ko težko je zaznati planet celo v okolici najbližjih zvezd. Pokaže nam
tud i, na kako posreden način se morajo astronomi dokopati do svojih
podatkov.
Kratka ocena pokaže, da se nam planet i ne pokažejo kot majhne
svetle točkice, ki spremljajo zvezdo. Zamislimo si, da bi poskušal i po-
iskati Zemljo s planeta ene od najbližjih zvezd. Navidezna razdalja med
Soncem in Zemljo b i bila na tem planetu ravno tolikšna, kot je navide-
zna razdalja med glavico bucike in njeno konico, če jo opazujemo z
razda lje 10 km , to je pr ibližno od Ljubljane do vrha Krima. Razločiti
dva predmeta na razda lji dolžine bucike na oddaljenosti 10 km gotovo
ni prep ro sto , vendar to še ni poglavitna t ežava. Planet Zemlja , pa tud i
noben drug planet , ne seva last ne svetlobe, ampak samo odbija svetlobo
matične zvezde; sij Zemlje je tako mil ijardokrat šib kejši od sija Sonca.
Glavica bucike na Krimu, ki predstavlja Sonce, je torej m ilijardokrat
svet lejša od kon ice, ki predstavlja Zem ljo. Sonce bi lah ko predstavl jala
nekajvatna žarnica , Zemljo pa fosforescentna pika na urnem kazalcu . Ta-
ko bl ižnjih točk s tako razl i č n im sijem ne moremo zaznati z nobenim
te leskopom. Ostane nam le svet la pika , k i je slika zvezde.
Privzemimo, da ima zvezda planet in da oba krožita okrog skupnega
t ež i šč a . (V splošnem je treba upoštevati možnost, da se gibljeta planet in
zvezda po elipsah.) Če je a razd alja med zvezdo (Jf) in planetom, M je
masa planeta in M . masa zvezde, je polmer kroga, po katerem krožP
zvezda , enak r , = a. M pi (M . + Mp)' polmer ' kroga, po katerem kroži
planet pa je rp = a . M .!(M . + Mp )' Razdalja a je ponavadi nekaj astro-
nomskih enot (a .e . = razd a lja med Soncem in Zemljo; a .e. = 150 .106 km).
razmerje Mp /(M . + Mp) pa ima npr. za sistem Zemlja -Sonce vrednost
1/300000. Zaradi Zem lje naredi Sonce venem letu obhod po krogu s
polmerom 1 a.e .l300 000 = 200 km . Za sistem Jupiter - Sonce so števil-
ke nekoliko ugodnejše, ker je Jupiter oddaljen od Sonca za 5 ,2 a.e . in
je njegova masa le približno tisočkrat manjša od Sončeve. Krog, ki ga
opiše Sonce zaradi kroženja Jupitra venem Jupitrovem letu, to je v 11
letih in 315 dneh, ima tako polmer 5,2 a.e. /1000 = 780000 km. Če bi
mogl i z neke druge zvezde zelo natančno opazovati lego Sonca med dru-
gimi zvezdami, bi morda opazili, da opiše Sonce v slabih dvanajst ih let ih
krog spoimerom 780000 km . Tako bi lahko sklepali , da ima Sonce pla-
net, četudi Jupitra sploh ne bi videli. Tak način je imel v mislih astro-
nom van de Kamp, ko je leta 1938 začel opazovati 40 zvezd , najbližjih
Soncu. Seveda se je zavedal, da so njegove možnosti za uspeh razmeroma
pičle. Tako majhnih krogov , kot je tisti spoimerom 200 km, ki ga opi-
165
Ultra.
Infra. Vid na in Rtg.
o 10BK
'\ 107 K
10&K
'05K
106 IQd 10,0 10'; '0" lO'" 10 ' lO' : 10"
V frekvenca [Hz]
I ! ! I ! I I ! !
ME 10'
<,
7-" 10·J
o
c.=, 105
~ 10.7
rt j0 9 :
..... 10 '"
VI
~ 10 'J
~ 10' ~-
VI
10" .
10' .
10" L..L...Ll...<'---""~"__''_'__'__....L..._ __'__ll....:-....J...-.l:.....:......L...-.l_...I-__!..L_l.L_...u..~_'_.L.L....J
10'
še Sonce zaradi Zemlje, nikakor ne bi mogel opaziti v razdalj i nekajk rat
1013 km , ko likor so od nas oddaljene najb ližje zvezde. Upal je, da imajo
tud i druge zvezde planete z več jo maso in so planet i bolj daleč od mat i-
č ne zvezde, kot je Zemlja. Po pet indv ajsetih letih je bila van de Kampo-
va potrpežl jivost poplačana . Odkr il je, da Barnardova zvezda op isuje maj-
hne krožce, k i j ih je mogoč e pripisat i p lanetu al i celo dvema planetoma
s pr ib l ižno Jupit rovo maso. Od kr it je, ki je tako pom embno za astronom i-
jo, je pr išlo razm erom a neopazno, kot rezultat petindvajsetletnega trdega
dela .
Tu di odkr itje sat el it a IRA S je na podoben način posredn o kot van de
10.5r----:--,----,---.- ,----,-~-,-- ----~-----..___,
loj
lo"
10-;
7 107
. ~ 105
"tJ
~ lo j..
~
'" 10
S lika
o- 10Z lOJ 10'; 10 - 10 " 10' 3 10 { IQ" '
A va t o vn a d o t ž in a [cm]
Po razde li t ev svetl ost i segretega t elesa po fr ekv encah (V). Narisana je tud i skala va-
lovni h d ol žin (X), k i ustrezajo d anim frekvencam . Ve lj a namreč X = c !IJ, pri če­
mer je C hitro st svet lobe le = 3 . 108 m is) .
166
Kampovo. Satelit I RAS je opremljen s teleskopom , ki zaznava samo in -
fra rdečo svetlobo. To je svetloba, ki našim očem ni vidna in ima daljše
valovne dolžine kot vid na svetloba. Sl ika neba v infrardeč i svet lob i je
d rugačna kot v vidn i svet lob i. Vemo , da vsa segreta te lesa sevajo "svet -
lobo", to je elektromagnetno valovanje raz ličnih valovni h do lžin . Jožef
Stefan je ugotovil, da je moč , ki jo s sevanjem odda neko segreto telo ,
sorazmer na z njegovo površino in s četrto potenco absolu t ne t emper atu -
re. Max Planck pa je pokazal in utemelji l, kako je oddana svetloba po -
razdeljena po valovnih dolžinah, to je, kolikšen del je je na rad ijskem
področju , koliko na področju infrardeče svetlobe, ko liko na področju
vidne , ultravijo li čne svetlobe itd . Pokaza l je, da sevajo telesa s tempera-
turo nekaj t isoč stopinj velik del energije v področ ju vid ne svet lobe, pr i
še bolj vroč ih telesih je večina izsevane energije v obliki u l t ravi jo li čn e
svetlobe, hladnejša t elesa pa vidne svetlobe skora j ne odda jajo, ampak
oddaja jo v glavnem i nfrardečo svetlobo in radi jske valove. Res je, da od -
da vroče telo več infrardeče svet lobe kot enako vel iko hladn ejše t elo,
vendar je razl ika na i nf r a rd eč em pod ročj u veli ko manjša kot na vid nem
(glej sliko 1). Razli ka med svetlost jo v roči h in nekoliko hladnejših t eles
je zato v i nfra rd eči svet lobi veliko manjša kot v vidn i svetlobi. Zvezda
s temperaturo 10 000 K seva v vidnem pod ročju na enoto povr šin e 1040
krat v eč kot planet (np r. Zemlja) s temperaturo 300 K . (Pr i t em smo
zanemar il i sončno svetlobo, ki jo Zemlja odb ij a) . Tako je izjava, da Zem-
lja v vidnem področju ne seva last ne svetlobe, pop ol noma u p rav i č ena .
Drugače pa je v i n fra rd eč em področju. Planet seva na enoto površine
"samo" 47 ODO-krat manj kot zvezda. Ko ntrast med svetlost jo zvezde in
svetlost jo planeta je zato v infrardeč i svetl ob i bist veno manjši kot v vi-
dni svetlobi . Zato upamo, da bo mogoče v in f rard eči svet lobi videt i
vsaj nastajajoče pla netne sist eme bl ižnjih zvezd. T eoreti ki nam reč napo-
vedujejo, da so nastaj a joč i planet ni sistemi v oko lici zvezd razsežni in
zelo redki ob laki p lina s temperatu ro nekaj 100 K . Taki ob laki, ki vse-
bujejo gost ejše zamet ke plan etov, so razsežnejši od zvezde, zat o lah ko
sevajo v inf rardeči svetlobi samo nekol i ko manj kot zvezda.
Kaže, da so opazovanja pokazala nekaj take ga pri zvezdi Vega, ki je
od nas odd aljena pri b ližno 25 svetlobn ih let. Satel it I RAS je nam reč
zaznal, da je sli ka Vege (glej Preseko vo zvezdn o kart o in ast ronomske
efeme ride Naše nebo) v i nfra rdeči svetlobi zaznavno v eč j a kot v vidni
svetlobi . To pomeni, da so v okolici te zvezde razsežna pod roč ja , ki so
precej hladne jša kot sama zvezda, oddajajo pa vel i ko inf rardeče svetlobe.
Po teorijah o nastanku pla netnih sistemov skl epajo, da se bodo razsežni
ob laki h ladne snovi v ok ol ici Vege zgošč eva l i , tako da bo v daljni pr i-
hodn ost i nastal iz nji h planetni sestav, ki bo mo rda v nekaterih potezah
podoben našemu.
167
Na vpraknje. ali se bo rnorda v zelo odmaknjeni prihudnosti na pla- 
netih Vege razvllo iivljenje, moramo v skladu z danGnjirn rnanjem odgo- 
voriti niblno. Zvezda Vega je  rtamrer: pribliino stokrat svetlejsa od na- 
iiega Soma, njena masa pa je le priblifno Ririkrat veeja od SonCeve, Ve- 
mo, da mezda seva na raCun svoje mase. ce Vega, ki ima irtirikrat tolik- 
&no maso kot Sonce, porablja svujo maso 100-krat hitreje, bo njwno iiv- 
ljenje kar 25-krat krajfe od SanCevega. Po sedanjih predvidevanjih bo za- 
to Vega f ivela tako kat danes 3e h&jemu 400 milijonov 1M. Zamislimo 
si lahko, da nastaja iivljenje povsod po vesolju na podoben naein in tsr- 
ja pdoben Eas kot na Zernlji. Za rarvoj najpreprostejiih oblik tivljenja 
na Zernlji je bila potrebno vsaj milijardo let. Zacorej zakljuEimo, da pta- 
neti Vega ne bad0 imeli dwolj Casa, da bi se na njih ramile Eaprav ze- 
lo primitivne Zivljenjske oblike. 
Podatki o planetih Bernardove zvezde in planetih Vege so doslej edi- 
ni podatki o planetih izven Osoneja. Se vedno so zelo skopi in zru znan- 
stvene teorije ne povsem zadovoljivo preverjeni. Vendar pa mislim, da la- 
hko z optimizmom gledamo na mohosti dobivanja zanesljivejSih podat- 
kov o drugih planetnih sistemih, ki bodo skupaj s teoretienimi predvide- 
vanji krnalu dala jasnejSo sliko o verjetnem 5tevilu planetnih sistemov v 
naSi Galaksiji in v vesolju. S tern bomo dobili tudi zanesljivejge ocene 
o tern, koliko planetw v naSi Galaksiji b i  utegnilo biti naseljenih s tako 
ali drugaeno obliko 2ivUenja.