Myślę

Nauka szukania planet w weekend


  • 5
Planeta Upsilon Andromedae d - wizja artystyczna (Fot. Wikipedia/Lucianomendez)

Planeta Upsilon Andromedae d – wizja artystyczna (Fot. Wikipedia/Lucianomendez)

Poszukiwacz planet to nowe zajęcie. Z dwoma odkryciami tygodniowo dopiero zaczynamy rysować mapę otaczających nas systemów, nie jest więc za późno, abyś i Ty dołączył do tej rewolucji.

Orbitalne teleskopy tanieją

Do szukania planet potrzebujesz teleskopu, najlepiej umieszczonego na orbicie Ziemi. Dzięki niemu możesz prowadzić obserwacje nawet w pochmurny dzień. Ceny wynoszą od 2 mld zł (teleskop Keplera) do 8 mld zł (teleskop Hubble’a) i ostatnio maleją.

Modele różnią się możliwościami. Kepler mierzy wyłącznie siłę światła, Hubble potrafi dodatkowo robić zdjęcia, a teleskop Spitzera wykrywa małe ruchy gwiazd. To są trzy różne sposoby wykrywania planet, które omówiłem poniżej.

Jeśli nie masz funduszy, możesz skorzystać z internetowych katalogów http://exoplanets.org oraz http://exoplanet.eu. W tym drugim jest już ponad 750 obiektów. I ważne, żebyś się nie przejmował – nie jesteś sam. NASA czeka na następcę teleskopu Hubble’a tak długo, że projekt zamiany nosi roboczy tytuł „ATLAST” (ang. ‘w końcu’).

Witajcie, Glieseanie 667C-de!

Badacze Uniwersytetu Kalifornijskiego i Carnegie Institution for Science wiedzą o dwóch planetach obok gwiazdy Gliese 667C i podejrzewają obecność kolejnej. Chętnie opowiadają o postępach. „O tak, mamy już wstępne wyniki, które są bardzo obiecujące, ale potrzebujemy więcej czasu. Bądźcie czujni” – mówi Guille Anglada-Escude.

Ich planety nazywają się: Gliese 667C b, Gliese 667C c i Gliese 667C d.

Chciałbyś stosować bardziej chwytliwe słowa lub swoje nazwisko? Możesz, ale to nieprofesjonalne. Powszechnie obowiązuje konwencja literowych sufiksów zaczynających się od „b”. Zgodnie z nią nasza Ziemia to „Słońce d”. Pamiętaj o tym, gdy będziesz szukał nazwy dla swojego odkrycia, na które trafiłeś dzięki…

Sposób pierwszy: astrofotografia

Astrofotografia to potencjalnie najłatwiejszy sposób na znalezienie nowego świata. „Najsłynniejsze jest zdjęcie systemu Fomalhaut wykonane przez teleskop Hubble’a. To autentyczne cząstki światła planety poza Układem Słonecznym” – mówi Lisa Kaltenegger z Instytutu Astronomii Maxa Plancka.

Typowa sytuacja przypomina robienie rodzinnego zdjęcia pod ostre słońce. Promienie prześwietlają cały kadr i trudno ustalić, kto się na nim znajduje. Aby twarze stały się rozpoznawalne, trzeba przyciszyć światło, zasłonić je drzewem, budynkiem lub skałą. Taka przeszkoda nazywa się okulterem i astrofotografia opracowała dopiero odpowiednik małego krzaka.

Artystyczna wizja systemu Gliese 667 (Fot. Wikipedia/ESO)

Artystyczna wizja systemu Gliese 667 (Fot. Wikipedia/ESO)

Ale planeta z systemu Fomalhaut nie jest typową sytuacją. Świeci niezwykle mocno i znajduje się bardzo daleko od gwiazdy. To tak, jakby na rodzinnym zdjęciu słońce znajdowało się wysoko, a osoby trochę świeciły, być może z powodu choroby popromiennej.

Jak wygląda astronomiczny okulter? Ten, który NASA planuje zawiesić na niebie w 2020 r., ma kształt rozwiniętego słonecznika. Rdzeń kwiatu służy do zasłania rażącego światła, a prześwity między liśćmi przepuszczają widok na otoczenie gwiazd.

Dziś, bez kosmicznego słonecznika i teleskopów nowej generacji, astrofotografia pozostaje jednak sposobem sporadycznym. W popularnym katalogu http://exoplanet.eu stanowi źródło 31 wpisów, a następna opisana technika – 701 wpisów.

Ojciec i jego niewidzialne dzieci

Widzisz rodzinę, która się bawi na łące. Ojciec trzyma syna za ręce i szybko nim obraca, tak że mały lata. Nagle chłopiec staje się przezroczysty. Widać tylko ojca, który wiruje w miejscu, ma napięte ręce i nieznacznie się wychyla, aby zrównoważyć ciężar niewidzialnego dziecka.

Czy potrafisz powiedzieć, gdzie znajduje się niewidzialny chłopiec oraz ile mniej więcej waży?

Metoda prędkości radialnej jest stosowana w teleskopie Spitzera. Gwiazda przypomina masywnego ojca, a Spitzer obserwuje jego drobne wychylenia i wnioskuje z nich położenie, prędkość i masę planety. Podstawy działania są dość proste, choć aby przybliżyć się do prawdy, musimy trochę skomplikować nasz przykład.

Wersja prawdziwsza: ojciec ma większą rodzinę i anomalię anatomiczną. Wyrosły mu dodatkowe ręce, dzięki którym jednocześnie obraca kilkoma dziećmi, z różnymi prędkościami. Znowu widać tylko jego drgania i trzeba ustalić, jakie dzieci mogłyby do nich doprowadzić.

Rozwiązanie wymaga prowadzenia długich obserwacji. „Na co obecnie najbardziej czekamy? Na nowe pomiary prędkości radialnej Gliese 667C” – mówi Anglada-Escude.

Co tak naprawdę znalazłeś

Jako łowca planet chcesz się tak naprawdę dowiedzieć, czy nowe miejsce nadaje się do zamieszkania. Istnieje dość długa lista warunków do spełnienia. Jeden z nich wydaje się szczególnie ważny: twarda powierzchnia, po której można chodzić, w przeciwieństwie do np. gazowego Jowisza w Układzie Słonecznym.

Aby sprawdzić, czy trafiłeś na skałę, czy raczej obłok, musisz obliczyć gęstość planety, czyli porównać jej masę do rozmiaru. I tutaj pojawia się problem. „Najczęściej znamy tylko masę albo tylko rozmiar, bardzo rzadko mamy obydwie informacje” – mówi Kaltenegger.

Szczególnie kłopoty sprawia rozmiar. Można go zmierzyć zaledwie w 1-2 proc. przypadków, więc badacze biorą udział w pewnego rodzaju loterii.

Kepler, czyli dwa odkrycia dziennie

O szczęściu mogą mówić ci odkrywcy, których planeta „tranzytuje”, czyli krąży po takim torze, że czasami zasłania światło gwiazdy. Na Ziemi widoczne jest to jako spadek jasności. Jego głębokość świadczy o rozmiarze planety, bo większe ciała zaciemniają silniej.

Tradycyjnie, badacze wpierw korzystali z innych metod, a potem trzymali kciuki za tranzytowanie. Ale w marcu 2009 r. uruchomiono teleskop Keplera i kolejność została odwrócona.

System Fomalhaut z zaznaczoną planetą Fomalhaut b (Fot. Wikipedia/NASA)

System Fomalhaut z zaznaczoną planetą Fomalhaut b (Fot. Wikipedia/NASA)

Teleskop zaprojektowano wyłącznie do tego, aby bez przerwy obserwował 150 tys. gwiazd i rejestrował ich spadki jasności. Miał szczególnie zwracać uwagę na te, które mrugały cyklicznie. W ciągu ostatnich trzech lat Kepler znalazł 2321 takich zjawisk.

Średnio to dwa razy dziennie. „Jeśli znajdziesz tranzytujący obiekt, musisz użyć innej metody, aby go potwierdzić. Dziś nie wiemy, ilu kandydatów Keplera jest planetami i wyciąganie z tych danych wniosków jest niebezpieczne. Uwzględniając tylko potwierdzone przypadki, odkrywamy je w tempie 1-2 tygodniowo” – mówi Anglada-Escude.

Nowożytna dynamika

Rewolucja w astronomii nie zmieniła powszechnej świadomości, tak jak zrobiły to kiedyś nowożytne wyprawy. Charakterystyczne, że Kolumb wpierw dotarł do Ameryki, dopiero później ją zbadał. W przypadku astronomii jest odwrotnie: wpierw badamy nowe planety, a dopiero później do nich docieramy.

Istnieje jednak grupa naukowców, która może gwałtownie nadać znaczenie nowym odkryciom. Planety o szczególnie dogodnych warunkach dla życia są celem badań SETI, organizacji szukającej pozaziemskich cywilizacji.

„Wcześniej spoglądaliśmy w miejsca, gdzie wydawało nam się, że mogą być odpowiednie planety. Teraz wiemy, że one faktycznie tam są” – mówi Jill Tarter, kierująca poszukiwaniami obcych w SETI.

W tym miejscu kończę kurs „Nauki szukania planet w weekend”. Po jego przeczytaniu warto odwiedzić stronę http://setilive.org, która umożliwia przeglądanie na żywo sygnałów planet i komentowanie ich.

[FM_form id="2"]
Myślę
Studia wyższe – inwestycja w przyszłość czy strata czasu?
Myślę
IQ to nie wszystko. Co wiemy o inteligencji emocjonalnej?
Myślę
Teoria strun i inne egzotyczne koncepcje świata