Astronomowie, wykorzystując nową technikę, nie tylko znaleźli superziemię w Alfa Centauri, ale również bezpośrednio ją zobrazowali. Może być ona miła i przytulna znajdując się w ekosferze wokół gwiazdy.
fot. Na pierwszym planie tego zdjęcia znajduje się Bardzo Duży Teleskop (VLT) ESO w Obserwatorium Paranal w Chile.
Bogate gwiezdne tło zdjęcia obejmuje jasną gwiazdę Alfa Centauri,
najbliższy Ziemi układ gwiezdny. Pod koniec 2016 roku ESO podpisało
umowę z Breakthrough Initiatives na dostosowanie instrumentarium VLT do
prowadzenia poszukiwań planet w układzie Alfa Centauri. Planety takie
mogłyby stać się celem ewentualnego wystrzelenia miniaturowych sond
kosmicznych przez Breakthrough Starshot Initiative. Credit: ESO
Dużo łatwiej jest dostrzec planety giganty niż planety wielkości Ziemi.
Bez względu na to, jaka metoda detekcji zostanie zastosowana, większe
planety są po prostu większą igłą w kosmicznym stogu siana. Jednak
ogólnie rzecz biorąc, astronomowie są bardzo zainteresowani planetami,
które są podobne do Ziemi. Ich odnalezienie jest jednak o wiele
trudniejsze.
Myśleliśmy, że będziemy musieli poczekać na ultra potężne teleskopy,
które są obecnie budowane, zanim będziemy mogli bezpośrednio oglądać
egzoplanety. Obiekty takie jak Wielki Teleskop Magellana i Europejski
Ekstremalnie Wielki Teleskop wniosą ogromną moc obserwacyjną do zadania
obrazowania egzoplanet. Jednak zespół naukowców opracował nową technikę,
która może sprostać temu zadaniu. Twierdzą oni, że udało im się
namierzyć planetę o rozmiarach zbliżonych do Neptuna lub superziemi, orbitującą wokół jednego z naszych najbliższych sąsiadów, Alfa Centauri A.
Zespół przedstawił swoje obserwacje w artykule w Nature Communications
zatytułowanym "Imaging low-mass planets within the habitable zone of α
Centauri."
Głównym autorem jest Kevin Wagner, astronom i Sagan Fellow z University of Arizona.
"Te wyniki pokazują możliwość obrazowania skalistych egzoplanet strefy
zamieszkiwalnej za pomocą obecnych i nadchodzących teleskopów".
Podczas gdy astronomowie znajdowali już wcześniej egzoplanety o niskiej
masie, nigdy nie wykryli ich światła. Obserwowali, jak planety ujawniały
się, ciągnąc za sobą swoje gwiazdy. Obserwowali również, jak światło
gwiazd, które goszczą te planety, słabnie, gdy planeta przechodzi przed
gwiazdą. Ale nigdy nie udało się namierzyć żadnej z nich bezpośrednio.
Być może aż do teraz.
Nowa metoda detekcji sprowadza się do podczerwieni. Jednym z wyzwań
związanych z obrazowaniem egzoplanet wielkości Ziemi w podczerwieni jest
dostrzeżenie światła pochodzącego od egzoplanety, gdy to światło jest
wyparte przez całe podczerwone promieniowanie tła gwiazdy. Astronomowie
mogą poszukiwać egzoplanet w zakresie fal, w których tło podczerwone
jest osłabione, ale w tych samych długościach fal, umiarkowane planety
podobne do Ziemi są słabe.
Jedną z metod jest poszukiwanie w bliskiej podczerwieni (NIR) części
widma. W NIR termiczna poświata planety nie jest tak wyparta przez
gwiazdę. Jednak światło gwiazdy jest nadal oślepiające i miliony razy
jaśniejsze od planety. Tak więc patrzenie tylko w NIR nie jest
całkowitym rozwiązaniem.
Rozwiązaniem może być instrument NEAR
(New Earths in the AlphaCen Region) używany w tych badaniach. NEAR jest
zamontowany na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) ESO (European Southern
Observatory's) w Chile. Współpracuje on z instrumentem VISIR, również
znajdującym się na VLT. Grupa stojąca za NEAR to Breakthrough Watch,
część Breakthrough Initiatives Jurija Milnera.
Instrument NEAR nie tylko prowadzi obserwacje w pożądanej części widma podczerwonego, ale także wykorzystuje koronograf.
Grupa Breakthrough uznała, że instrument NEAR zastosowany na 8-metrowym
teleskopie naziemnym pozwoli na lepsze obserwacje układu Alfa Centauri i
jego planet. Zbudowali więc ten instrument we współpracy z ESO i
zainstalowali go na Bardzo Dużym Teleskopie.
Nowe odkrycie powstało w wyniku 100 godzin skumulowanych obserwacji z
NEAR i VLT. "Wyniki te," piszą autorzy, "pokazują możliwość obrazowania
skalistych egzoplanet w ekosferze za pomocą obecnych i nadchodzących
teleskopów".
100-godzinne uruchomienie miało na celu zademonstrowanie mocy
instrumentu. Zespół twierdzi, że na podstawie około 80% najlepszych
obrazów z tego okresu, instrument NEAR jest o rząd wielkości lepszy niż
inne metody obserwacji "...ciepłych planet o rozmiarach poniżej Neptuna w
dużej części strefy zamieszkiwalnej Centauri A."
Możliwe, że znaleźli też planetę. "Omawiamy również możliwą detekcję
egzoplanety lub dysku egzozodiakalnego wokół Centauri A," piszą. "Nie
można jednak wykluczyć instrumentalnego artefaktu nieznanego
pochodzenia".
To nie pierwszy raz, kiedy astronomowie znaleźli egzoplanety w układzie
Alfa Centauri. W układzie tym znajduje się kilka potwierdzonych planet,
są też inni kandydaci. Jednak żadna z nich nie została bezpośrednio
zobrazowana tak jak ta nowa potencjalna planeta, która nosi nazwę C1 i
jest pierwszą potencjalną detekcją wokół M-karła w tym układzie, Proximy
Centauri.
Dalsze obserwacje będą musiały potwierdzić lub anulować odkrycie.
Badacze mówią, że istnieje możliwość, że sygnał może być artefaktem
instrumentu.
Ekscytująca jest myśl, że egzoplaneta klasy ciepły-Neptun może krążyć
wokół gwiazdy podobnej do Słońca w naszym najbliższym sąsiednim układzie
gwiezdnym. Jednym z celów Breakthrough Initiatives jest wysłanie sond
kosmicznych typu lightsail do układu Alfa Centauri i umożliwienie nam
bliższego przyjrzenia się temu zjawisku.
Ale ta perspektywa jest na razie poza zasięgiem. W pewnym sensie
odkrycie to nie dotyczy samej planety, ale technologii opracowanej do
jej wykrycia.
Znaczna większość odkrytych egzoplanet to gigantyczne planety o masie
podobnej do Jowisza, Saturna i Neptuna. Są one najłatwiejsze do
znalezienia. Jednak jako ludzie z Ziemi jesteśmy przede wszystkim
zainteresowani planetami podobnymi do naszej własnej. Podobne do Ziemi
planety w ekosferze gwiazdy ekscytują nas perspektywami życia na innej
planecie.
Ale mogą nam one również wiele powiedzieć o naszym Układzie Słonecznym
oraz o tym, jak ogólnie kształtują się i ewoluują układy słoneczne.
Jeśli C1 okaże się planetą, to grupa Breakthrough odniosła sukces w
bardzo ważnym przedsięwzięciu. Są pierwszymi, którzy wykryli planetę
podobną do Ziemi poprzez bezpośrednie obrazowanie. Co więcej, dokonali
tego za pomocą 8-metrowego teleskopu naziemnego i instrumentu specjalnie
zaprojektowanego i opracowanego do wykrywania tego typu planet w
układzie Alfa Centauri.
Autorzy są pewni, że NEAR poradzi sobie dobrze, nawet w porównaniu do
znacznie większych teleskopów. W zakończeniu pracy znajduje się opis
ogólnej czułości instrumentu. Następnie piszą, że "Byłoby to w zasadzie
wystarczające do wykrycia analogicznej do Ziemi planety wokół Centauri A
(~20 µJy) w ciągu zaledwie kilku godzin, co jest zgodne z oczekiwaniami
dla ELT."
Oczywiście E-ELT
będzie potężnym teleskopem, który niewątpliwie będzie napędzał odkrycia
naukowe przez długi czas, nie tylko w obrazowaniu egzoplanet, ale na
wiele innych sposobów. Również inne gigantyczne teleskopy naziemne
zmienią sposób obrazowania egzoplanet. To, co dla NEARa było godzinami,
dla E-ELTa, Teleskopu Trzydziestu Metrów czy Teleskopu Gigantycznego
Magellana może trwać zaledwie kilka minut.
NEAR nie może konkurować z tymi teleskopami i nigdy nie był do tego przeznaczony.
Jeśli jednak wyniki te zostaną potwierdzone, to NEAR osiągnął sukces
tam, gdzie nie udało się to nikomu innemu, i to za ułamek ceny nowego
teleskopu. Tak czy inaczej, to czego dokonał NEAR prawdopodobnie
reprezentuje przyszłość badań egzoplanet. Zamiast szerokich przeglądów
takich jak Kepler i TESS, naukowcy będą mogli wkrótce skupić się na
pojedynczych planetach.
fot. ELT powinien ujrzeć pierwsze światło w 2024 roku. Ilustracja pokazuje skalę teleskopu, a także jego segmentowe zwierciadło główne o średnicy 39,3 metra. ESO
Źródło: universetoday.com
