Saulė yra ne amžina. Apie tai, kur gyvens mūsų civilizacija ateityje, nors ir labai tolimoje, reikia galvoti jau dabar. Milžiniškas darbas laukia technologijų kūrėjų – persikelti į prie kitos žvaigždės esančią planetą kol dar nenuskridome nei iki Marso – iššūkis nemažas. Na o astronomams užduotis – surasti, kur skristi.
Saulė yra ne amžina. Apie tai, kur gyvens mūsų civilizacija ateityje, nors ir labai tolimoje, reikia galvoti jau dabar. Milžiniškas darbas laukia technologijų kūrėjų – persikelti į prie kitos žvaigždės esančią planetą kol dar nenuskridome nei iki Marso – iššūkis nemažas. Na o astronomams užduotis – surasti, kur skristi.
© NASA's Goddard Space Flight Center
Įdarbintas naujas kosminis palydovas
Su Keplerio teleskopu egzoplanetų buvo ieškoma tik nedideliame 115 kampinių laipsnių dangaus lopinėlyje (0,25 % viso dangaus skliauto).
Didžioji dauguma egzoplanetų buvo atrastos prie tolimų žvaigždžių, o mums reikia, kad tinkamų gyventi planetų būtų atrasta prie kuo artimesnių žvaigždžių.
Toks tikslas yra iškeltas kitai nuo 2018 m. balandžio mėn. jau skriejančiai NASA TESS observatorijai ir ruošiamai skrydžiui Europos kosmoso agentūros PLATO observatorijai.
Pagrindinė TESS užduotis – egzoplanetų paieška artimoje Saulei aplinkoje. Tikimasi, kad TESS atras dvigubai daugiau planetų nei atrado Keplerio teleskopas.
Mokslininkai įvertino, kad per dvejus metus TESS turėtų atrasti 10 tūkst. planetų, 3500 iš jų turėtų būti mažesnės už Neptūną. Planuojama, kad per dvejus metus TESS stebės net 85% viso dangaus skliauto.
Dauguma Keplerio teleskopu stebėtų žvaigždžių yra tolimos. Atstumas iki kai kurių iš jų yra tūkstantis ar net daugiau šviesmečių. TESS didžiausią dėmesį skirs artimiausioms ir ryškioms žvaigždėms, kurios yra pakankamai arti, kad jas būtų galima detaliai ištirti su kitais instrumentais.
Be to, skiriasi ir TESS bei Keplerio orbitos. Keplerio teleskopas skriejo orbitoje aplink Saulę, tuo tarpu TESS skrieja ištęsta elipsine orbita aplink Žemę.
Šios orbitos periodas yra 13.7 dienos ir joje daugiau nėra jokių erdvėlaivių. Artimiausias šios orbitos taškas yra 108 tūkst. km. atstumu nuo Žemės, o tolimiausias – 373 tūkst. km. atstumu.
Duomenys į žemę bus perduodami tuo metu, kai TESS bus arčiausiai Žemės esančiame orbitos taške. Ši orbita yra labai stabili, radiacijos lygis joje pakankamai žemas, o temperatūros svyravimai nedideli.
Tik ištyrus žvaigždę, bus ištirta jos planeta TESS stebėjimų sėkmė priklausys ir nuo antžeminių teleskopų stebėjimų, kurie TESS aptiktas egzoplanetų kandidates tikrins, tvirtins ir charakterizuos.
VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto Astrospektroskopijos ir egzoplanetų grupės mokslininkai kartu su Danijos Orhuso universiteto Fizikos ir astronomijos instituto tyrėjais inicijavo tyrimus, kurių tikslas – atlikti maždaug 1000 ryškių F, G ir K Galaktikos lauko žvaigždžių cheminės sudėties analizę, prisidėti analizuojant TESS stebėjimų duomenis, ieškoti koreliacijų tarp egzoplanetų tipo ir jų žvaigždžių cheminės sudėties.
Optiniai didelės skiriamosios gebos spektrai yra stebimi VU Molėtų astronomijos observatorijoje, jie analizuojami naudojant šiuolaikinius analizės metodus, taip nustatant žvaigždžių pagrindinius parametrus ir cheminę sudėtį, įskaitant svarbius planetų charakterizavimui C, O, Mg ir Si cheminius elementus.
Tikslių fizinių parametrų nustatymas žvaigždėms yra esminis žingsnis, norint apibūdinanti jas supančių planetų dydį ir tipą, o apie planetą galima sužinoti tik iki tokio lygio, kiek leidžia žinios apie planetos žvaigždę. Stebėjimų rezultatai bus naudojami TESS atrastų egzoplanetų charakterizavimui.
Nuo to, koks yra anglies ir deguonies bei magnio ir silicio gausos santykis žvaigždėje, galima bus įvertinti tikimybę ar surasta egzoplaneta yra uolinga, ar dujinė.
Nors Lietuva geru astroklimatu nepasižymi, parinkus tinkamas mokslines užduotis, galima pasiekti puikių rezultatų.
Jau pavyko užregistruoti beveik 400 žvaigždžių spektrus pačioje svarbiausioje TESS šiaurinio pusrutulio tyrimų zonoje, netoli Grįžulo Ratų žvaigždyno.
Čia yra numatyti TESS nepertraukiami stebėjimai, čia darbuosis ir Džeimso Vebo kosminis teleskopas.
Pirmieji egzoplanetų atmosferų tyrimo žingsniai
Kita svarbi kosminė misija – Džeimso Vebo kosminis teleskopas (James Webb Space Telescope, JWST), kurį numatyta paleisti 2021 m., tirs TESS atrastų egzoplanetų atmosferų sudėtį.
Didžiausias dėmesys bus skirtas potencialiai gyvybei tinkančioms planetoms, kurios turi uolėtą paviršių ir galimai skysto vandens. Vienas didžiausių VU TFAI Astrospektroskopijos ir egzoplanetų mokslinės grupės iššūkių – pasirengti tirti JWST didelės skyros planetų tranzitų spektrus.
Bus žiūrima, kokių cheminių elementų ir jų junginių yra egzoplanetų atmosferose, ar ten yra gyvybės požymių.
Pagal Saulės sistemos planetų atmosferų tyrimus jau žinoma, kad pagrindiniai biologinio aktyvumo indikatoriai, tokie kaip O2, O3, CH4, N2O ar CH3Cl buvimas planetos atmosferoje gali būti sukelti ir ne gyvybinių procesų.
Didesnė gyvybės tikimybė gali būti, kai planetos atmosferoje yra šių molekulių poros, pvz., O2 ir CH4 arba O2 ir N2O. Būdamos kartu šios molekulės gana greitai viena su kita reaguoja ir jei nebūtų pastoviai gaminamos išnyktų.
Kada nuskrisime į egzoplanetą?
Dangaus sritys ties šiauriniu dangaus polium, kuriose su VU Molėtų astronomijos observatorijos 1.65 m teleskopu vykdomi didelės skiriamosios gebos spektrų stebėjimai. Raudonai nuspalvintoje srityje vyks ilgalaikė egzoplanetų paieška su kosminiu teleskopu TESS, o JWST kosminis teleskopas tirs surastų egzoplanetų atmosferas. Ružavose srityse vyks trumpesnės trukmės TESS stebėjimai, o geltonose – preliminariai planuoja dirbti PLATO kosminis palydovas.
© VU iliustr.
Kai kurie mokslininkai mano, kad po 50 ar 100 metų bus įmanoma nusiųsti nedidelius robotinius erdvėlaivius į daugelį naujai atrastų egzoplanetų ir ištirti jas iš arčiau.
Proksima b turėtų būti vienas pirmųjų objektų, prie kurio bus bandoma nuskristi. Milijardierių Juri Milnerio ir Facebook įkūrėjo Marko Zuckerbergo vykdomo projekto Breakthrough Starshot tikslas – iššauti flotilę mažyčių zondų, kuriuos mikrobangų lazeriais tikimasi įgreitinti iki penktadalio šviesos greičio, kad nuskristų iki Kentauro Proksimos per 20 metų ir nufotografuotų sistemą.
Tam tikslui reikalinga technologinė įranga turi tapti pakankamai kompaktiška, kad tilptų į keleto centimetrų dydžio kosminį aparatą, o jo medžiagos turi būti labai atsparios karščiui, šalčiui, slėgiui ir kitiems ekstremaliems kosminio skrydžio faktoriams. Šio projekto idėją labai aistringai palaikė a. a. astrofizikas Stivenas Hokingas.
Yra įvertinta, kad tranzitų metodu mes galime aptikti tik vieną iš 210 egzoplanetų, nes ne visos planetos besisukdamos apie žvaigždę ją užstoja mūsų stebėjimo kryptimi.
Jei nepavyktų greitai surasti Žemiškajai civilizacijai tinkamą egzoplanetą tranzitų metodu, reiktų ir toliau tobulinti paieškos metodus, technologijas ir neprarasti vilties. Na ir, žinoma, nepražudyti savo planetos Žemės anksčiau laiko nei būsime priversti ir galėsime išskristi į kitas egzoplanetas.
