Įsibėgėjus mokslo pažangai, vis dažniau sulaukiame džiugių žinių iš astronomų apie naujai atrastas planetas, o kai kurios iš jų skamba itin egzotiškai. Tačiau ar kada susimąstėte, kaip atrandamos planetos, nutolusios nuo mūsų per milijonus kilometrų, o tuo labiau – iš kur mokslininkai žino, kuri planeta dujinė, o kuri – sudaryta iš deimantų? 
Įsibėgėjus mokslo pažangai, vis dažniau sulaukiame džiugių žinių iš astronomų apie naujai atrastas planetas, o kai kurios iš jų skamba itin egzotiškai. Tačiau ar kada susimąstėte, kaip atrandamos planetos, nutolusios nuo mūsų per milijonus kilometrų, o tuo labiau – iš kur mokslininkai žino, kuri planeta dujinė, o kuri – sudaryta iš deimantų? VU Teorinės fizikos ir astronomijos instituto dr. Renata Minkevičiūtė 15min pasakojo, kad šis procesas yra daug lengvesnis, nei gali pasirodyti.
„Mano pasirinkimas studijuoti fiziką visus labai nustebino“, – dalindamasi prisiminimais apie savo stojimą į universitetą, šypsojosi R. Minkevičiūtė.
Užaugusi Kupiškio rajone, mokslininkė pasakojo, kad visą gyvenimą buvo linkusi į humanitarinius mokslus, tačiau atėjus pasirinkimo metui nusprendė stoti į fiziką ieškodama iššūkių ir vedama smalsumo.
„Kažkuriuo metu supratau, kad fizika yra gamtos mokslų pagrindas. Jei nori suprasti, kaip viskas veikia, turi mokėti fiziką, gamtos mokslų karalienę“, – pasakojo pašnekovė.
Kadangi Lietuvoje tiek tada, tiek dabar vis dar nėra astrofizikos bakalauro, o tik bendrosios fizikos studijos, pirmaisiais metais mintys apie kosmoso platybes neaplankydavo. „Iš tiesų, tuo metu net nežinojau, kad Lietuvoje yra astronomų. Tai vis dar girdžiu ir dabar iš moksleivių, kad vau, Lietuvoje yra astronomų mokslininkų“, – juokavo astrofizikė.
Visgi, galiausiai astronomija atrado kelią į studentės širdį. R. Minkevičiūtė pasakojo, kad nors astrofizika yra viena iš retų mokslo šakų, kurioje mokslininkai negali apčiupti savo tiriamo objekto, viską atperka noras prisidėti prie globaliame kontekste reikšmingų tyrimų.
Naktimis sėdėti prie teleskopo nereikia
Šiuo metu R. Minkevičiūtė priklauso grupei, dirbančiai su žvaigždžių spektrais, o jos tyrimų lauką patenka egzoplanetos, galaktikų evoliucija ir maišymosi procesai žvaigždžių atmosferose.
Tiesa, nors ir skamba sudėtingai, pašnekovė patikina, kad iš tiesų taip nėra. „Astrofizika yra viena iš tų fizikos krypčių, kurias lengva suprasti“, – pasakojo mokslininkė.
Dr. Renata Minkevičiūtė / Asmeninio archyvo nuotr.
Pagrindiniai darbo įrankiai, kurių prireikia R. Minkevičiūtei – teleskopas, kompiuteris ir spektografas.
Mokslininkė pastebi, kad dažnai vyrauja klaidingas įsivaizdavimas, jog astronomai kiauras naktis leidžia observatorijose prie teleskopų: „Tai nėra naktinis darbas. Duomenų per kelias naktis mes gauname labai daug. O paskui ilgai su jais dirbame“.
Analizuodami duomenis, mokslininkai gali ne tik atrasti naujas žvaigždes ar planetas, tačiau išsiaiškinti daugybę detalių apie jų charakteristikas – nuo masės ar tankio iki cheminės sudėties.
„Įdomu ir tai, kad iš Lietuvos mes galime stebėti žvaigždes šiauriniame danguje, ir nors daug kas šiuo metu yra tiriama, pasirodo, vis dar trūksta informacijos apie ryškias žvaigždes šioje dangaus dalyje, – pastebėjimais dalijosi mokslininkė, – Tad darai darbą ir kartu prisidedi prie bendro, pasaulinio indėlio praplečiant bendrą žvaigždžių katalogą. Į jį mes jau pridėjome apie keletą šimtų žvaigždžių.“
Kaip atrandamos egzoplanetos?
Tačiau turbūt viena įdomiausių astronomijos šakų vis tiek lieka egzoplanetos. Jų mokslininkai jau yra atradę ne vieną tūkstantį, o kai kurios skamba tikrai įspūdingai – nuo deimantinės ar purpurinės planetos iki tokios, kurioje lyja stiklu.
R. Minkevičiūtė pastebi, kad, dairydamiesi į šių planetų nuotraukas internete, pirmiausia turėtume žiūrėti į jų aprašymą: „Prie egzoplanetų visada bus parašyta, kad tai autoriaus iliustracija. Jau žvaigždės nuo mūsų yra toli, mes jas matome kaip tašką, planetos yra dar toliau, tad akivaizdu, kad taip ryškiai nufotografuoti jų negalėtume.“
Tačiau kaip tuomet mokslininkai ne tik atranda, bet ir žino, kokios tos egzoplanetos yra, jei negali jų išsamiai pamatyti?
Astrofizikės teigimu, mokslo pasaulyje dominuoja 5 pagrindiniai egzoplanetų aptikimo metodai.
Paprasčiausias iš jų – pamatyti planetą tiesiogiai, kaip nedidelį šviečiantį tašką šalia žvaigždės, arba naudoti priemones žvaigždei uždengti, kadangi žvaigždės nustelbia planetų švytėjimą. „Šis metodas nėra labai populiarus, bet manoma, kad ateityje jis duos labai daug rezultatų. Be to, bus galima fotografuoti planetas bei matyti jų paviršių struktūrą“, – pasakojo mokslininkė.
Kitas metodas turi itin įmantrų pavadinimą. Tai radialinio greičio metodas. „Radialinis greitis yra greitis, kurio žvaigždė tolsta ar arėja link mūsų. Dėl šio judėjimo pati žvaigždė, tiksliau – jos šviesa, gali atrodyti mėlynesnė ar raudonesnė. Jei ta žvaigždė turi planetą, nors ir yra daug mažesnę už pačią žvaigždę, ji vis tiek bus veikiama tos planetos gravitacijos. Tad atsiranda nedidelis žvaigždės posvyris į vieną ar kitą pusę. Kai šį pokytį užfiksuojame, galime teigti, kad žvaigždė yra dvinarėje sistemoje arba turi planetą“, – komentavo R. Minkevičiūtė.
1995 m. šiuo metodu ir buvo atrasta pirmoji egzoplaneta, už ką mokslininkai Michelas Mayorsas ir Didier Quelozas gavo Nobelio fizikos premiją. Iki šiol šis metodas duodavo daugiausiai rezultatų, tačiau paskutiniuoju metu egzoplanetų paieškoje ėmė dominuoti tranzito metodas.
Veneros tranzitas aplink Saulę / Jaxa/NASA/Hinode
„Tai toks metodas, kurio metu stebime žvaigždę. O kai per jos diską keliauja planeta, žvaigždės šviesumas šiek tiek priblėsta. Šis priblėsimas labai mažas, kone juokingo dydžio, bet su itin jautria šiuolaikine technika mes jį galime pastebėti“, – pasakojo mokslininkė.
Dar kitas būdas, kaip surasti svetimą planetą, yra gravitacinių lęšių metodas. Šis remiasi reliatyvumo teorija, kai planetos savo gravitacija pakreipia žvaigždės šviesos spindulius.
„Kai planeta keliauja pro žvaigždę, ji užlenkia žvaigždės šviesą ir vienoje vietoje šviesos spinduliai susifokusuoja. Tuomet mes, mokslininkai, žvaigždės šviesos kreivėje matome paryškėjimą, kuris mums nurodo, tai sukėlė planeta“, – teigė R. Minkevičiūtė.
Šis metodas itin svarbus aptinkant laisvai skriejančias planetas. Tai tokia planetų rūšis, apibrėžianti žvaigždes, dėl tam tikrų įvykių per evoliuciją išstumtas iš savo sistemos. Dabar jos skraidžioja kosmoso platybėse.
Paskutinis yra astrometrinis metodas, kai astronomai pasirenka tam tikrą dangaus plotą, jame nusistato atskaitines žvaigždes ir stebi, kaip jų atžvilgiu kinta stebimos žvaigždės padėtis. Šis metodas taip pat susijęs su jau minėta planetų gravitacija.
Iš ko sudarytos planetos
Atradus egzoplanetą, lieka linksmiausia dalis – nustatyti jos dydį, masę ir iš ko ji sudaryta. Anot R. Minkevičiūtės, pirmieji du aspektai nustatomi pagal fizikinius dėsnius, tuomet pagal elementarią formulę skaičiuojamas planetos tankis. O tuomet iš žinomo planetos tankio spėjama egzoplanetos cheminė sudėtis.
Taip gali atrodyti rožinė egzoplaneta „GJ 504b“ / NASA iliustr.
„Jei tankis didelis, vadinasi, planeta sudaryta iš sunkių elementų. Pavyzdžiui, mūsų Žemė turi daug didesnį tankį nei Jupiteris. Jei tankis didelis, greičiausiai tai silikatinė ar uolinė planeta. Jei tankis labai didelis, įtariame, kad planeta sudaryta iš labai sunkių ir suspaustų elementų. Puikus pavyzdys yra deimantinės planetos atvejis – mes matome, kad atmosfera turi daug anglies, dėl to įtariama, kad ši planeta susiformavo anglimi praturtintoje aplinkoje. Kadangi žinome, jog jos tankis labai didelis, spėjame, kad planetos viduje yra deimantai“, – pasakojo mokslininkė.
O jeigu tankis mažas, planeta akivaizdžiai bus dujinė.
Nors R. Minkevičiūtė tyrinėja egzoplanetas, paklausta apie mėgstamiausią iš visų, toli nesižvalgo. „Man patinka mūsų Saulės sistema, nes ją esame geriausiai ištyrę. O įdomiausias būtų Saturno palydovas Titanas. Jis itin egzotiškas, turi storą atmosferą ir įdomus tuo, kad paviršiuje turi skysčių (metano ir etano). Jis užmena mįslę apie galimybę turėti egzotinę gyvybės formą“, – pasakojo mokslininkė.
Titanas, Saturnas ir jo žiedai. Šis šešių kadrų montažas vaizduoja Saturną, jo žiedus ir milžiniškąjį mėnulį Titaną, kuris yra antras didžiausias mėnulis Saulės sistemoje po Jupiteriui priklausančio Ganimedo (Nuotrauka daryta 2012 kovo 6 d., kai „Cassini“ nuo Titano skyrė 770 tūkst. km) / NASA nuotr.
Be Titano, dėmesį traukia ir kito tipo planetos. Tiesa, jau ne iš pačių planetų sudėties, o dėl galimybės jose pamatyti dvigubą saulėlydį. Toks fenomenas įvyksta tada, kai planeta sukasi apie dvinarę dviejų žvaigždžių sistemą. „Visai kaip iš „Žvaigždžių karų“ filmo siužeto“, – juokavo mokslininkė.
