Ово је изазовна ноћ за астрономију у опсерваторију Лицк код Сан Јосеа, у Калифорнији. Светла Силицијумске долине светлуцају испод врха Моунт Хамилтон од 4 200 стопа, испирајући најлепше звезде. Облаци се спуштају ближе са сјевера уз пријетњу кише. На врху планине је десет купола телескопа, а ја идем стрмим прилазом највећем. Чује се језив звук, попут лабаве ролете која вири на вјетру. То је сама купола која шкрипи док се окреће како би отвор био центриран изнад телескопа који се споро креће.
Сличан садржај
- Грађевни блокови живота могу потицати из свемира
- Шта откриће стотина нових планета значи за астрономију - и филозофију
- Ево, Геминиди
Цхрис МцЦартхи, астроном са Државног универзитета Сан Францисцо (СФСУ), поздравља ме код бочних врата. Носећи малу свјетлост приковану за главу, води ме металним степеницама кроз унутрашњост куполе, држећи тамно мрак за ноћна осматрања, у топлу контролну собу. Тамо Ховард Исаацсон, старији из СФСУ-а, и Кеитх Бакер, техничар за телескоп, седе за рачунарским екранима усред дебелих снопова каблова и регала антикварификоване електронике. МцЦартхи и Исаацсон разговарају и пијуцкају топли чај док Бакер користи свој компјутерски миш за подешавање телескопа. Пре зоре астрономи ће сакупљати светлост са десетака звезда. Неке звезде, надају се, поседују нове светове.
У доба ровера који истражују Марс и свемирске телескопе који снимају вртоглаве слике космоса одозго мрака Земљине атмосфере, рутина у Лику - која 47-годишњем телескопу у звезду стоји звезда сатима на крају - осећа се радије чудан. Ипак, ови астрономи су чланови тима који је најбољи у послу на лову на планету. Користећи телескопе на Хавајима, Чилеу и Аустралији, као и оне на опсерваторију Лик, за надгледање око 2.000 звезда - већина њих тихих и средњих година попут нашег сунца и довољно близу Земље да би велики телескопи добили јасан преглед њихових покрети - тим је пронашао отприлике две трећине од око 200 планета откривених изван нашег Сунчевог система. (Недавни брбљивац о томе како дефинисати планету у нашем Сунчевом систему није угрозио планетарни статус тих удаљених објеката.)
Неке од пронађених екстрасоларних планета или егзопланета, како их зову, су џиновски свети величине Јупитера који круже своје звезде на тијесним орудама печења, далеко ближим од орбите Меркура око сунца. Други се нагињу близу својих звезда, а затим се нагло окрећу по стазама у облику јаја, разбацујући мања тела док иду. Неке новорођене планете бацају своје браће и сестре у ватрену пропаст или у дубине свемира.
Нигде се не види - бар још не - соларни систем попут нашег, са чврстим планетима близу сунца и планетима-дивовским гасовима на уредним поворкама. Такав систем је највероватније место да би стеновита планета попут Земље преживела у стабилној орбити милијарде година. Можда је парохијално, али астрономи који траже знакове живота другде у космосу - потрага која анимира потрагу за егзопланетима - траже планете и соларне системе пре него што је то наш, са планетом која није ни предалеко ни превише близу звезди. и можда са водом на површини. Калифорнијски тим каже да је проналазак планета сличних Земљи само питање времена.
Студирање егзопланета је ипак веома ново. Пре више од деценије, астрономи су сматрали да је немогуће видети их против сјајног сјаја њихових звезда. Тако је неколико астронома покушало пронаћи егзопланете тражећи звезде које као да се нижу, провучене гравитацијом невидјених тела која круже око њих. Али већина стручњака је сумњала да ће овај приступ успети. "Људи су мислили да је тражење планета бескорисно", каже МцЦартхи. "Био је то један корак изнад потраге за ванземаљском интелигенцијом, а то је био и један корак изнад тога што су га отели ванземаљци. Сада је то један од највећих научних достигнућа 20. века."
Прва егзопланета коју су 1995. године открили градоначелник Мишела и Дидије Квелоз са Универзитета у Женеви у Швајцарској био је џиновски објект упола мањи од Јупитера, који се сваких четири дана врти око звезде сличне нашем сунцу у ужареној орбити. Звезда, у сазвежђу Пегасус, удаљена је око 50 светлосних година. Више "врућих Јупитера", или дивовских гасовитих планета које се крећу у близини звијезда, брзо су се појавиле, само зато што та велика тела намећу најизраженије таласање њиховим матичним звездама.
Иако астрономи директно нису посматрали те планете, закључују да су плиновите од своје чисте величине и онога што се зна о формирању планета. Планета коалира са наплавинама у великим дисковима прашине и гаса који окружују звезде. Ако достигне одређену величину - 10 до 15 пута већу од Земље - извршава тако гравитационо повлачење и усисава толико гаса да постаје гасни гигант.
Како су се технике мерења побољшавале, астрономи су посматрали постепено мање планете - прво величине Сатурна, а затим све до Нептуна и Урана. Након неколико година примећивања егзопланета, научници су приметили обећавајући тренд: како су величине које су могле да открију биле све мање, било их је све више и више. Чини се да процес који гради планете фаворизује малишане, а не титане.
У последњих годину и по дана, калифорнијски тим и група предвођена истраживачима у Паризу открили су најмању егзопланету која се још видела око сунчаних звезда: две планете биле су само пет до осам пута веће од Земљине масе. Астрономи кажу да се такви светови углавном састоје од метала и стене, можда са густом атмосфером. Егзопланета коју је пронашао астроном Геофф Марци са Калифорнијског универзитета у Берклију и његови колеге близу је њене звезде и вероватно је превише врућа да би течност могла постојати на њеној површини. Друга планета орбитира далеко од слабе звезде и може бити хладна као Плутон. Ипак, сазнање да нису све егзопланете дивовске кугле гаса било је оријентир за то поље. "Ово су први вероватно каменити светови", каже Марци. "Први пут почињемо откривати нашу планетарну родбину међу звездама."
До сада је изненађујућа карактеристика егзопланета, каже Марци, да ће једног дана у свом уреду у Беркелеи кампусу бити њихове необичне орбите. У класичном дијаграму „изнад приказа“ нашег Сунчевог система, планете (осим за чудног Плутона, недавно демолираног на патуљасту планету) прате сјајне концентричне кругове око сунца. Марци посегне за уредним столом и извади ормар, механички модел нашег соларног система. Металне кугле на крајевима вретено руке се окрећу око сунца. "Сви смо очекивали да ћемо видети ове кружне орбите фонографских жлебова", каже Марци. "То је оно што су уџбеници рекли о планетарним системима. Па када смо први пут почели да виђамо ексцентричне орбите 1996. године, људи су рекли да не могу бити планете. Али, испоставило се да су то претеча ствари које тек долазе."
Негде иза поноћи у опсерваторију Лик, астрономи добро напредују на ноћном списку од 40 звезда. Њихове мете обично нису главне звезде сазвежђа, али, иако су тако, многе су довољно светле да се виде голим оком. "Када будем вани са пријатељима, могу да укажем на неколико звезда за које знамо да имају планете", каже Ховард Исаацсон. Једна посебно светла звезда у сазвежђу Андромеда има три.
Мекарти нуди да открије тајну успеха тима у шпијунирању егзопланета. Улазимо у мрачну куполу и пролазимо под телескопом, са зрцалом широким десет стопа које сакупља и фокусира слабе зраке светлости удаљених звезда. Видео сам масивни телескоп током дневних обиласка, али ноћу изгледа много виталније, његове дебеле металне потпорнице нагнуте под ноге ногу високог молитве који гледа у небо. МцЦартхи ме води у скучену собу испод пода куполе, гдје се звијезда концентрирана огледалом телескопа струји у цилиндар мањи од канте соде. Умотан је у плаву пену са стаклом на оба краја. Изнутра је празан, али речено ми је да је пун јода, загрејаног на 122 степена Фаренхајта.
Ову ћелију јода развили су Марци и његов бивши студент Паул Бутлер, сада астроном у Царнегие институцији у Васхингтону, ДЦ Када светлост из звезде пролази кроз врући гас, молекули јода апсорбују одређене таласне дужине светлости. Преостало светло се шири у дугу инструментом који делује попут призме. Будући да јод одузима комадиће светлости, тамне линије су раштркане у спектру као дугачак бар код супермаркета. Свака звезда носи свој потпис таласне дужине светлости које су апсорбовале атмосфера звезде. Ове таласне дужине се помало померају када се звезда креће ка или даље од нас. Астрономи упоређују властити потпис звезде тамних линија са стабилним јодним линијама из ноћи у ноћ и из месеца у месец и из године у годину. Будући да постоји толико финих линија, могуће је открити чак и минутне помаке. "То је попут држања звезде до комада граф папира", каже МцЦартхи. "Јодне линије се никада не померају. Дакле, ако се звезда креће, ми користимо јодне линије као равнало против којег можемо мерити то кретање."
За нешто велико попут звезде, једине ствари које могу изазвати редован, понављајући помак су гравитациони тегљачи друге звезде - које астрономи могу лако открити због сопственог светлосног потписа звезде и њене огромне масе - или скривене планете у орбити около. Јодна ћелија може пратити звезду која се креће полако као неколико стопа у секунди - људску брзину ходања - кроз огромну празнину од три милиона километара простора. Ова осетљивост је разлог зашто многи тимови за лов на планету користе ћелију јода.
Завирим унутра и видим како се у плаву пјену завлачи фолија и жице за грејање. Чини се да траке каналске траке држе дијелове заједно. Након што се вратимо у контролну собу, МцЦартхи се засмеје и истакне слоган на дуксеви Кеитх Бакер-а: "Кад вам постане тешко, употребите врпцу."
Што су више необично обликоване и необично распоређене орбите астрономи, то више схватају да природни процес формирања планета позива на хаос и неред. "Постало је јасно да је наш соларни систем, са својом прелепом динамиком и архитектуром, био много стабилнији од оних око других звезда", каже теоретски астрофизичар Грег Лаугхлин са Калифорнијског универзитета у Санта Црузу који сарађује са Марци-јевим и Бутлеровим тимом. Покушај да схватим како нове планете стекну своје чудне стазе био је застрашујући задатак. Лаугхлин дизајнира рачунарске моделе орбите егзопланета како би покушао да поново створи историју планета и предвиди њихове судбине. Фокусира се на улогу гравитације у пустоши. На пример, када се велика планета креће ексцентричном орбитом, њена гравитација може деловати попут праћке и бацати се на мање оближње светове. "У неким од ових система, " каже Лаугхлин, "ако у орбиту унесете планету сличну Земљи, она се може буквално избацити у року од неколико недеља."
Интеракције планета могу бити уобичајене у космосу, кажу Лаугхлин и његови колеге. Познато је да скоро 20 звезда има више планета у орбити око њих, а неке од тих брачних егзопланета су затворене у плес који се зове "резонанца". На пример, једној планети која кружи око звезде званој Глиесе 876 потребно је 30 дана у орбити, док другој планети треба скоро тачно двоструко дуже. Лаугхлинова израчунавања показују да њихово међусобно гравитацијско повлачење чува стабилан распоред, између казаљки на сату, између две планете.
Резонанције су снажни трагови да су планете мигрирале далеко од својих места рођења. Диск прашине и гаса који рађа ембрионалне планете има своју гравитацију. Диск се вуче по планетама, постепено их повлачећи ка звезди или их, у неким случајевима, тјера према споља. Како ова миграција траје стотинама хиљада година, неке егзопланете постају заробљене у резонанци са својим суседима. Када велике планете заврше у блиским четвртима, оне се врте око себе и стварају неке ексцентричне орбите које види тим. Бар је то тренутно најбоља претпоставка.
Друге планете нису дугачке за овај свет. Лаугхлин рачунарски модели сугерирају да ће неке планете најближе њиховим звијездама уронити у њих као удаљеније планете које силом крећу у мање орбите, можда за неколико стотина хиљада година. Ово истраживање удаљених соларних система покренуло је фасцинантан сценарио о нашем сопственом соларном систему. Неки астрономи теоретизирају да су Венера, Земља и Марс планете „друге генерације“, наследници ранијих тела која су се родила ближе сунцу и мигрирала према унутра док их нису прогутали.
Да ли сав посматрани хаос у свемиру представља страшне последице за мале стеновите планете? Никако, каже Лаугхлин. Техника мерења лебдећих звезда унапред и назад, осетљива колико треба, требало би да буде десетак пута финија да би се открили објекти величине Земље. Али сателитски телескопи који би требало да буду лансирани у наредних неколико година могли би да открију "сенке" ванземаљских Земљи док мале планете пролазе испред њихових звезда. Лаугхлин предвиђа да ће сателити наћи таква тела у скупинама, чак и око звезда где још увек нису видели велике планете. "Веома је вероватно да звезде [налик сунцу] прате земаљске планете, " каже он. "Мој интуитивни осећај је да наш соларни систем уопште није неуобичајен."
Бероффлеиев Геофф Марци се слаже, јер каже да је свака звијезда рођена са довољно сировина око себе да створи пуно планета. Много чврстих планета попут Земље требало би да се формирају, док се прашина стапа у шљунак, који се поново и поново судара како би створио астероиде и месеце и планете. "Можда су Јупитери ретки, " каже, "али стеновите планете су готово сигурно честе. Једноставно не видим како би стварање Земље могло бити тешко."
Мала егзопланета коју су недавно открили Марци и Бутлеров тим подржава то мишљење. Пронашли су је током праћења две резонантне планете у систему Глиесе 876, удаљеном 15 светлосних година. Нешто је истренирало суптилне додатне тегљаче на орбити планета, а најбоље објашњење за то је трећа планета која је можда 7, 5 пута већа од Земље. С обзиром на његову величину, планета је вероватно каменита, попут Земље, а не гасовити гигант. Откриће је било главни корак ка одговору на питање које свако има на уму: Можемо ли пронаћи потенцијална станишта за живот другде?
Астрономи су се надали да ће на ово питање добити одговор НАСА-ино сателитску мисију под називом Земаљски проналазач планета. Требало је да надиђе откривање егзопланета: сликало би најснажније егзопланете и анализирало њихову атмосферу. Али почетком ове године, НАСА је ставила мисију на чекање, углавном због прекорачења буџета од свемирске станице и свемирског шатла и очекиваних трошкова плана да људи пошаљу на Марс.
У међувремену, калифорнијски тим непрестано тражи више егзопланета. За неколико месеци Марци и сарадница Дебра Фисцхер из СФСУ-а почеће да раде с новим телескопом на Лицк-у под називом Аутоматизовани претраживач планета који ће садржавати најосетљивији инструмент за анализу светлости који је још направљен за претрагу егзопланета. Роботски инструмент ће сваке јасне ноћи скенирати око 25 обећавајућих звезда, са потенцијалом да открије планете мале и три до пет пута веће од Земље. "Ово ће бити први светски телескоп у потпуности посвећен лову на планете", каже Фишер. "Људи су мислили да ће требати свемирске мисије милијарде долара да пронађемо друге планете попут Земље, али мислим да имамо пуцањ на то из земље."
Марци каже да је проналазак планета са земље тек почетак. "Коначно, морамо ићи са роботском свемирском летјелицом и малом дигиталном камером и послати то мало штене Тау Цетију или Епсилону Ериданију", каже Марци, именујући двије оближње звијезде с посебним обећањима за хостинг планета сличних Земљи. Они су удаљени 12, односно 10, 5 светлосних година, респективно. "Сигурно ће бити потребно 100 година [да се развије технологија], али то је предиван циљ за наше врсте и то је у нашем оквиру. То је потпуно технолошки изведиво да се добију прве слике површине планете око друге звезде. . Можемо покренути глобалну мисију, изасланика са Земље. Напор који сада улажемо је једноставно извиђање те мисије, али је сјајно извиђање да се уоче прве оазе у космичкој пустињи. "
Роберт Ирион управља програмом за научно комуницирање на Калифорнијском универзитету у Санта Црузу. Фотограф Петер Мензел је коаутор Хунгри Планет: Вхат Ворлд Еатс .
