Astronomia ekstremalna

Krótkie info - trudności natury sprzętowej mocno przeszkadzają mi w aktualizacji bloga. Ale nie zniechęcajcie się - już niedługo będzie więcej i lepiej. Na otarcie łez - kolejna notka z animowanym gifem.

Jeśli pamiętacie moje poprzednie teksty, to wiecie, że większość egzoplanet odkrywamy i badamy pośrednio - obserwując zmiany w natężeniu światła pochodzącego od gwiazdy, jej przesunięcia dopplerowskie i temu podobne. Tylko kilka największych i najbardziej oddalonych od swoich gwiazd udało się zaobserwować bezpośrednio. Teraz astronomowie chcą to zmienić.

Planety znikają w oślepiającym blasku gwiazd, które są od nich jakieś 10 miliardów razy jaśniejsze. Rozwiązanie wydaje się banalne - zasłonić gwiazdę nieprzejrzystym krążkiem, tak by docierało do nas jedynie światło odbite od planet. W praktyce jednak nie jest to tak proste…


Kształt, odległość i precyzja

Okulter (occulter, od occult - zakryć) w kształcie koła byłby bezużyteczny, gdyż światło ulegałoby dyfrakcji na krawędziach. Jest jednakże na to metoda. Geniusz optyczno-fizyczno- matematyczny astronomów pozwolił na opracowanie kształtu, który wytłumi fale świetlne tak, by umożliwić obserwacje odległych planet.

Jest kilka projektów okulterów (m.in. dla misji THEIA i New Worlds), których rozmiar waha się od 40 do 50 metrów. Kształt wykonany z precyzją co do milimetra ma znaleźć się od 35 tysięcy do 55 tysięcy kilometrów od teleskopu (zależności od tego jakiej długości fale świetlne mają być obserwowane). Okulter musi być upozycjonowany względem teleskopu z dokładnością rzędu kilkudziesięciu centymetrów.


Co zobaczymy

Kiedy już uda się osiągnąć te wszystkie niedorzecznie precyzyjne wymogi, ujrzymy obce planety. Czy będą wyglądać tak jak na obrazkach wyżej? Nie. Będzie to raczej coś bliższego symulacji obok. Żółtawe światło to pył, który znajduje się wokół każdej gwiazdy. Niebieska ciapka to podobna do Ziemi planeta.

Tyle zachodu dla rozmytej plamki? Warto przypomnieć ile astronomowie są w stanie wywnioskować z pojedynczej plamki będącej gwiazdą - orbity planet, ich rozmiary, masy, gęstości… w kilku przypadkach udało się nawet dokonać analizy spektralnej.

Obserwując przez dłuższy czas planety ujawnione dzięki okulterowi, naukowcy będą w stanie powiedzieć bardzo dużo. Poniżej jeszcze jedna symulacja, która pokazuje w jakim stopniu moglibyśmy przybliżyć charakterystykę powierzchni obcej planety.

Jak widać moglibyśmy dostrzec, z pewnym prawdopodobieństwem, że na planecie jest więcej niż jeden kontynent, najpewniej można by zaobserwować zmiany w jasności wraz ze zmianą pór roku. Analiza różnych długości światła pozwoliłaby powiedzieć wiele o atmosferze, poszukać cech charakterystycznych dla roślin (absorbowanie określonych kolorów światła gwiazdy) i temu podobne. No i oczywiście… taka aparatura pozwoliłaby z pewnością wyłowić sztuczne źródła światła...


Źródła:
http://www.spaceanswers.com/futuretech/new-worlds-mission-hunting-for-alien-life-using-a-starshade/
http://www.markelowitz.com/Exoplanets.html
https://www.youtube.com/watch?v=XYNUpQrZISc
http://planetquest.jpl.nasa.gov/video/15
http://spie.org/x27636.xml
THEIA