- Latarni, która znajduje się w Paryżu, podczas gdy ty próbujesz wypatrzyć motylka stojąc na dachu w Londynie - dodaje jego współpracowniczka Maddalena Reggiani z instytutu astronomii uniwersytetu w belgijskim Leuven.
Motylami są planety pozasłoneczne, oddalone od nas o dziesiątki, setki czy wręcz tysiące lat świetlnych. Latarniami - ich gwiazdy. Zadaniem astronoma jest wypatrzenie i sfotografowanie z niewyobrażalnej odległości ich mizernego światła, niemal całkowicie przytłoczonego przez oślepiające promieniowanie obcego słońca.
Ale Bohn i Reggiani, może dzięki młodemu wiekowi, wydają się niestremowani skalą wyzwania. Widzą w nim szansę na znalezienie odpowiedzi na najbardziej fundamentalne pytania - nie tylko w astronomii. I właśnie opublikowali sensacyjne wyniki własnych obserwacji.
Dwie tajemnicze planety
Astronomowie wykonali pierwsze w historii zdjęcie, na którym udało się sfotografować dwie planety pozasłoneczne okrążające gwiazdę TYC 8998-760-1 - bliźniaczo podobną do naszego Słońca. Zdjęcie z odległości, bagatela, 300 lat świetlnych. 2868 bilionów kilometrów.
Jedna tych z planet okrąża swoją gwiazdę w odległości 280 razy większej niż Ziemia Słońce. Trzy razy większej niż Pluton. - Zupełnie tego się nie spodziewaliśmy, ich obecność w tym miejscu to zupełna zagadka - mówi dr Matthew Kenworthy, opiekun naukowy Bohna. - Są też o wiele większe niż Jowisz, jedna jest 14-krotnie bardziej masywna, druga sześciokrotnie. I są bardzo młode, bo sama gwiazda ma zaledwie 17-20 milionów lat. Nasze Słońce - 4,6 mld. Dla przybliżenia: mam 46 lat. Gdyby Słońce miało tyle lat, co ja, to ta gwiazda miałaby dopiero 12 tygodni. To niemowlę.
ESO/Bohn et al.Z powodu pandemii rozmawiamy przez Skype'a. Bohn jako tło rozmowy ustawił zdjęcie nieziemskiego, marsjańskiego niemal krajobrazu. Wykonał je własnoręcznie.
- To prawdziwy raj astronoma - opowiada. - Obserwatorium Paranal należące do Europejskiego Obserwatorium Południowego.
Paranal to jeden z kompleksów naukowych na chilijskiej pustyni Atacama. Wysokogórska, położona na wysokości 4 tys. metrów nad poziomem morza pustynia jest jednym z najbardziej niegościnnych i osamotnionych miejsc na Ziemi. Są na niej miejsca, gdzie deszcz nie padał od stulecia. To tutaj, na rudym piasku, testowane są marsjańskie łaziki. I tutaj ściągają astronomowie z całego świata, bo dzięki izolacji, stabilnej pustynnej pogodzie i bardzo rozrzedzonej górskiej atmosferze pustynia daje może najlepsze na świecie warunki do obserwacji astronomicznych. Stąd jest najbliżej do gwiazd.
- To kompletna izolacja, dwie godziny jazdy w głąb pustyni - opowiada Bohn, który w Chile ostatnio był rok temu. - Mieszkamy w niezwykłym hotelu, który zagrał w filmie z Jamesem Bondem "Quantum of Solace". Niebo jest tak czyste, że widać drogę mleczną i morze gwiazd. To niesamowite.
"Co noc patrzyłem w niebo z zapartym tchem"
W podobnej izolacji narodziła się astronomiczna pasja Bohna.
- Jako dzieciak wychodziłem z dziadkiem na balkon oglądać przez teleskop Księżyc - wspomina. - Potem zacząłem studiować fizykę w Szwajcarii i właśnie tam miałem naprawdę niezwykłe doświadczenie. Wybraliśmy się na tydzień w góry, do maleńkiej chatki na wysokości 3 tys.metrów. Była zima, śnieg, a my byliśmy zupełnie odizolowani. Stałem w ciemności, pod niebem, między szczytami Alp i co noc patrzyłem w niebo z zapartym tchem.
Dziś pracuje - zdalnie - w jednym z najnowocześniejszych obserwatoriów świata. A w Chile w ciemności w niebo strzelają promienie lasera. To element jednego z systemów, które umożliwiają naziemnym teleskopom prowadzenie obserwacji niewiele ustępujących tym, które można wykonać dzięki kosmicznemu teleskopowi Hubble’a. Laserowy punkt na niebie tworzy punkt odniesienia, który pozwala komputerom wyeliminować zakłócenia wywołane nawet najdrobniejszymi drganiami atmosfery.
ZOBACZ: Zagłada Tokio i ewakuacja Nowego Jorku w 60 dni. Ćwiczenia na wypadek uderzenia asteroidy
- To element systemu tak zwanej optyki adaptacyjnej - tłumaczy Reggiani. - Lustro teleskopu jest wyposażone w siłowniki, które stale zmieniają jego kształt, eliminując część zniekształceń. Oprócz tego stosujemy algorytmy odsiewające sygnał od szumów i koronografy - urządzenia, które stworzono kiedyś dla badania korony naszego słońca, tłumiące światło gwiazdy.
Pierwsze zdjęcie planety okrążającej inną gwiazdę udało się wykonać w 2004 roku - w tym samym obserwatorium, w którym pracują Bohn, Reggiani i Kenworthy. Ale o ile planet pozasłonecznych w ogóle znamy już niemal 4 tysiące, to na własne oczy astronomowie zobaczyli nie więcej niż 40 z nich - a w dalszym ciągu wiele spośród tych obserwacji jest kwestionowana przez innych astronomów nieprzekonanych, że obiekt na zdjęciu rzeczywiście jest planetą.
Przechytrzyć egzoplanetę
- Dotychczasowe metody obserwowania planet pozwalają nam stworzyć geografię układów planetarnych, ale nie działają w dużej odległości od gwiazdy - tłumaczy Kenworthy. - My podchodzimy do problemu z drugiej strony: zaczynamy daleko od gwiazdy i zbliżamy się do niej, aż jej światło nas pokona.
"Klasyczne" metody polowania na egzoplanety badają nie je same,ale wpływ, jaki planeta wywiera na gwiazdę: dzięki superczułym instrumentom astronomowie mogą zmierzyć na przykład spadki jasności gwiazdy, kiedy orbitująca wokół niej planeta znajduje się dokładnie między gwiazdą a obserwatorem na Ziemi. Mogą też obserwować "wibrowanie" gwiazdy rozciąganej przez oddziaływanie grawitacyjne towarzyszki. Oczywiście im większa planeta, tym większy efekt i łatwiejsze obserwacje. Dlatego, zwłaszcza początkowo, astronomowie znajdowali głównie olbrzymy wielokrotnie większe od Jowisza. Dziś pośrednio potrafimy namierzać nawet planety niewiele większe od Ziemi. Ale do fotografii takich światów daleka droga.
ZOBACZ: "Wystarczy, żeby ludzie zwątpili". Dezinformacja, czyli populizm na sterydach
- W tej chwili nie jesteśmy w stanie szukać planet okrążających swoje gwiazdy tak blisko jak Ziemia, bo światło gwiazdy jest po prostu zbyt silne jak na możliwości naszych teleskopów - tłumaczy Reggiani. - Szukamy więc planet bardzo młodych, okrążających swoje gwiazdy w dużej odległości. Ciekawe jest to, że na naszym zdjęciu widzicie nie odbite od powierzchni planety światło gwiazdy: to one same świecą w podczerwieni - podkreśla.
Jedna z planet ma 1200 stopni Celsjusza, druga 1700. Stygną powoli, jak brykiety w gasnącym grillu. Prawdopodobnie ich macierzystą gwiazdę okrąża więcej planet, choć ich odnalezienie przekracza na dziś nasze techniczne możliwości. Ale badanie takich nowo narodzonych systemów może pozwolić nam lepiej zrozumieć nasz własny.
Jesteśmy typowi czy wyjątkowo dziwni?
- Chcemy zrozumieć, czy nasz Układ Słoneczny jest typowy, czy w galaktyce są miliony podobnych,czy też to my jesteśmy wyjątkowo dziwni - tłumaczy Kenworthy. - Jeszcze niedawno wydawało nam się, że dość dobrze rozumiemy proces powstawania planet. Wyobrażamy sobie, że mamy wielki dysk pyłu i gazu wokół gwiazdy. To właśnie w tym dysku powstają planety. Tam, gdzie dysk jest najgrubszy, powstają planety największe - jak Jowisz i Saturn.
- Ale "nasze" nie pasują do modelu, coś jest nie tak. Możliwe, że kiedy resztki dysku pyłu są rozdmuchiwane przez gwiazdę, planety przy pomocy własnej grawitacji wyrzucają się nawzajem na bardzo wydłużone orbity. Albo z jakiegoś dziwnego, niezrozumiałego jeszcze powodu powstały aż tak daleko, choć wydawało się to bardzo mało prawdopodobne - konkluduje Kenworthy.
Nikt, rzecz jasna, nie spodziewa się znaleźć na takich planetach śladów życia. Ale bezpośrednie obserwacje są może naszą najlepszą szansą na zdobycie przekonujących dowodów na to, że nie jesteśmy w kosmosie sami.
- To superekscytujące, bo widzimy światło pochodzące z samej planety, które niesie w sobie mnóstwo informacji - opowiada Bohn. - Możemy przeanalizować spektroskopowo skład chemiczny atmosfer tych planet. Wiemy, że jest kilka biomarkerów, jak metan czy dwutlenek węgla, które - jeśli pojawią się w odpowiedniej kombinacji - pozwolą nam powiedzieć, że życie na danej planecie jest możliwe, choć powiedzenie "tam na 100 procent jest życie" będzie bardzo trudne - zaznacza.
Pierwsze eksperymenty mamy już za sobą. Astronomom udało się znaleźć życie. Na Ziemi.
- W 2008 roku sonda kosmiczna EPOXI, podróżująca po orbicie wokół Słońca, zaczęła robić zdjęcia Ziemi - opowiada Kenworthy. - Naukowcy powiedzieli: udawajmy, że to egzoplaneta. Mamy tylko kropkę światła, ale sprawdźmy, czego dzięki tej kropce możemy dowiedzieć się o tej planecie. Okazuje się, że zmiany w tym, jak wygląda światło odbijające się od tej kropki wystarczą do zaobserwowania pór roku, ustalenia, że istnieją na niej kontynenty, systemy pogodowe, że wokół niej krąży Księżyc. To wszystko dzięki minimalnym zmianom jasności i koloru.
Obserwacje gazowych olbrzymów, takich jak te wypatrzone przez zespół Bohna, choć same w sobie są fascynujące i wnoszą wiele do naszej wiedzy o tym, jak powstają i ewoluują planety, dla astronomów są rodzajem wprawki. Prawdziwym świętym Graalem byłaby bezpośrednia obserwacja planety podobnej do naszej.
ESO/L. CalçadaKopuła teleskopu jak piłkarski stadion
- Wszechświat produkuje mnóstwo planet. Jeśli spojrzysz w niebo nocą, to co najmniej co piąta z gwiazd ma towarzyszkę w postaci planety skalistej - mówi Kenworthy - To kwestia czasu i zbudowania naprawdę wielkich teleskopów.
Obserwatorium VLT, na którym pracują astronomowie Europejskiego Obserwatorium Południowego (do organizacji od 2015 r. należy Polska) składa się tak naprawdę z czterech niezależnych teleskopów o średnicy 8 metrów każdy. Ale już w 2028, na odległym o 20 kilometrów wzgórzu, ruszy jego młodszy brat. Warty ponad miliard Euro ELT - Ekstremalnie Wielki Teleskop - będzie niemal pięciokrotnie większy. Jego kopuła będzie wielkości piłkarskiego stadionu.
- Wielkie teleskopy mają wiele zastosowań, ale zwłaszcza w prowadzeniu naszych obserwacji zmieniają całe pole - cieszy się Reggiani. - Żeby zebrać światło z maleńkiej planety tuż przy gwieździe, potrzebujemy ogromnego lustra. Dzięki ELT będziemy mogli próbować szukać biosygnatur na obcych planetach.
- Sądzę, że za 20 lat będziemy analizować skład chemiczny planet wokół najbliższych gwiazd - spekuluje Kenworthy. - Ale to absolutne granice technologii. Inżynierowie mówią: jesteście wariatami, że w ogóle o tym myślicie. To już nie szukanie motyla przy latarni morskiej. To próba zrobienia zbliżenia plamek na jego skrzydełkach. Ale może kiedy Alex będzie miał własnych studentów, jeden z nich przeprowadzi obserwacje, dzięki którym będziemy mogli na poważnie rozmawiać o pogodzie na planetach orbitujących wokół innych gwiazd. Nigdy nie sądziłem, że zobaczę coś takiego za mojego życia - przyznaje.
Komentarze