Η NASA εκτοξεύει δορυφόρο «TESS» για να κυνηγήσει εξωπλανήτες
Οι προηγούμενες γενιές κοίταξαν ψηλά τα αστέρια στον νυχτερινό ουρανό και αναρωτήθηκαν αν βρίσκονται επίσης σε τροχιά από πλανήτες. Η γενιά μας είναι η πρώτη που μαθαίνει την απάντηση. Τώρα γνωρίζουμε ότι σχεδόν όλα τα αστέρια έχουν πλανήτες γύρω τους και καθώς η τεχνολογία μας βελτιώνεται, συνεχίζουμε να βρίσκουμε περισσότερους. Ο νεότερος δορυφόρος της NASA, ο TESS (ο Transiting Exoplanet Survey Satellite), που έχει προγραμματιστεί για εκτόξευση στις 16 Απριλίου 2018, θα επεκτείνει το κυνήγι για μικρούς, βραχώδεις πλανήτες γύρω από κοντινά, φωτεινά αστέρια.
Θέλουμε να μάθουμε πόσο μεγάλοι είναι τέτοιοι πλανήτες, τι είδους τροχιές έχουν και πώς σχηματίστηκαν και εξελίχθηκαν. Έχουν ατμόσφαιρες, είναι καθαροί ή συννεφιασμένοι και από τι αποτελούνται; Τις επόμενες δεκαετίες, θα βρούμε πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη στη σωστή απόσταση από το άστρο τους ώστε το νερό να είναι υγρό. Είναι κατανοητό ότι κάποιος θα έχει μια ατμόσφαιρα που περιέχει μόρια όπως το ελεύθερο οξυγόνο που υποδηλώνουν βιολογική δραστηριότητα. Το TESS είναι ένα σημαντικό βήμα προς αυτόν τον μακροπρόθεσμο στόχο.
Οι πλανήτες είναι τόσο αμυδροί και μικροσκοπικοί σε σύγκριση με τα αστέρια που τους φιλοξενούν, που είναι αξιοσημείωτο ότι μπορούμε να τους εντοπίσουμε καθόλου, πόσο μάλλον να μελετήσουμε την ατμόσφαιρά τους. Ωστόσο, οι πλανήτες μπορούν, από την άποψή μας, να φαίνονται να ταξιδεύουν ή να «διέρχονται» από την όψη του άστρου τους καθώς περιφέρονται σε τροχιά, εμποδίζοντας ένα μικρό κλάσμα του φωτός του αστεριού. Το TESS θα παρακολουθεί 200.000 φωτεινά αστέρια στην ηλιακή γειτονιά, αναζητώντας μικροσκοπικές βυθίσεις στη φωτεινότητά τους που αποκαλύπτουν έναν διερχόμενο πλανήτη.
Για να κατανοήσουμε τις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών, πρέπει να εξετάσουμε πώς αλληλεπιδρούν με το φως των αστεριών. Καθώς ένας πλανήτης διέρχεται από ένα αστέρι, το λεπτό επίχρισμα της ατμόσφαιράς του φωτίζεται από το φως των αστεριών. Ορισμένα μήκη κύματος του αστρικού φωτός θα απορροφηθούν από τα μόρια της ατμόσφαιρας, ενώ άλλα μήκη κύματος θα ακτινοβολούν κατευθείαν. Επομένως, κοιτάζοντας ποια μήκη κύματος φτάνουν σε εμάς και ποια όχι, μπορεί να αποκαλύψει από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα.
Τέτοιες παρατηρήσεις βρίσκονται ακριβώς στο όριο των σημερινών δυνατοτήτων, απαιτώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), το διάδοχο του Hubble 8 δισεκατομμυρίων δολαρίων που έχει προγραμματιστεί να εκτοξευτεί το 2020. Με έναν καθρέφτη πλάτους 6,5 μέτρων, που συλλέγει πολύ περισσότερο φως από το Hubble , και με ειδικά σχεδιασμένα όργανα, το JWST έχει κατασκευαστεί για να μελετά ατμόσφαιρες εξωπλανητών.
Για να χρησιμοποιήσουμε το JWST πιο αποτελεσματικά, πρέπει πρώτα να γνωρίζουμε ποια αστέρια φιλοξενούν τους καλύτερους διερχόμενους εξωπλανήτες για μελέτη, και γι' αυτό χρειαζόμαστε το TESS. Το προκάτοχό του διαστημόπλοιο, Kepler, εξέτασε 150.000 αστέρια σε ένα κομμάτι του ουρανού κοντά στον αστερισμό του Κύκνου και βρήκε πάνω από χίλιους πλανήτες που κυμαίνονται από αέριους γίγαντες όπως ο Δίας έως βραχώδεις πλανήτες τόσο μικροί όσο ο Ερμής. Αλλά ο Κέπλερ κάλυψε μόνο ένα μικρό κομμάτι του ουρανού που περιείχε λίγα αστέρια αρκετά φωτεινά ώστε να μπορούμε να μελετήσουμε τους πλανήτες τους.
Ένα εκατομμύριο αστέρια τη νύχτα
Αντίθετα, τα επίγεια τηλεσκόπια έχουν αναζητήσει ευρύτερα τμήματα του ουρανού κοιτάζοντας πολλά περισσότερα φωτεινότερα αστέρια για διερχόμενους εξωπλανήτες. Το πιο επιτυχημένο ήταν το έργο Wide Angle Search for Planets (WASP) του Ηνωμένου Βασιλείου, του οποίου είμαι μέλος. Χρησιμοποιώντας μια σειρά από φακούς κάμερας, το WASP πέρασε την τελευταία δεκαετία παρακολουθώντας ένα εκατομμύριο αστέρια κάθε καθαρή νύχτα αναζητώντας βυθίσεις διέλευσης και βρήκε σχεδόν 200 εξωπλανήτες, ορισμένοι από τους οποίους έχουν πλέον επιλεγεί ως στόχοι για το JWST.
Αλλά οι επίγειες έρευνες διέλευσης έχουν έναν μεγάλο περιορισμό:εξετάζουν την ατμόσφαιρα της Γης και αυτό περιορίζει σοβαρά την ποιότητα των δεδομένων. Μπορούν να ανιχνεύσουν πτώσεις φωτεινότητας έως και 1%, που είναι αρκετό για να βρουν γιγάντιους αέριους πλανήτες που είναι σαν τον δικό μας Δία και Κρόνο. Αλλά μικρότεροι, βραχώδεις πλανήτες εμποδίζουν πολύ λιγότερο φως. Η Γη μας θα έκανε μια βουτιά μόνο 0,01% αν την δούμε να προβάλλεται στον ήλιο μας.
Το TESS θα συνδυάσει το καλύτερο από αυτές τις δύο προσεγγίσεις, παρατηρώντας φωτεινά αστέρια σε ολόκληρο τον ουρανό με το πλεονέκτημα να το κάνει από το διάστημα. Θα πρέπει να βρει τους μικρούς, βραχώδεις πλανήτες που ο Κέπλερ απέδειξε ότι είναι άφθονοι, αλλά να τους βρει σε τροχιά γύρω από αστέρια που είναι αρκετά φωτεινά ώστε να μπορούμε να μελετήσουμε την ατμόσφαιρά τους με το JWST.
Το TESS θα παρατηρεί συνήθως κάθε περιοχή του ουρανού για 30 ημέρες. Αυτό σημαίνει ότι θα ανιχνεύσει πλανήτες που δεν αργούν να περιφέρονται γύρω από τα αστέρια τους και έτσι θα παράγουν αρκετές διελεύσεις ενώ το TESS τους κοιτάζει. Πλανήτες με μικρή τροχιά βρίσκονται κοντά στα αστέρια τους, που σημαίνει ότι οι περισσότεροι πλανήτες που βρίσκει το TESS θα είναι πολύ ζεστοί για υγρό νερό. Αλλά οι πλανήτες που περιστρέφονται γύρω από πιο αμυδρά, ψυχρότερα άστρα κόκκινους νάνους μπορεί να βρίσκονται στη σωστή θερμοκρασία για ζωή, ακόμα κι αν είναι τόσο κοντά. Το αστέρι νάνος TRAPPIST-1 είναι 1.000 φορές πιο σκοτεινό από τον ήλιο μας και είναι γνωστό ότι φιλοξενεί επτά πλανήτες σε στενή τροχιά.
Ενώ το TESS αναζητά πλανήτες που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από νάνους αστέρες από το διάστημα, η έρευνα SPECULOOS θα εξετάσει ακόμη μικρότερα και πιο αμυδρά αστέρια από το έδαφος. Όποιοι πλανήτες βρει θα είναι πρωταρχικοί στόχοι για το JWST.
Αυτή η εξερεύνηση είναι ένα βήμα προς την εύρεση βραχωδών πλανητών στην κατοικήσιμη ζώνη αστεριών όπως ο ήλιος μας. Το 2026, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος αναμένεται να εκτοξεύσει τον PLATO, έναν δορυφόρο με τη δυνατότητα να ανακαλύψει βραχώδεις πλανήτες σε τροχιές παρόμοιες με τη Γη με περιόδους ενός έτους. Στη συνέχεια, ο αγώνας θα αρχίσει να βρίσκει μόρια βιοδείκτες, όπως το ελεύθερο οξυγόνο, στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη που μοιάζει με τη Γη.
Αυτό το άρθρο δημοσιεύθηκε αρχικά στο The Conversation. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard
