Οι πλανήτες γύρω από άλλα άστρα είναι η νέα terra incognita, αφού ελάχιστες είναι πια οι ανεξερεύνητες περιοχές της Γης. Οι εξωπλανήτες βεβαίως εξάπτουν τη φαντασία – με τι θα μοιάζει ένας ξένος κόσμος; Θα μπορούσαμε να φτιάξουμε ένα νέο σπίτι εκεί; Πριν όμως να κάνουμε την πρώτη εξερεύνηση στο αλλοδαπό έδαφος, αυτοί οι πολύ διαφορετικοί κόσμοι πρέπει πρώτα να αναγνωριστούν και να ταξινομηθούν. Ευτυχώς, οι αστρονόμοι έχουν αναπτύξει μια σειρά από αποτελεσματικές μεθόδους για την εξεύρεση τους, έτσι ξεδιπλώστε τον χάρτη του Γαλαξία και ετοιμαστείτε να κυνηγήσετε κάποιους εξωπλανήτες.Η πρώτη επιβεβαιωμένη ανακάλυψη εξωηλιακού πλανήτη έγινε το 1992, όταν ανακοινώθηκε ένα σύστημα πλανητών με μάζα σαν τους γήινους πλανήτες γύρω από το πάλσαρ PSR B1257 + 12 2.300 έτη φωτός από τον Ήλιο στον αστερισμό της Παρθένου.
Η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας
Τόσο η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας όσο και ο πολύ παλαιότερος πρόδρομος, η αστρομετρία, είναι στρατηγικές που χρησιμοποιούν το γεγονός ότι ένας πλανήτης ασκεί βαρυτική δύναμη στο γονικό αστέρι του, προκαλώντας την ταλάντευση του. Οι πλανήτες στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα έχουν το ίδιο αποτέλεσμα πάνω στον Ήλιο.
Αυτή η ταλάντωση μπορεί να μετρηθεί είτε με ακριβή αναφορά των διαφορών στην ακριβή θέση του αστέρα στον ουρανό (αστρομετρία) είτε με τη μέτρηση παραλλαγών στο μήκος κύματος ή το χρώμα του φωτός του αστέρα (μέθοδος ακτινικής ταχύτητας). Αυτές οι αλλαγές στο μήκος κύματος λόγω κίνησης, οι γνωστές μετατοπίσεις Doppler, μπορεί να είναι πολύ μικρές, πράγμα που περιορίζει τους τύπους πλανητικών συστημάτων που μπορεί να ανιχνεύσει αυτή η μέθοδος. Παρομοίως, οι μετατοπίσεις Doppler καθίστανται ακόμη πιο δύσκολες να παρατηρηθούν, αν η τροχιά του πλανήτη γέρνει ως προς την ευθεία που μας ενώνει ή και ακόμη και να εξαφανιστεί εξ ολοκλήρου αν η τροχιά είναι στραμμένη κατά πρόσωπο. Αντίθετα, αυτή η μέθοδος υπερέχει στην εύρεση μεγάλων πλανητών που στρέφονται πολύ κοντά σε μικρότερα αστέρια, καθώς αυτή η χαρακτηριστική ταλάντωση είναι πιο αισθητή λόγω της αύξησης της βαρυτικής δύναμης του μεγάλου πλανήτη.
Παρότι η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας προτιμάται σήμερα, η αστρομετρία επιστρέφει, σε μεγάλο βαθμό χάρη στην αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, η οποία επί του παρόντος παρατηρεί πάνω από ένα δισεκατομμύριο αστέρια. Η χρήση της αστρομετρίας για την εύρεση των πλανητών έχει τα πλεονεκτήματά της. αυτή η μέθοδος μπορεί να βρει πλανήτες που έχουν πιο μακρινές τροχιές και η υψηλή ακρίβειά της καθιστά δυνατή την εξεύρεση και μικρότερων πλανητών, καθιστώντας την ένα βασικό εργαλείο στην αναζήτηση ενός κατοικήσιμου, πλανήτη που να μοιάζει με τη Γη.
Η Μέθοδος Διέλευσης
Η μέθοδος της διέλευσης είναι μακράν η πιο χρησιμοποιούμενη στρατηγική για την ανακάλυψη εξωπλανητών και η πρόσφατη εκτόξευση του Ερευνητικού Δορυφόρου Διέλευσης (TESS) της NASA είναι άμεση συνέπεια της επιτυχίας αυτής της μεθόδου. Η ιδέα είναι σχετικά απλή: οι αστρονόμοι μπορούν να παρατηρήσουν την περιοδική εξασθένιση της φωτεινότητας ενός αστέρα που προκαλείται από έναν εξωπλανήτη που περνάει ανάμεσα στο αστέρι και τη Γη.
Χάρη στις αμέτρητες παρατηρήσεις των αποστολών Kepler και K2 της NASA, υπάρχουν περισσότερες καμπύλες φωτός που πρέπει να αναλυθούν, από όσους αστρονόμους έχουμε για να τις επεξεργαστούν. Δεν χρειάζεται να είσαι αστρονόμος ή ακόμα και να έχεις κάποια εμπειρία αστρονομίας για να βρεις πλανήτες. Το πρότζεκτ Zooniverse εκμεταλλεύτηκε την αφθονία των παρατηρήσεων του Kepler και κυκλοφόρησε τα δεδομένα του (με μαθήματα) στο κοινό στο σχέδιο Planet Hunters, που επιτρέπει σε κάθε άτομο να μάθει, να αναλύει καμπύλες φωτός και να ανακαλύψει έτσι εξωπλανήτες.
Μια από τις πιο χρήσιμες πτυχές της μεθόδου διέλευσης είναι ότι οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν δεδομένα από την καμπύλη φωτός για να μελετήσουν την ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη. Κατά τη διάρκεια της εισόδου του μπροστά από το αστέρι, όταν δηλαδή ο πλανήτης αρχίζει να μειώνει το φως του γονικού άστρου, η ατμόσφαιρα του θα διέρχεται πρώτα. Ομοίως, κατά την έξοδο του, η ατμόσφαιρα θα είναι το τελευταίο μέρος του πλανήτη που θα περάσει μπροστά από το αστέρι. Μελετώντας τις λεπτομέρειες του μήκους κύματος της καμπύλης φωτός κατά τη διάρκεια της εισόδου και εξόδου, οι αστρονόμοι μπορούν να αναγνωρίσουν τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας του εξωπλανήτη.
Δυστυχώς, το μεγαλύτερο μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι το υψηλό ποσοστό ψευδών ανιχνεύσεων. Μια μελέτη που διεξήχθη το 2012 υποδηλώνει ότι το ποσοστό των λανθασμένων ανιχνευθέντων πλανητών μπορεί να φθάσει το 35%. Για να μετριαστεί αυτός ο μεγάλος βαθμός σφάλματος, οι παρατηρήσεις διέλευσης συνδυάζονται καλύτερα με μια επιβεβαιωμένη ανίχνευση χρησιμοποιώντας μία από τις άλλες μεθόδους.
Άμεση απεικόνιση
Παρόλο που είναι συνήθως αδύνατο να συμβεί, μερικές φορές οι αστρονόμοι είναι σε θέση να απεικονίσουν απευθείας έναν εξωπλανήτη – αν ο πλανήτης είναι μεγάλος, ζεστός, έχει μια μεγάλη τροχιά και είναι αρκετά μακριά από το γονικό άστρο, άρα το φως του δεν έχει χαθεί από το πολύ φωτεινότερο αστέρι. Όσο δύσκολο και σπάνιο μπορεί να είναι, οι αστρονόμοι έχουν αποτυπώσει επιτυχώς εξωπλανήτες σε αρκετές περιπτώσεις.
Το 2008, ένας εξωπλανήτης που περιστρέφεται γύρω από το αστέρι Fomalhaut απεικονίστηκε απευθείας χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Λίγο πιο μεγάλο από τον Δία και εξαιρετικά φωτεινό, αυτός ο εξωπλανήτης βρίσκεται στη διαδικασία χαράξης ενός μονοπατιού μέσα από τον πυκνό δίσκο αερίου και σκόνης που περιβάλλει το άστρο Fomalhaut.
Παρόλο που οι εξωπλανήτες με απευθείας απεικόνιση είναι αρκετά ασυνήθιστο σήμερα, οι μελλοντικές εξελίξεις στην ακρίβεια και το βάθος των τηλεσκοπίων θα μπορούσαν να καταστήσουν αυτήν την πιο αξιόπιστη και αποτελεσματική μέθοδο για την παρατήρηση των εξωπλανητών. Με νέες αποστολές, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) που εκτοξεύεται στο εγγύς μέλλον, είναι μόνο θέμα χρόνου μέχρι να βρεθούν περισσότερες εξωπλανήτες μέσω απευθείας απεικόνισης.
Ανίχνευση με βαρυτικό εστιασμό
Μια άλλη μέθοδος εξεύρεσης εξωπλανήτων βασίζεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός εστιασμός. Αυτό συμβαίνει όταν το βαρυτικό πεδίο ενός αστέρα στο προσκήνιο (πιο κοντά μας) ενεργεί ως βαρυτικός φακός στο φως ενός απομακρυσμένου αστέρος. Ουσιαστικά, η βαρύτητα του πλησιέστερου αστέρα λειτουργεί σαν μεγεθυντικός φακός, επιτρέποντας έτσι στους αστρονόμους να βλέπουν αντικείμενα που διαφορετικά θα ήταν πολύ μακριά ή πολύ μικρά για να τα δούμε. Εάν ο βαρυτικός αστέρας (ο μεγεθυντικός φακός) έχει έναν πλανήτη που στρέφεται γύρω του, αυτό μπορεί να διαταράξει το φαινόμενο του βαρυτικού φακού με μετρήσιμο τρόπο. Ωστόσο, για να μπορέσει να συμβεί, τα δύο αστέρια και ο πλανήτης πρέπει να ευθυγραμμιστούν με ακρίβεια κάτι πολύ απίθανο, καθιστώντας τους ανιχνευθέντες εξωπλανήτες με αυτή τη μέθοδο πολύ ασυνήθιστους.
Σε αντίθεση με τις πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μεθόδους, ο βαρυτικός μικροεστιασμός υπερέχει στην εύρεση μικρών πλανητών με μεγαλύτερες τροχιές γύρω από μακρινά αστέρια, οπότε αν και η απαραίτητη ευθυγράμμιση είναι σπάνια, αυτή η μέθοδος επιτρέπει στους αστρονόμους να εντοπίσουν πλανήτες που διαφορετικά θα χάνονταν. Δυστυχώς, οι παρατηρήσεις με μικροεστιασμό δεν μπορούν να επαναληφθούν, οπότε οι αστρονόμοι έχουν μια μοναδική ευκαιρία να ανιχνεύσουν έναν πλανήτη κατά τη διάρκεια αυτού του σπάνιου, σύντομου γεγονότος.
Είτε οφείλονται σε αστρικές ταλαντεύσεις είτε σε ένα τυχερό φαινόμενο βαρυτικών φακών, οι ανιχνεύσεις εξωπλανήτων αυξάνονται ραγδαία και θα συνεχίσουν να γίνονται πιο συνηθισμένες, ειδικά με δεδομένα από αποστολές όπως ο TESS. Αν και δεν έχει βρεθεί ακόμα ένας τέλειος δίδυμος εξωπλανήτης της Γης, η ποικιλία και η αφθονία των πλανητικών συστημάτων που αποκαλύπτονται, αποκαλύπτουν ότι οι πλανήτες είναι πολύ πιο κοινοί από ότι αρχικά είχαμε σκεφτεί. Μέχρι να γίνει αυτή για πρώτη φορά αυτή η ανακάλυψη ορόσημο (σαν τη Γη μας), πρόκειται απλώς για την απόλαυση της τεράστιας ποικιλότητας των πλανητών που παρατηρήθηκαν ήδη στον Γαλαξία μας και για τη συνέχιση του κυνηγιού για έναν νέο, κατοικήσιμο κόσμο.
Δεν υπάρχουν σχόλια :
Δημοσίευση σχολίου