Słońce kluczem do odkrycia nowej Ziemi. Pomoże w tym ESPRESSO

Wykrywanie oraz charakteryzowanie planet podobnych do Ziemi, czyli posiadających warunki fizyczne umożliwiające istnienie ciekłej wody, a tym samym potencjalnie sprzyjających życiu, jest jednym z podstawowych zadań współczesnej astrofizyki.

Niestety poszukiwanie te utrudnia astrofizyczny „szum” z gwiazd macierzystych. Dotychczasowe metody radzenia sobie z tym problemem są niewystarczające do osiągnięcia wymaganych poziomów precyzji.

Nowe, nieznane światy

Jednak jeden instrument, a tak naprawdę cała infrastruktura, mogą to zmienić. Mowa o teleskopie Paranal solar Espresso Telescope (PoET). Jest on połączony ze spektrografem ESPRESSO (ESO), co umożliwi jednoczesne prowadzenie obserwacji całkowitego widma Słońca oraz obserwacji rozdzielonych przestrzennie na poziomie pojedynczych sekund łuku, przy rozdzielczości widmowej R~200000.

Aktualne dane mówią o około 6300 potwierdzonych planetach pozasłonecznych (egzoplanetach). Ponadto istnieją tysiące kandydatów oczekujących na potwierdzenie – głównie z misji takich jak Kepler Space Telescope i TESS.

Te pozaziemskie światy są zazwyczaj wykrywane i badane poprzez analizę światła pochodzącego z ich gwiazd macierzystych, m.in. przez szukanie małych zmian w widmie gwiazdy.

Jednak aktywność gwiazdowa może wytwarzać sygnały, które zagłuszają, a w innych sytuacjach naśladują zmiany wywoływane przez bliskie gwieździe planety. Podobnie jak plamy słoneczne zmieniają światło słoneczne, powierzchniowa aktywność innych gwiazd zaburza ich widma w sposób, który może być mierzony, jako „szum”, przy użyciu aktualnych instrumentów do polowania na planety.

Usuwanie tego szumu z widma odległej gwiazdy jest trudne, ponieważ nie rozumiemy w pełni, jak aktywność gwiazdowa zmienia światło, które obserwujemy. Na szczęście naukowcy znaleźli rozwiązanie: postanowili nauczyć się tego od naszej własnej gwiazdy.

PoETyckie łowy na egzoplanety

Infrastruktura PoET składa się z teleskopu ze zwierciadłem o średnicy 60 cm, które gromadzi światło z określonych obszarów na Słońcu, takich jak pojedyncze plamy słoneczne. Bada w ten sposób sygnatury aktywności gwiazdowej. PoET obejmuje też mniejszy teleskop, który zbiera światło od całej widocznej powierzchni tarczy słonecznej.

– Będziemy w stanie analizować z bardzo wysoką rozdzielczością specyficzne obszary Słońca w sposób dotąd niespotykany – mówi Alexandre Cabral, współkierujący projektem PoET.

Ekspert wyjaśnia, że jednoczesne obserwacje zarówno tarczy słonecznej, jak i pojedynczych cech powierzchniowych, pozwolą dokładnie ustalić, jak aktywność gwiazdowa zmienia widmo słoneczne. Następnie może to zostać użyte jako przewodnik do precyzyjnego usunięcia „szumu” odległych gwiazd, zdolnego ukrywać egzoplanety.

Aby sprawdzić, czy pomysł jest trafny, konieczny jest precyzyjny instrumentu zaprojektowanego do badania planet pozasłonecznych. Instrument o bardzo energetycznej nazwie ESPRESSO.

Ekstremalna precyzja ESPRESSO

ESPRESSO to ekstremalnie precyzyjny spektrograf wysokiej rozdzielczości, zdolny do wykrywania niewielkich zmian w widmach gwiazd, zwykle w celu odnalezienie lub scharakteryzowania okrążających je planet. Jako instrument do poszukiwania egzoplanet na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT), badający w nocy odległe gwiazdy, ESPRESSO będzie teraz też używany w dzień przez PoET do analizowania widm słonecznych. To sprawia, że astronomowie zyskali nowe możliwości.

Noc i dzień nad Atakamą

Tak zwane pierwsze światło PoET zostało zarejestrowane na początku kwietnia w należącym do ESO Obserwatorium Paranal. Znajduje się ono na chilijskiej pustyni Atakama, która jest uznawana za jedno z najlepszych miejsce na świecie do obserwacji nieba.

W rejonie tym występuje średnio około 330–340 bezchmurnych nocy w ciągu roku. Między innymi dlatego znajdują się tam największe i najnowocześniejsze naziemne obserwatoria astronomiczne globu. Wśród nich zasłużone La Silla Observatory, kompleks badawczy Chajnantor Observatory z kultowym teleskopem ALMA czy otwarte niedawno obserwatorium imienia Very C. Rubin.

Na Atakamie znajduje się też polskie Obserwatorium Cerro Murphy zarządzane przez badaczy z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN.

Pierwsze obserwacje PoET pokazały, że system działa zgodnie z wymaganiami i jest w stanie uzyskiwać widma zarówno całej tarczy słonecznej, jak i określonych obszarów na niej. Po trwającym okresie optymalizacji rozpocznie się faza naukowa. Pierwsze dane powinniśmy uzyskać do końca roku.

Źródło: Universe Today

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.