REKLAMA


 

REKLAMA


 

Obserwatorium SSO w Australii, w którym zadomowił się jeden z teleskopów sieci Projektu Solaris Obserwatorium SSO w Australii, w którym zadomowił się jeden z teleskopów sieci Projektu Solaris Projekt Solaris

Rozgwieżdżone nocne niebo fascynowało ludzkość od zarania dziejów. Dziś, u progu ery odkrycia drugiej Ziemi, fascynacja nieboskłonem nie słabnie. Wręcz przeciwnie – oczarowanie sięga zenitu


Ratajczak_Milena

Autorką tekstu jest Milena Ratajczak
Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika, Polska Akademia Nauk, Toruń
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Mgr Milena Ratajczak jest doktorantką w CAMK PAN, należy do zespołu zajmującego się problematyką egzoplanet, układów podwójnych i wielokrotnych gwiazd. 

 


Współczesna astronomia różni się znacznie od tej sprzed kilkuset lat. Ogrom wiedzy na temat zjawisk zachodzących na niebie przyswojonej na przestrzeni ostatnich stuleci zbudowany został na fundamencie wielu przełomowych odkryć. Naturalnie nasuwały one więcej pytań, niż dawały odpowiedzi. Dziś nikogo nie zastanawia powód spadania gwiazd czy sierpowatego kształtu Księżyca, ale pytań, kołaczących się w naszych głowach wciąż jest wiele. By pełniej opisać ludzką naturę, do chęci znalezienia na nie odpowiedzi należy dodać pragnienie sprostania wyzwaniom. W dziedzinie astronomii jednym z nich jest znalezienie drugiej Ziemi.

 

Fascynujące tranzyty

 

Tematyka planet pozasłonecznych ‒ czyli takich, które znajdują się poza Układem Słonecznym ‒ w ciągu ostatnich kilkunastu lat zyskała miano najpopularniejszej dziedziny astronomii nie tylko wśród naukowców, lecz także w gronie miłośników nocnego nieba. Trudno się temu dziwić – poza tym, że niezwykle fascynujące zagadnienie jak mało które pobudza wyobraźnię, niemal każdy miesiąc przynosi kolejne przełomowe planetarne odkrycie. Dziś znamy już niemal tysiąc planet pozasłonecznych, nazywanych też egzoplanetami. Odległe światy wyszły ze sfery wyobraźni autorów książek science fiction i zadomowiły się na stałe w rozważaniach najtęższych umysłów naszych czasów.

 

Poszukiwanie planet jest zajęciem zarówno fascynującym, jak i wymagającym. Na palcach jednej ręki policzymy bowiem egzoplanety, które możemy zaobserwować w sposób bezpośredni. Odbijane przez planety światło jest bowiem bardzo słabe i ginie w promieniowaniu gwiazd, wokół których one krążą. Dlatego większość wykorzystywanych metod detekcji planet opiera się na analizie światła pochodzącego od ich gwiazd macierzystych.

 

Możemy na przykład doszukiwać się zmian jasności gwiazd spowodowanych przejściem planety na tle gwiezdnej tarczy. Jeśli planeta znajduje się blisko gwiazdy, jej promień jest spory, a położenie w przestrzeni odpowiednie, może przesłonić blask gwiazdy. Zjawisko przejścia ciała niebieskiego na tle tarczy innego ciała nazywamy tranzytem, dlatego opisaną technikę poszukiwania planet zwykło się określać mianem metody tranzytów.

 

Innym sposobem odkrywania odległych światów jest badanie widma gwiazdy. Planeta krążąca wokół odległego słońca jest przez nie grawitacyjnie przyciągana, ale zjawisko to działa także w drugą stronę – gwiazda jest poddana grawitacji planety. Powoduje to niewielkie ruchy gwiazdy, przypominające lekkie chybotanie. Analizując widmo tak kołyszącego się w przestrzeni obiektu, zauważymy, że gwiezdne linie widmowe przesuwają się w stronę czerwieni, gdy gwiazda oddala się odrobinę od Ziemi, lub fioletu – gdy się do niej przybliża. Przesunięcie linii spektralnych odpowiada wartości jednej z przestrzennych składowych prędkości gwiazdy, dlatego powyższą technikę detekcji planet nazywamy metodą prędkości radialnych. Razem z metodą tranzytów przysłużyła się ona do odkrycia większości znanych do tej pory egzoplanet.

 

Egzotyczne egzoświaty

 

Od początku lat 90. ubiegłego stulecia, kiedy polski naukowiec prof. Aleksander Wolszczan dokonał odkrycia pierwszych planet pozasłonecznych, nasza wiedza na ich temat szybko ewoluowała. Dziś wiemy, że odległe światy potrafią być bardzo egzotyczne. Pierwsze planety zaobserwowane zostały wokół pulsara, czyli gwiazdy powstałej po wybuchu supernowej, jednym z najbardziej energetycznych wydarzeń, jakie mają miejsce w kosmicznej przestrzeni. Planety te nie są jednak światami ocalałymi po kosmicznej eksplozji, a raczej globami powstałymi z resztek, jakie pozostawiła po sobie po wybuchu gwiazda. Zdecydowanie nie są to planety przyjazne życiu.

 

Kolejnymi obiektami, które przed laty wzbudziły spore zainteresowanie astrofizyków, są tak zwane gorące jowisze, czyli planety o stosunkowo dużych rozmiarach i niskiej gęstości, które krążą wokół macierzystych gwiazd bardzo blisko, na orbitach często ciaśniejszych niż słoneczna orbita Merkurego. Fakt obserwacji tak wielu gazowych olbrzymów krążących w niewielkiej odległości od gwiazd zintensyfikował badania nad procesem formowania się planet. Dziś wiemy, że gorące jowisze powstały w znacznie większej odległości od macierzystych gwiazd, niż znajdują się obecnie, i na skutek procesu migracji już uformowane przywędrowały w ich kierunku.

 

W poszukiwaniu Tatooine

 

Świat planet jest jednak dużo bardziej różnorodny. Do listy egzotycznych globów należy bezsprzecznie dopisać planety, z powierzchni których obserwować możemy wschody i zachody nie jednego, ale dwóch słońc. Są to światy przypominające rodzinną planetę Luke’a Skywalkera – Tatooine z „Gwiezdnych wojen”.

 

Planety takie określane są mianem planet okołopodwójnych. Krążą one po orbicie wokół dwóch grawitacyjnie związanych ze sobą gwiazd. Do niedawna istniały jedynie w sferze wyobraźni, dziś, głównie dzięki wyniesionemu na orbitę Kosmicznemu Teleskopowi Kepler, znamy już kilka przykładów takich obiektów.

 

Ogromny wkład w rozwój dziedziny poszukiwań planet okołopodwójnych wnieśli Polacy. Projekt Solaris, nawiązujący nazwą do powieści Stanisława Lema, który na kilkanaście lat przed George’em Lucasem wprowadził do popkultury planetę krążącą wokół dwóch gwiazd, jest pierwszym dedykowanym odkrywaniu tych wyjątkowych odległych światów projektem naukowym.

 

Mgławica Tarantula sfotografowana jednym z teleskopów sieci Projektu Solaris

 

Grupa profesora Macieja Konackiego z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Toruniu, w której skład wchodzą Krzysztof Hełminiak, Stanisław Kozłowski, Rafał Pawłaszek, Piotr Sybilski i autorka tego tekstu, buduje na południowej półkuli sieć teleskopów, które za cel obiorą układy podwójne gwiazd, wokół których mogą krążyć planety. Metodą poszukiwania tak egzotycznych odległych światów, wykorzystywaną w Projekcie Solaris, jest chronometraż wzajemnych zaćmień gwiazd. Obserwowane spadki jasności gwiezdnego układu, będące efektem wzajemnego zakrywania się jego składników podczas ruchu orbitalnego na skutek obecności trzeciego ciała (na przykład planety), dochodzą do obserwatora z pewną nieregularnością (opóźnieniem lub przyspieszeniem). Dzieje się tak z powodu przesunięcia położenia środka masy całego układu, wywołanego istnieniem w nim dodatkowego obiektu, czego skutkiem jest periodyczna zmiana odległości gwiazdy podwójnej od obserwatora z okresem równym okresowi obiegu planety wokół gwiazd. Z racji skończonej prędkości światła zmiany jasności gwiazdy podwójnej docierają do obserwatora z określoną nieregularnością. Metoda poszukiwania planet pozasłonecznych wykorzystywana w Projekcie Solaris polega na wykrywaniu tych czasowych nieregularności.

 

Sieć teleskopów Solaris

 

Zadanie jest realizowane za pomocą globalnej sieci czterech w pełni automatycznych teleskopów zlokalizowanych w obserwatoriach astronomicznych w Republice Południowej Afryki (SAAO, South Africian Astronomical Observatory), Australii (SSO, Siding Spring Observatory) i Argentynie (CASLEO, Complejo Astronómico El Leoncito). Ich położenie nie jest przypadkowe. Powodów, dla których obserwatorzy wybierają niebo południowe, jest kilka. Po pierwsze, na nieboskłonie podziwianym z ujemnych szerokości geograficznych, odnajdujemy ciekawe obiekty, których nie możemy zaobserwować z Europy, np. centrum Drogi Mlecznej czy sąsiadujące z nią galaktyki ‒ Obłoki Magellana. Po drugie, zanieczyszczenie sztucznym światłem na południu jest znacznie mniejsze w porównaniu z północą, a liczba pogodnych nocy – zdecydowanie większa. Poza tym, by zniwelować wpływ atmosfery na obserwacje optyczne, obserwatoria buduje się w górach o suchym klimacie. Dlatego większość najpotężniejszych teleskopów zlokalizowanych jest na południowych kontynentach. Właśnie w ich sąsiedztwie stanęły polskie teleskopy sieci Solaris. Ich oddalenie w długości geograficznej pozwala na ciągłe obserwacje: gdy noc w jednym obserwatorium zbliża się ku końcowi, na innym kontynencie Słońce akurat zachodzi. Dzięki temu globalna sieć teleskopów pozwala na astronomiczne obserwacje optyczne przez 24 godziny na dobę.

 

Kopuły teleskopów Solaris-1 i Solaris-2 (SAAO, RPA). Fot. Anthony Koeslag

 

Każdy teleskop sieci Solaris jest wyposażony w lustro główne o średnicy pół metra i osadzony jest na zmodyfikowanym montażu niemieckim, charakteryzującym się niezwykle precyzyjnym napędem typu bezpośredniego. Wyposażenie każdego teleskopu jest niemal identyczne i składa się z derotatora pola, zestawu filtrów fotometrycznych oraz wysokiej klasy kamery CCD. Poza tym z każdą stacją sprzężony jest dedykowany komputer, zapewniający autonomię i znajdujący się razem z teleskopem w zmechanizowanej kopule o średnicy 3,5 metra. Warunki atmosferyczne panujące na zewnątrz monitorowane są w czasie rzeczywistym przez rozbudowany system czujników. Procesem przebiegu obserwacji w odległych obserwatoriach zarządzać można z centrum sterowania znajdującego się w siedzibie Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Toruniu.

 

Głównym zadaniem Projektu Solaris są obserwacje ponad trzystu układów podwójnych gwiazd w celu poszukiwania planet wokół nich, ale także badania samych gwiazd z niespotykaną dotychczas dokładnością. Mając do dyspozycji globalną sieć teleskopów i korzystając z dostępnych spektrografów zainstalowanych na najpotężniejszych teleskopach świata, możemy bowiem wyznaczać masy i promienie odległych słońc z dokładnością mniejszą od procenta! Projekt Solaris daje więc nie tylko możliwość znalezienia odległych egzotycznych światów, lecz także stanowi przyczynek do rozwoju zaawansowanej astrofizyki gwiazdowej.

 

Zważywszy na to, że teleskopy Projektu Solaris będą łapać w swe sieci planety wielkości Jowisza, odnalezienie drugiej Ziemi wciąż stanowi wyzwanie. Jednak postępy w dziedzinie planetarnej, jakich dokonaliśmy w ciągu ostatnich lat, pozwalają przypuszczać, że jesteśmy o krok od osiągnięcia celu, a w pytaniach dotyczących znalezienia bliźniaczki naszego globu możemy z czystym sumieniem zamienić „czy” na „kiedy”. Całkiem ludzkie jest żywienie nadziei, że na takiej planecie istnieje życie. Przecież w przeciwnym razie mielibyśmy do czynienia z przesadnym marnotrawstwem czasoprzestrzeni.

 

Przedsięwzięcie jest finansowane przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych (European Research Council), Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Fundację na rzecz Nauki Polskiej, Narodowe Centrum Nauki i Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika PAN. Całkowity budżet projektu przekracza 10 milionów złotych.

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Sybilski P., Kozłowski S. (2011). Project Solaris ‒ the Southern Hemisphere robotic telescope network, MNASSA, 70, 131
Solaris Project. Proceedings of the IAU, 282, 7, 111-116.
www.projektsolaris.pl


© Academia nr 3 (31) 2012

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl