Nowy teleskop kosmiczny sprawdzi, czy planet swobodnych jest więcej niż gwiazd
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nancy Grace Roman Space Telescope jest o krok bliżej do rozpoczęcia misji. Do Goddard Space Flight Center, w którym teleskop jest składany, dostarczono ostatni duży element, Optical Telscope Assembly. To zespół optyczny, który składa się z 2,4-metrowego zwierciadła głównego, dziewięciu zwierciadeł dodatkowych, elektroniki sterującej i innych elementów całości. Historia tego teleskopu kosmicznego przyszłej generacji rozpoczęła się od niezwykłego prezentu, jaki NASA otrzymała od jednej z najbardziej tajemniczych agencji wywiadowczych, Narodowego Biura Rozpoznania (National Reconnaissance Office, NRO).
W 2012 roku NRO przekazało NASA... dwa teleskopy szpiegowskie klasy Hubble'a. Teleskopy nigdy nie były używane, znajdowały się w stanie Nowy Jork. Były mniejsze, nowsze i nowocześniejsze od Hubble'a, miały 100-krotnie większe pole widzenia. NRO przed ich przekazaniem usunęła z teleskopów niektóre elementy, nie zdradzając jednak, jakie.
Tym samym, niespodziewanie, NASA stała się właścicielem dwóch teleskopów z optyką na najwyższym światowym poziomie. Przez kolejny rok agencja prowadziła konsultacje, zbierała opinie i projekty dotyczące jak najlepszego wykorzystania teleskopów. Przekazanie teleskopów przez NRO zbiegło się w czasie z planowaną od 2010 roku przez NASA misją WFIRST (Wide Field Infrared Survey Telescope). Padła więc propozycja, by jeden z teleskopów wykorzystać we WFIRST. NASA na tę propozycję przystała, a posiadanie teleskopu przekonało polityków do przyznania pieniędzy na realizację misji. W kolejnych latach Kongres przyznawał na misję pieniądze, nawet więcej, niż NASA wnioskowała. W 2017 roku niezależny audyt potwierdził, że misja jest potrzebna i pozwoli na przeprowadzenie przełomowych badań, jakich nie można było prowadzić za pomocą dostępnych teleskopów.
Dwa lata później nad WFIRST zawisły czarne chmury. Administracja prezydenta Trumpa chciała ją zlikwidować, stwierdzając, że prace nad kolejnym wielkim teleskopem, który miałby rozpocząć misję wkrótce po tym, jak NASA wyda 8,8 miliarda USD na Teleskop Webba, nie są priorytetem dla Agencji. Kongres nie zgodził się z tym stanowiskiem i prace nad WFIRST kontynuowano. Polegały one, między innymi, na na zmianie kształtu lustra teleskopu otrzymanego od NRO oraz dostosowaniu jego elektroniki do specyfikacji misji, która ma prowadzić obserwacje w zakresie podczerwieni. W międzyczasie ogłoszono, że oficjalna nazwa WFIRST będzie brzmiała Nany Grace Roman Space Telescope.
W ten sposób uhonorowano zmarłą w 2018 roku amerykańską astronom, pierwszą w historii dyrektor jednego z wydziałów NASA (Działu Astronomii), która wniosła olbrzymi wkład w klasyfikację i charakterystykę gwiazd, a ze względu na rolę, jaką odegrała przy rozwoju Teleskopu Hubble'a, nazywana była jego matką.
Teleskop został już poddany testom, podczas których musiał przetrwać wibracje i oddziaływanie fal dźwiękowych, jakie pojawią się podczas startu rakiety wynoszącej go w przestrzeń kosmiczną. Przez miesiąc był też testowany w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w miejscu, gdzie będzie pracował. Inżynierowie musieli się upewnić, że podczas pracy temperatura urządzenia będzie stała z dokładnością do ułamków stopnia Celsjusza. Tylko dzięki temu będzie on mógł w sposób stabilny skupić się na obserwowanych obiektach i dostarczyć dokładnych obrazów. Teleskop zawiera niemal 100 elementów grzejnych, które mają utrzymać jego stabilną temperaturę. Przed przeprowadzeniem tego testu szczegółowo zbadano też powietrze odsysane z komory testowej, by sprawdzić, czy nie zawiera ono zanieczyszczeń, które mogłyby osiąść na teleskopie.
Teraz w bazie Goddard Optical Telscope Assembly zostanie zamontowany na elemencie Instrument Carrier, który połączy zespół optyczny z dwoma dodatkowymi elementami WFI (Wide-Field Instrument) oraz CGI (Coronographic Instrument). Następnie do całości zamontowana zostanie cała elektronika, wraz z „mózgiem” teleskopu. Start misji przewidywany jest na maj 2027 roku.
Nancy Grace Roman Space Telescope ma badać ciemną energię, uzupełniając w ten sposób europejską misję Euclid. Wspólnie z nią spróbuje rozwiązać zagadkę rozszerzania się wszechświata, a podczas badań wykorzysta trzy techniki: barionowe oscylacje akustyczne, obserwacje supernowych i słabe soczewkowanie grawitacyjne. Teleskop będzie prowadził też badania egzoplanet pod kątem występowania na nich życia i będzie szukał pierwotnych czarnych dziur.
Teleskop ma 100-krotnie większe pole widzenia od Hubble'a, dzięki czemu będzie skanował nieboskłon 1000-krotnie szybciej, zapewniając podobną rozdzielność co Hubble. Przegląd nieba będzie wykonywany za pomocą 300-megapikselowej kamery WFI pracującej w zakresie od 0,48 do 2,30 μm. Z kolei CGI to nowatorski koronograf, służący do blokowania światła gwiazd w celu uwidocznienia planet znajdujących się w ich pobliżu. Jednym z celów misji jest przetestowanie tej technologii, zanim trafi ona do przyszłych obserwatoriów kosmicznych wyspecjalizowanych w poszukiwaniu planet nadających się do zamieszkania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy skupieni wokół projektu COSMIC-DANCE poinformowali o odkryciu od 70 do 170 nieznanych dotychczas planet swobodnych (FFP – free-floating planet), czyli takich, które nie są powiązane z żadną gwiazdą i samotnie wędrują przez przestrzeń kosmiczną. Odkrycia dokonali w jednym z najbliższych obszarów gwiazdotwórczych, asocjacji Skorpiona-Centaura.
Nie znamy natury planet swobodnych, nie wiemy, dlaczego nie są powiązane grawitacyjnie z żadną gwiazdą. Być może powstają podobnie jak gwiazdy, w wyniku kolapsu grawitacyjnego niewielkich chmur gazu. A być może formują się podobnie jak inne planety w dysku protoplanetarnym krążącym wokół gwiazd, i potem w wyniku oddziaływania jakichś sił – na przykład sąsiednich planet – zostają wyrzucone ze swojego układu planetarnego. Żeby rozwiązać tajemnicę planet swobodnych potrzebujemy dużej homogenicznej próbki takich planet.
Specjaliści z COSMIC-DANCE postanowili poszukać FFP na obszarze nieboskłonu obejmującym asocjację Skorpiona-Centaura. Asocjacje gwiazd to otwarte gromady, w których gwiazdy nie są ze sobą grawitacyjnie powiązane.
Znalezienie planet swobodnych w gromadach gwiazd jest bardzo trudne. Potrzebna są bardzo czułe instrumenty. Gwiazdy są dość jasne i łatwe do zauważenia. Planety zaś są tysiące razy ciemniejsze, a dodatkową trudnością jest odróżnienie planeto od gwiazd i galaktyk w tle, mówi Núria Miret Roig, która wraz z zespołem zajmowała się poszukiwaniami planet. Naukowcy połączyli dwie techniki. Przeanalizowali publicznie dostępne bazy fotografii astronomicznych oraz bazy danych, w których zamieszczono informacje o ruchu, kolorze i jasności dziesiątków milionów źródeł światła. Dane takie zostały zebrane za pomocą najlepszych dostępnych teleskopów pracujących w podczerwieni i świetle widzialnym.
Dzięki wykorzystaniu ponad 80 000 obrazów i około 100 terabajtów danych zbieranych przez 20 lat członkom COSMIC-DANCE udało się zidentyfikować do 170 możliwych planet swobodnych. Okazało się, że wszystkie one znajdują się w asocjacji Skorpiona-Centaura.
To, jak dotąd, największa grupa planet swobodnych zaobserwowanych bezpośrednio w pojedynczej asocjacji. Niemal podwoiliśmy liczbę znanych FFP. Ich liczba zdecydowanie przekracza liczbę planet swobodnych jaką powinniśmy zaobserwować, gdyby planety takie powstawały w wyniku kolapsu małych chmur molekularnych. To zaś wskazuje, że musi istnieć inny mechanizm ich powstawania. Na podstawie dostępnej nam wiedzy o dynamice układów planetarnych stwierdzamy, że ważnym mechanizmem powstawania planet swobodnych jest ich wyrzucanie z orbit ich gwiazd, stwierdzają naukowcy.
Jeśli zagęszczenie planet swobodnych w innych regionach gwiazdotwórczych jest podobne jak w asocjacji Skorpiona-Centaura, to w całej Drodze Mlecznej mogą istnieć miliardy planet wielkości Jowisza, które nie są powiązane z gwiazdami. Jeszcze więcej może być FFP wielkości Ziemi, gdyż w układach planetarnych występują one częściej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W przyszłym miesiącu odbędzie się start Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST), a NASA już myśli o budowie kolejnych wielkich teleskopów kosmicznych. Large Ultraviolet Optical Infrared Surveyor (LUVOIR) oraz Habitable Exoplanet Imaging Mission (HabEX 4-H) to dwie koncepcje, które otrzymały najwyższą rekomendację Narodowych Akademii Nauk USA w ramach przeprowadzonego właśnie Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics 2020 (Astro2020). Tym samym Akademie Nauk uznały LUVOIR i HabEX za najbardziej obiecujące projekty naukowe i zarekomendowały bezzwłoczne skierowanie ich do kolejnego etapu prac.
Oba teleskopy mają działać w pasmach IR (podczerwień), O (optycznym) oraz UV (ultrafiolet), a ich celem będzie obserwowanie planet znajdujących się w ekosferach gwiazd podobnych do Słońca oraz inne badania astrofizyczne. Zarysowany przez Akademie program „IR/O/UV Large Telescope Optimized for Observing Habitable Exoplanets and General Astrophysics” zakłada, że w ciągu 6 lat koncepcja takiego teleskopu zostanie dopracowana w najmniejszych szczegółach, a koszt wstępnych prac wyniesie 800 milionów USD. Natomiast docelowy koszt całej misji, w cenach z roku 2020, ma zamknąć się kwotą 11 miliardów dolarów.
Zarówno LUVOIR jak i HabEX miałyby zostać umieszczone w punkcie libracyjnym L2, a ich celem będzie głównie wykrywanie planet w ekosferach, czyli w takich odległościach od gwiazd, że na planetach tych możliwe byłoby istnienie wody w stanie ciekłym. Oba teleskopy miałyby badać atmosfery takich planet i poszukiwać w nich biosygnatur, świadczących o istnieniu życia.
Zespół stojący za projektem LUVOIR przedstawił dwie koncepcje. LUVOIR-A miałby mieć lustro o średnicy 15,1 metra i 4 nadające się do serwisowania instrumenty naukowe, a LUVOIR-B – lustro o średnicy 8 metrów i 3 instrumenty. Dla porównania, Teleskop Hubble'a ma lustro o średnicy 2,4 m, a średnica lustra JWST wynosi 6,5 metra. Akademie Nauk zarekomendowały dalsze prace nad projektem LUVOIR-B. Z przedstawionych dokumentów dowiadujemy się, że koszt tego projektu miałby wynieść 17 miliardów dolarów. Przy założeniu optymalnego finansowania i bezproblemowego przebiegu prac, teleskop mógłby zostać wystrzelony za 20 lat.
Znacznie tańszy, bo wyceniony „tylko” na 10,5 miliarda USD, ma być HabEX 4-H. Teleskop ten ma pracować w podobnych zakresach co LUVOIR-B, ale korzystałby z 4-metrowego lustra. Mógłby zostać wystrzelony za 18 lat.
Znalezienie podobnych do Ziemi planet, krążących wokół gwiazd jest niezwykle trudne. Ich wykrywanie jest poza możliwościami obecnie planowych misji. Rozwijamy jednak techniki, które to umożliwią i jesteśmy blisko posiadania odpowiednich narzędzi i wysłania ich w przestrzeń kosmiczną. Misje takie jak LUVOIR to narzędzia, których potrzebujemy. Moim zdaniem poszukiwanie życia w naszej galaktyce i poza nią to jedno z najważniejszych zadań nauki, mówi profesor Martin Barstow z University of Leicester, który z ramienia UK Space Agency jest zewnętrznym obserwatorem przy zespole LUVOIR. Barstow to współautor raportu popierającego tę koncepcję. Jest on też przewodniczącym Space Telescope Institute Council, który nadzoruje organizację zarządzającą teleskopem Hubble'a, która będzie też zarządzała JWST.
W rekomendacji Narodowych Akademii Nauk czytamy, że po zakończeniu prac nad szczegółową koncepcją teleskopów, NASA powinna skupić się na zrealizowaniu jednej z tych misji. Jej podstawowym celem powinno być przeszukanie około 25 planet pozasłonecznych pod kątem występowania na nich biosygnatur. Prace nad wdrożeniem misji powinny rozpocząć się w drugiej połowie obecnej dekady, a jej wystrzelenie należy zaplanować na pierwszą połowę lat 40. bieżącego wieku. Cele naukowe misji, jeśli zostaną osiągnięte, mogą zmienić to, jak postrzegamy miejsce ludzkości we wszechświecie, stwierdzili specjaliści z Narodowych Akademii Nauk.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Planety swobodne to obiekty, które nie krążą wokół żadnej gwiazdy. Międzynarodowy zespół astronomów – za pomocą Kosmicznego Teleskopu Keplera – odkrył cztery takie ciała niebieskie. W badaniach brał udział dr Radosław Poleski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.
Planety swobodne są jednymi z najbardziej tajemniczych obiektów astronomicznych. Przemierzają samotnie Drogę Mleczną, nie krążąc wokół żadnej gwiazdy, dlatego bardzo trudno je wykryć. Najlepszą metodą ich wykrywania jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne, wynikające z ogólnej teorii względności (OTW) Alberta Einsteina. Dr Radosław Poleski z UW był zaangażowany w odkrycie czterech planet swobodnych. Praca międzynarodowego zespołu badaczy została opublikowana w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Rzadkie zjawisko
Zgodnie z OTW zjawisko mikrosoczewkowania zachodzi, gdy światło od odległego źródła uginane jest przez bliższy obiekt zwany soczewką. Masa soczewki zakrzywia przestrzeń wokół niej, co powoduje ugięcie promieni świetlnych, w efekcie czego można zaobserwować pojaśnienie źródła. Jeśli soczewką jest gwiazda, to pojaśnienie trwa od kilku do nawet około stu dni, jeśli zaś soczewką jest planeta – od kilku godzin do paru dni.
Mikrosoczewkowanie grawitacyjne jest bardzo rzadkim zjawiskiem. Jak przewidział już w latach 80. prof. Bohdan Paczyński, mikrosoczewkowanie powoduje zaledwie jedna na około milion gwiazd. Planety swobodne powodują mniej niż jeden procent mikrosoczewek. Aby wykryć jak największą liczbę zjawisk mikrosoczewkowania, trzeba stale obserwować bardzo wiele gwiazd, np. gęste pola gwiazdowe.
Dane Keplera
Badania opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society opierają się na danych zebranych w 2016 roku przez satelitę Kepler w ramach kampanii obserwacyjnej, której celem było wykrywanie mikrosoczewek. Przez ponad dwa miesiące satelita obserwował centralne zgrubienie Drogi Mlecznej, wykonując co 30 minut zdjęcie obszaru zawierającego miliony gwiazd.
Naukowcy znaleźli w danych Keplera 22 krótkie zjawiska mikrosoczewkowania, które zostały również wykryte przez teleskopy naziemne grup OGLE i KMTNet. Grupa OGLE z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego – pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego – bada zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego od prawie 30 lat, wykorzystując teleskop w obserwatorium Las Campanas w Chile. Na podstawie zebranych danych grupa OGLE już kilka lat temu przedstawiła jedną z pierwszych analiz częstości występowania planet swobodnych.
Obserwacje naziemne krótkich zjawisk mikrosoczewkowania są jednak utrudnione ze względu na brak możliwości ich prowadzenia w ciągu dnia, a także wpływ pogody. Te ograniczenia nie wpływają jednak na obserwacje prowadzone przez teleskopy satelitarne takie jak Kepler. Dzięki temu badacze wykryli nie tylko 22 zjawiska mikrosoczewkowania widoczne z Ziemi, lecz także dodatkowe cztery bardzo krótkie zjawiska, które najprawdopodobniej zostały spowodowane przez planety swobodne.
Świetlik wśród świateł samochodów
Satelita Kepler nie był zaprojektowany do wykrywania planet mikrosoczewkowych ani do obserwacji gęstych obszarów gwiazd.
Skierowaliśmy starszawy i niedomagający teleskop z nieostrym wzrokiem na jeden z najgęstszych rejonów nieba, gdzie tysiące gwiazd zmienia swoją jasność oraz przesuwają się tysiące asteroid – opowiada dr Iain McDonald z brytyjskiego Open University, który kierował badaniami. Z tej kakofonii próbujemy wyłuskać charakterystyczne pojaśnienia powodowane przez planety swobodne i mamy tylko jedną szansę, by odkryć każdy z sygnałów. To tak, jakbyśmy próbowali zobaczyć świetlika wśród świateł samochodów na autostradzie i używali do tego aparatu w smartfonie – porównuje astronom.
Współpraca z NASA
Dr Radosław Poleski obecnie uczestniczy w planowaniu obserwacji mikrosoczewkowych, które będzie wykonywał Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman, budowany przez agencję kosmiczną NASA.
Ten teleskop będzie przełomem w badaniach planet swobodnych, ponieważ pozwoli nam wykrywać obiekty o dużo mniejszych masach niż jest to możliwe teraz – zapowiada astronom. Mam nadzieję, że razem z teleskopem Roman będzie obserwował także satelita Euclid przygotowywany przez Europejską Agencję Kosmiczną. Połączenie ich możliwości obserwacyjnych pozwoliłoby na bezpośrednie zmierzenie mas wielu planet swobodnych, a tym samym lepsze zrozumienie właściwości tych niezwykłych obiektów – wyjaśnia dr Poleski.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W naszej galaktyce mogą znajdować się miliardy planet swobodnych, takich, które nie są związane grawitacyjnie z żadną gwiazdą i samodzielnie przemierzają przestrzeń kosmiczną. Polscy naukowcy z zespołu OGLE poinformowali właśnie o odkryciu najmniejszej znanej nam planety swobodnej.
OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) ma na celu obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Prowadzony jest on przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego (OAUW), którzy wykorzystują polski teleskop znajdujący się w Las Campanas w Chile.
To nie pierwsze znaczące osiągnięcie polskich naukowców. z OAUW. Przed kilku laty przeprowadziliśmy wywiad z profesorem Grzegorzem Pietrzyńskim, którego zespół dokonał najbardziej precyzyjnych pomiarów odległości do Wielkiego Obłoku Magellana.
Większość znanych nam planet pozasłonecznych odkryto dzięki obserwacji ich przejść na tle gwiazdy macierzystej. Gdy taka planeta znajdzie się między swoją gwiazdą a Ziemią, widzimy spadek jasności gwiazdy, której część została przesłonięta przez planetę. Jednak tej metody nie możemy wykorzystać do wykrywania planet swobodnych. Nie krążą one przecież wokół gwiazd. Można je za to obserwować za pomocą zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego.
Jak wiemy z ogólnej teorii względności, światło ulega zakrzywieniu w pobliżu masywnych obiektów. Grawitacja takich obiektów działa jak soczewka skupiająca i wzmacniająca światło odległych gwiazd. Jeśli zatem pomiędzy Ziemią odległą gwiazdą znajdzie się masywny obiekt – jak np. planeta – to jego grawitacja może spowodować, że światło ulegnie zakrzywieniu i skupieniu, a obserwator na Ziemi zobaczy pojaśnienie źródła światła.
Jako, że mikrosoczewkowanie grawitacyjne nie zależy od jasności soczewki, jest świetnym sposobem na wykrywanie obiektów, które nie emitują światła, jak np. planety. Zjawisko mikrosoczewkowania jest jednak zależne od masy soczewki. Jeśli soczewką jest gwiazda, to wywołane przez nią zjawisko mikrosoczewkowania będzie trwało kilkanaście dni. W przypadku planet o masie Jowisza trwa ono 1-2 dni, a w przypadku planet podobnych do Ziemi – jedynie kilka godzin.
Polscy naukowcy z OGLE donoszą o zaobserwowaniu najkrócej trwającego znanego nam zjawiska mikrosoczewkowania. Zjawisko OGLE-2016-BLG-1928 trwało zaledwie 41,5 minuty. Jako, że naukowcy nie znali odległości soczewki od Ziemi, nie mogli zbyt precyzyjnie określić jej masy, ale zdobyte dane wystarczyły, by stwierdzić, że soczewką był obiekt o masie mniejszej od Ziemi, za to trzykrotnie większej od masy Marsa. Najprawdopodobniej znajduje się on w odległości kilkunastu tysięcy lat świetlnych od nas.
Wszystko wskazuje na to, że obiektem tym jest samotna planeta. Gdyby bowiem krążyła ona wokół gwiazdy, to gwiazda ta zostałaby zauważona. Zdaniem polskich naukowców mamy tutaj do czynienia z najmniejszą znaną nam planetą swobodną, która opuściła swój układ planetarny zaraz po jego uformowaniu się. Najprawdopodobniej została z niego wyrzucona w wyniku oddziaływania z innymi planetami.
Szczegóły badań zostały przedstawione na łamach Astrphysical Journal Letters w artykule A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.