Meglátta az „első fényt” a Breakthrough Watch projekt és az Európai Déli Obszervatórium továbbfejlesztett bolygókereső műszere

5248

A chilei VLT távcsőegyüttesen üzembe helyezett bolygókereső műszer 100 órás észlelési sorozatba kezdett az alfa Centauri A és B csillagokról, amelynek célja, hogy elsőként készítsen közvetlen felvételt egy lakhatósági zónában keringő exobolygóról.

A VLT lenyűgöző képét a napnyugta víztükörről visszaverődő színei festették. Bár a Cerro Paranal zord időjárása miatt a csillagászok nem tudják kihasználni a víz nyújtotta lehetőségeket, segítségével az ESO zászlóshajói egészen új fényben tűnnek fel. (A. Ghizzi Panizza/ESO)

A közeli csillagok körül keringő, Földhöz hasonló bolygók keresésére létrejött, az egész világra kiterjedő Breakthrough Watch projekt és Európa vezető kormányközi csillagászati szervezete, az Európai Déli Obszervatórium (ESO) 2019. június 11-én bejelentette, hogy az ESO a chilei Atacama-sivatagban működő VLT távcsőegyüttesére épített új bolygókereső műszer meglátta az „első fényt”.

A NEAR (Near Earths in the AlphaCen Region) nevű műszert arra tervezték, hogy a szomszédos alfa Centauri csillagrendszer két Naphoz hasonló csillagának lakhatósági zónájában – ahol a víz folyékony halmazállapotban létezhet – exobolygókat keressen. Az eszközt három éven keresztül fejlesztették a svédországi Uppsala és a belgiumi Liège egyetemei, valamint az egyesült államokbeli Kaliforniai Műszaki Egyetem (Caltech) és a müncheni Kampf Telescope Optics cég együttműködésében.

Május 23. óta az ESO csillagászai egy 10 napos észlelési sorozatot végeznek az ESO VLT távcsőegyüttesén, hogy megerősítsék egy vagy több bolygó létezését, esetleg a bolygók hiányát a csillagrendszerben. Az észleléseket 2019. június 11-én fejezték be. A továbbfejlesztett műszerrel a Földnél legalább kétszer nagyobb bolygókat lehet detektálni a rendszerben. Ehhez legfontosabb a közeli és az ún. termális (vagy közepes hullámhosszúságú) infravörös sugárzás megfigyelése, mivel a bolygójelölt által kibocsátott hőnek ez felel meg, és így a csillagászok számára lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a bolygó hőmérséklete megengedi-e folyékony víz létezését.

4,37 fényév (kb. 41,2 billió km) távolságával az alfa Centauri a Naprendszerhez legközelebbi csillagrendszer. Két Naphoz hasonló csillag, az alfa Centauri A és B, valamint egy vörös törpe, a Proxima Centauri alkotják. Jelenlegi tudásunk az alfa Centauri bolygórendszeréről igencsak hiányos. 2016-ban egy csoport az ESO műszereivel felfedezett egy Földhöz hasonló bolygót a Proxima Centauri körül. Az alfa Centauri A és B azonban egyelőre „sötét lovak”: nem világos, hogy egy ilyen kettős rendszer elegendően stabil környezetet nyújt-e a Földhöz hasonló bolygóknak, így a legígéretesebb módja, hogy megállapítsuk, léteznek-e ebben a közeli csillagrendszerben, ha megpróbáljuk megfigyelni őket.

A fantáziarajz a Naprendszerhez legközelebbi csillag, a vörös törpe Proxima Centauri körül keringő Proxima b bolygót mutatja. Az alfa Centauri AB kettőscsillag szintén látható a képen, mégpedig a bolygó és maga a Proxima között. A Proxima b tömege egy kicsivel nagyobb a Földénél, és a Proxima Centauri lakhatósági zónájában kering, ahol a hőmérséklet kedvező ahhoz, hogy a bolygó felszínén a víz folyékony halmazállapotú lehessen. (ESO/M. Kornmesser)

A bolygók közvetlen lefényképezése azonban óriási technikai kihívás, hiszen a róluk visszaverődő csillagfény általában milliárdszor halványabb, mint a gazdacsillaguk egyenesen hozzánk érkező sugárzása. Egy tőlünk néhány fényév távolságban lévő csillag hozzá közel keringő bolygójának detektálása összemérhető azzal a feladattal, mintha egy utcai lámpa körül röpködő éjjeli lepkét szeretnénk több tucat kilométer távolságból megpillantani. A problémát megoldandó a Breakthrough Watch projekt és az ESO 2016-ban egy speciális műszer, a termális infravörös koronagráf megépítését célzó együttműködésbe kezdett, amellyel a csillag közvetlen fényének nagy része kiszűrhető, így nem a keringő bolygóról visszaverődő kevés csillagfényt kell észlelnie, hanem detektálni tudja annak meleg felszíne által kibocsátott infravörös sugárzást is. Ahogyan teljes napfogyatkozáskor a csillagunkhoz közeli, egyébként annak fényözönébe vesző objektumok előtűnnek, a koronagráf a megfigyelt csillag egyfajta mesterséges fogyatkozását idézi elő, azaz blokkolja a sugárzását, lehetővé téve így a közelében lévő, nála sokkal halványabb objektumok detektálását. Ez pedig lényeges előrelépést jelent az észlelési lehetőségek terén.

A kép az UT4 távcsőegységre szerelve mutatja a NEAR műszert. A teleszkóp tubusát alacsony horizont feletti magasságra döntötték. (ESO/NEAR Collaboration)

A koronagráfot a VLT négy 8 méteres teleszkópjának egyikére telepítették, és valójában egy létező műszer, a VISIR továbbfejlesztéséről és módosításáról van szó, annak érzékenységét optimalizálták az infravörös tartományhoz, ahol a lakhatósági zónában keringő esetleges bolygókról várjuk a jelet. Ezzel alkalmassá tették olyan hősugárzás detektálására, amelyet Földünk is kibocsát, miután a Napból érkező energiát nyel el, majd annak egy részét a termális infravörös tartományban visszasugározza. Néhány élvonalbeli csillagászati mérnöki fejlesztés felhasználásával a NEAR háromféleképpen módosítja a létező VISIR műszert. Először is alkalmassá teszi arra, hogy koronagráfként működjön, azaz drasztikusan csökkentse a célcsillag fényét, lehetővé téve így az esetleges földszerű bolygók jelének detektálását. Másodszor, adaptív optikai rendszert használ, azaz a távcső segédtükrének alakját tervszerűen deformálja, hogy így csökkentse a földi légkör által okozott szétkenődést. Harmadszor, újszerű teleszkóp- és segédtükör-billegtetési stratégiát alkalmaz, amellyel szintén csökkenthető a zaj, de azt is lehetővé teszi, hogy a műszer gyorsan – akár 0,1 másodpercenként – is váltson a célpontok között, optimalizálva így a rendelkezésre álló távcsőidő kihasználását is.

A kép a VLT UT4 egységének Cassegrain-fókuszába szerelve mutatja a NEAR műszert. (ESO/NEAR Collaboration)

Pete Worden, a Breakthrough Initiatives ügyvezető igazgatója így vélekedik az együttműködésről: „Nagy öröm számunkra, hogy együtt dolgozhattunk az ESO-val ennek az új, innovatív műszernek a tervezésében, építésében, installálásában, most pedig a működtetésében is. Ha vannak a Földünkhöz hasonló planéták az alfa Centauri A és B körül, az bolygónk minden lakója számára kiemelkedő jelentőségű hír lesz.”

„Az ESO szintén nagy örömmel ajánlotta fel szakértelmét, létező infrastruktúráját és a VLT távcsőidejét a NEAR projekthez” – teszi hozzá Robin Arsenault, az ESO projektmenedzsere.

„A saját tudományos célok mellett ez arra is kiváló lehetőség, hogy a NEAR projekt kikövezze az utat a már épülő Rendkívül Nagy Távcső (Extremely Large Telescope) bolygókereső műszereinek fejlesztéséhez” – jegyzi meg Markus Kasper, a NEAR ESO által delegált vezető kutatója.

„A NEAR az első és (jelenleg) az egyetlen projekt, amely képes lehet egy lakható exobolygó közvetlen lefényképezésére. Ezzel egy jelentős mérföldkőhöz érkeztünk. Reméljük, szerencsénk lesz, és egy nagy lakható bolygó kering az alfa Centauri A vagy B körül” – bizakodik Olivier Guyon, a Breakthrough Watch vezető kutatója.

A kép a VISIR kriosztátjának tetejére szerelt új hardverelemeket mutatja. (ESO/NEAR Collaboration)

„Az emberi faj vérében van a felfedezés vágya” – lelkesedik Yuri Milner, a Breakthrough Initiatives alapítója. „Itt az ideje, hogy megnézzük, mi van a következő hegy mögött. Ez a távcső meg fogja mutatni nekünk.”

Megjegyzések

  • A NEAR projekt adatai szabadon hozzáférhetők lesznek az ESO archívumában ID 2102.C-5011 azonosító alatt. Az összes előfeldolgozott adatot tartalmazó tömörített csomag röviddel az észlelési kampány lezárását követően lesz elérhető. A csillagászati közösség azon tagjainak, akik szeretnék használni az adatokat, de nincsenek saját feldolgozó programjaik, az ESO rendelkezésre bocsájtja a NEAR nagy kontrasztú képi adatainak feldolgozására kifejlesztett PynPoint nevű, Python-alapú eszközkészletét. https://pynpoint.readthedocs.io/en/latest/near.html
  • A Breakthrough Watch a közeli csillagok körül keringő bolygók azonosítását és jellemzését célzó világméretű csillagászati program. A projektet az exobolygók detektálásában és fényképezésében járatos nemzetközi csapat működteti. https://breakthroughinitiatives.org/initiative/4
  • A Breakthrough Initiatives tudományos és technológiai kezdeményezéseket összefogó keretprogram, amelyet Yuri Milner alapított az élet univerzumbeli lehetőségeinek vizsgálatára. A Breakthrough Watch mellett része a Breakthrough Listen, a földönkívüli értelmes létformák jelzései után kutató valaha indult legnagyobb program, és a Breakthrough Starshot, az első jelentős kísérlet egy másik csillagot elérni képes űrszonda tervezésére és megépítésére. https://breakthroughinitiatives.org/
  • Yuri Milner 1999-ben alapította a Mail.ru cégcsoportot, amely irányításával Európa egyik vezető internetes szolgáltatójává nőtte ki magát. 2010-ben a csoportot a tőzsdére vitte, ezzel párhuzamosan pedig megalapította a DST Global nevű céget, hogy a globális internetes befektetésekre koncentrálhasson. A DST Global a világ vezető technológiai befektetőjévé vált, érdekeltségébe a legjelentősebb internetes cégek tartoznak, mint például a Facebook, a Twitter, a WhatsApp, a Snapchat, az Airbnb, a Spotify, az Alibaba, és még sok más. Milner családjával a Szilícium-völgyben él.
  • Yuri Milner 1985-ben kitüntetéssel diplomázott elméleti fizikából, majd rögtön ezután kvantumtérelméleti kutatásokba kezdett. Milner, felesége Julia, Sergey Brin, Priscilla Chan és Mark Zuckerberg, valamint Pony Ma és Anne Wojcicki társaságában megalapította a világ legnagyobb tudományos díját, a Breakthrough Prizes-t, amellyel az alapvető jelentőségű és elsősorban új eredményeket ismerik el a fizika, az élettudományok és a matematika terén. 2015 júliusában Stephen Hawkinggal közösen Yuri 100 millió dollárral elindította a Breakthrough Listen kezdeményezést, hogy újra kezdjék a kutatást a földönkívüli értelmes létformák után, 2016 áprilisában pedig szintén 100 millió dollárral útjára bocsátotta a Breakthrough Starshot kutatási és tervezési programot, amelynek célja a csillagközi utazás technológiájának kifejlesztése. http://www.yurimilner.com/

Linkek

Forrás: eso1911hu – Szervezeti közlemények

Hozzászólás

hozzászólás