Nekje med stotinami milijonov zvezd bi se lahko skrival svet, ki ga astronomi iščejo že desetletja ...
Iskanje planetov zunaj našega Osončja vstopa v novo obdobje. Nasin vesoljski teleskop Nancy Grace Roman naj bi astronomom omogočil pogled na ogromno število oddaljenih zvezd in planetarnih sistemov, med njegovimi najzanimivejšimi cilji pa je možnost odkritja nečesa, kar bi bilo še pred nekaj desetletji skoraj izključno domena znanstvene fantastike: Zemlji podobnega planeta, ki kroži okoli Soncu podobne zvezde.
Med vprašanji, na katera želi misija Roman poiskati odgovore, so tudi nekatera najbolj temeljna vprašanja sodobne astronomije: kako pogosti so planetarni sistemi, podobni našemu? Kakšni planeti obstajajo v hladnejših, zunanjih predelih planetarnih sistemov? In kateri dejavniki odločajo o tem, ali je Zemlji podoben svet lahko primeren za življenje? Odgovore bo teleskop iskal z več različnimi metodami.
Okoli 100.000 novih svetov
Znanstveniki danes poznajo že več tisoč eksoplanetov, torej planetov, ki krožijo okoli drugih zvezd. Roman pa naj bi obseg njihovega kataloga močno povečal. Misija bo pri iskanju uporabljala tri pristope: metodo prehoda oziroma tranzita, gravitacijsko mikrolečenje in neposredno slikanje. Kombinacija različnih metod bi lahko po pričakovanjih razkrila približno 100.000 novih eksoplanetov, kar bi pomenilo izjemen preskok v primerjavi s približno 6200 znanimi planeti zunaj našega Osončja, kolikor jih navaja izhodiščni vir.
"Pričakujemo, da bo Roman odkril na tisoče novih eksoplanetov in občutno razširil naše poznavanje raznolikosti planetarnih sistemov v naši galaksiji," je pojasnila astrofizičarka Edita Stonkutė z univerze v Vilni, ki sicer ni članica ekipe misije Roman. Toda za iskanje svetov, ki bi bili po svojih lastnostih bližje Zemlji, bo še posebej pomembna metoda, ki izkorišča eno najnenavadnejših lastnosti gravitacije.
Kozmično povečevalno steklo
Večino doslej znanih eksoplanetov so astronomi odkrili z metodo tranzita. Ko planet z našega zornega kota prečka svojo zvezdo, za malenkost zmanjša količino njene svetlobe, ki doseže teleskop. Z dovolj natančnimi meritvami lahko astronomi iz takšnih ponavljajočih se potemnitev sklepajo, da okoli zvezde kroži planet. Roman bo uporabljal tudi to metodo, zlasti pri odkrivanju večjih planetov.
Toda druga tehnika – gravitacijsko mikrolečenje – bi lahko razkrila svetove, ki jih je z drugimi metodami precej težje najti. Pojav nastane, ko se z našega zornega kota dva oddaljena objekta skoraj popolnoma poravnata. Gravitacija bližjega objekta ukrivi svetlobo bolj oddaljene zvezde, zaradi česar se lahko njen sij za kratek čas poveča. "Če je poravnava posebej natančna, bližnja zvezda deluje kot kozmična leča, ki svetlobo zvezde v ozadju usmeri in poveča," je pojasnila Stonkutė.
Z analizo sprememb svetlobe lahko astronomi ugotovijo prisotnost planeta ter ocenijo njegovo maso in značilnosti njegove orbite. Pomembno je tudi, da gravitacijske leče ne ustvarjajo zgolj zvezde. Pri merljivem signalu lahko sodelujejo tudi eksoplaneti.
Roman bo opazoval stotine milijonov zvezd
Prav tu naj bi imel novi observatorij veliko prednost. S sistemom detektorjev s širokim vidnim poljem bo Roman spremljal stotine milijonov zvezd in iskal drobna povečanja njihovega sija, ki lahko izdajo pojav gravitacijskega mikrolečenja. Medtem ko je tranzitna metoda zelo uspešna pri odkrivanju številnih planetov, agencija NASA pri mikrolečenju posebej izpostavlja možnost iskanja svetov, podobnih tistim v našem Osončju. Metoda bi lahko zaznala celo planete z maso, primerljivo z Marsovo, tudi če se nahajajo v bivalnem območju svoje zvezde ali še dlje od nje.
Tako imenovano bivalno območje je območje okoli zvezde, kjer bi lahko bile temperature na planetu ob ustreznih razmerah primerne za obstoj tekoče vode na površju. Tekoča voda velja za eno ključnih sestavin življenja, kakršnega poznamo. Stonkutė zato gravitacijsko mikrolečenje opisuje kot posebej dragoceno metodo za odkrivanje majhnih, Zemlji podobnih planetov, ki so od svojih zvezd bolj oddaljeni in jih je zato z nekaterimi drugimi tehnikami težje zaznati. Ekipa misije pričakuje, da bi lahko Roman samo z mikrolečenjem odkril več kot 1000 planetov.
Toda metoda ima pomembno omejitev. Dogodkov gravitacijskega mikrolečenja večinoma ni mogoče napovedati vnaprej. Teleskop mora zato neprestano spremljati ogromna območja neba in čakati, da se zgodi prava poravnava. "Prav tukaj ima Roman prednost pred drugimi teleskopi, ki so eksoplanete iskali z različnimi metodami," je poudarila Stonkutė.
Kaj, če med njimi odkrijejo drugo Zemljo?
Roman bo omogočal tudi neposredno slikanje nekaterih eksoplanetov, toda odkritje resnično Zemlji podobnega planeta okoli zvezde, podobne Soncu, bo verjetneje prišlo po posredni poti – denimo prav z gravitacijskim mikrolečenjem. Takšen planet bi lahko postal izjemno zanimiva tarča za naslednjo generacijo vesoljskih observatorijev.
Ekipa misije Roman svoj teleskop zato opisuje tudi kot pomemben korak proti Nasinemu načrtovanemu Observatoriju bivalnih svetov (Habitable Worlds Observatory). Gre za koncept prihodnjega velikega vesoljskega teleskopa, ki še čaka na dokončno potrditev in katerega ambicija je še večja: zasnovan naj bi bil tako, da bi lahko neposredno fotografiral Zemlji podobne planete.
Če bo Roman odkril posebej obetavne svetove, bi tako lahko pomagal določiti, kam naj se nekoč usmeri njegov naslednik. Pri planetih, ki bodo zaznani s tranzitno metodo, bi bilo mogoče preučevati tudi njihove atmosfere. Posebej zanimivi bi bili plini, ki bi lahko predstavljali bioindikatorje oziroma možne kemične sledi življenja. Med njimi NASA izpostavlja kisik in ozon. Njuna zaznava sama po sebi še ne bi predstavljala dokončnega dokaza, da na nekem planetu obstaja življenje, bi pa lahko takšen svet uvrstila zelo visoko na seznam objektov za nadaljnje raziskovanje. In prav v tem je širši pomen misije Roman. Ne gre zgolj za iskanje še več planetov v galaksiji, temveč za izdelavo precej popolnejšega zemljevida svetov, ki obstajajo okoli drugih zvezd.
