okl mt 06-2007 pomocnicze.qxd

nowa ziemia k.qxd
2007-05-17
16:30
Page 26
kosmos
TEKST
ŒREDNIO
TRUDNY W kwietniu 2007 roku po raz
pierwszy astronomowie odkryli planetę spoza naszego Układu Słonecznegoo, która wydaje
się potencjalnie przychylna
życiu. Oczywiście w naszym
wodno-białkowym jego rozumieeniu. Aby mogło powstać
życie, planeta musi dysponować temperaturami podobnymi do ziemskich, poróównywalną do Ziemi masą i rozmiarem,
z wodą w stanie płynnym
na powierzchni.
Odkryty Nowy Świat znajdduje
się o 20,5 roku świetlnego
od nas. Odkrywcy marzą,
że kiedyś ludzie będą mogli się
tam wybrać. To przecież
zaledwie 193,94 × 1012 km
(prędkość światła c = 299 860
± 80 km/s).
Gliese 581c widziana oczami artysty. /Photo ESO/
O
swoim sensacyjnym odkryciu
powiadomiła grupa 11 astronomów ze Szwecji, Francji
i Portugalii, która pracowała
w Chile, używając teleskopu Europejskiego Obserwatorium Południowego ESO. Nie zobaczyli planety dzięki doskonałym przyrządom
optycznym, a jedynie przeprowadzili wyliczenia potwierdzające jej
istnienie.
Uczeni znaleźli podobną do
Ziemi planetę w pobliżu gwiazdy
Spektrometr
widzi planety
Wisława Karolewska
26
Artystyczna wizja systemu planetarnego krążącego naokoło czerwonego karła Gliese 581.To trzy
planety o masie 5, 8 i 13 mas Ziemi. /Photo ESO/
Gliese 581, czerwonego karła, położonego w gwiazdozbiorze Wagi.
Planeta otrzymała imię Gliese
581c. Ma masę równą około 5 masom Ziemi. Jej średnicę ocenia się
na 1,5 średnicy naszej planety. Siła
ciężkości na jej powierzchni wynosi prawdopodobnie 1,6 g.
Naukowcy przypuszczają,
że kamienista powierzchnia planety jest z wyglądu podobna do Ziemi. Jako możliwy wariant jej wyglądu przyjęli, iż może to być lodowa planeta. Ale w obu wypadkach
na powierzchni powinna być woda
w stanie ciekłym. Przy czym
w przypadku wariantu lodowej
planety może się okazać, że w całości będzie pokryta oceanem.
Ale co pozwala twierdzić
naukowcom, że na tak odległej
planecie, której przecież nikt nie
widział, jest woda?
Woda powinna tam być,
mówią autorzy odkrycia, dlatego
że takie mamy wyobrażenie o procesie formowania się planet.
A o tym, że na Gliese 581c pojawia
się w formie cieczy, mówi temperatura wyliczona przez astronomów.
Przypuszczają oni, że na powierzchni planety jest przyjemnie ciepło. Zakres temperatur ustalili na
od 0 do 40 stopni Celsjusza.
Zanim teleskop ESO „znalazł” Gliese 581c, astronomowie
skierowali go na 100 gwiazd w celu poszukiwania planet. Jednak
90% czasu poświęcili na badanie
gwiazd podobnych do naszego
Słońca, czyli żółtych karłów.
Chociaż czerwony karzeł
Gliese 581 ma masę trzy razy mniejszą od Słońca i świeci 50 razy słabiej, warunki na planecie są w pełni
komfortowe. Dzieje się tak dlatego,
że znajduje się ona 14 razy bliżej
swojego słońca, a obiega gwiazdę
w 13 dni. Oznacza to, że rok na planecie trwa zaledwie 13 dób. Jeśli
ktoś kiedyś wyjrzałby przez okno
domu postawionego na tej planecie,
zobaczyłby na niebie słońce dwudziestokrotnie większe od naszego
O obrotach planety wokół
własnej osi astronomowie jeszcze
nie mogą powiedzieć niczego
pewnego. To dość istotna sprawa,
bo gdyby planeta cały czas była
obrócona tą samą stroną do słońca, lokalne życie mogłoby mieć
problemy. Na połowie planety panowałby wieczny dzień, a na drugiej wieczna, zimna noc.
nowa ziemia k.qxd
2007-05-17
16:30
Page 27
Niech się obraca, bo na razie jest naszym jedynym kandydatem na miejsce we
Wszechświecie, w którym może rozkwitać
życie. Odkrywane wcześniej światy nie nadają się do rozwoju życia opartego na białku:
są albo zbyt gorące, albo zbyt chłodne, albo
są gazowymi gigantami typu Jowisza.
Na przykład jedna z dobrze rokujących
planet, najbardziej zbliżona masą do naszego
rodzinnego świata, OGLE-2005-BLG-390Lb,
jest „szczuplejsza” od Ziemi 5,5 razy.
Nic dziwnego, że po dziesiątkach odkrytych gazowych gigantów z masami równymi kilku Jowiszom, tę niewielką planetę
określono jako siostrę Ziemi. Niestety jest
tak oddalona od swojej gwiazdy, że na jej
powierzchni panuje chłód: –220 stopni Celsjusza.
Xavier Delfosse z uniwersytetu w Grenoble, jeden z członków zespołu, który odkrył
Gliese 581c, mówi: „Na mapie skarbów
Wszechświata chce się zaznaczyć tę planetę
dużym krzyżykiem”.
Ale ważkość tego odkrycia nie polega
tylko na znalezieniu pierwszej planety, na
której może być życie. Swoim istnieniem Gliese 581c podpowiada uczonym, że nawet niezbyt daleko od naszego Słońca może kryć się
wiele światów przystosowanych do rozwoju
życia. Gwiazda Gliese 581 jest na liście 100
najbliższych Słońcu gwiazd. I w tej liczbie
80% to czerwone karły. Jeśli i one mają skaliWykresy prędkości radialnych każdej z 3 planet
układu. Środkowy wykres dotyczy Gliese 581c,
górny wykres pokazuje planetę o czasie obiegu
5 dni, a najniższy tę z czasem obiegu dookoła
gwiazdy 84 dni. /Photo ESO/
Jak możemy się dowiedzieć z wykładów kierownika Katedry Astronomii i Astrofizyki UMK dr. hab. Andrzeja Niedzielskiego, spektroskopia gwiazdowa pozwala określić
skład chemiczny, temperaturę
i ciśnienie w atmosferze gwiazdy.
Umożliwia również niemal bezpośredni pomiar radialnej prędkości
gwiazdy.
Prędkość radialna to rzut prędkości
gwiazdy (względem obserwatora)
na kierunek patrzenia.
Zgodnie z przyjętą konwencją, gdy
ruch zachodzi w kierunku od obserwatora, prędkość radialna jest
uważana za dodatnią. Nawet gdyby gwiazdy były nieruchome
względem Słońca, to sam ruch
obrotowy i obiegowy Ziemi wokół
Słońca powodowałby, że ich prędkości radialne byłyby niezerowe.
Ruch orbitalny Ziemi dawałby bowiem zmiany prędkości radialnych
w zakresie 30 km/s, wirowy zaś je-
dynie 500 m/s, w zależności od
położenia obserwatora na Ziemi.
Do pomiarów prędkości radialnych
gwiazd astronomowie wykorzystują
znane z fizyki zjawiska: rozszczepienie światła i zjawisko Dopplera.
Ponieważ Wszechświat składa się
z takich samych atomów, jakie
występują na Ziemi, pozwala to
identyfikować linie w widmach
gwiazd. Aby zmierzyć prędkość
radialną, trzeba najpierw otrzymać
widmo gwiazdy, zidentyfikować
występujące w nim linie, a następnie zmierzyć ich przesunięcia
względem położeń laboratoryjnych. Otrzymany wynik należy skorygować, uwzględniając ruch wirowy i orbitalny Ziemi. Technika ta
jest prosta i stosowana z powodzeniem od lat. Kłopoty zaczynają się
dopiero, gdy trzeba ja zastosować
do pomiaru bardzo małych prędkości, czyli przy bardzo małych
przesunięciach linii.
Pomiary zmian prędkości radialnych gwiazd podwójnych pozwalają
astronomom wyznaczyć masy
gwiazd stanowiących dany układ.
Najczęściej jest tak, że widoczny
jest ruch tylko jednej, jaśniejszej
gwiazdy. Analiza zmian prędkości
radialnych pozwala wyznaczyć
w takim wypadku masę mniejszej,
niewidocznej gwiazdy (o ile wiadomo, jaką masę ma widoczna).
Składnikiem niewidocznym może
równie dobrze być planeta. Np. by
„odkryć” z daleka naszego Jowisza,
należałoby zmierzyć amplitudę
zmian prędkości radialnej Słońca
wynoszącą 12,5 m/s, zaś do „odkrycia” Ziemi trzeba by móc zmierzyć odpowiednio 0,1 m/s. Jest to
jeszcze niewykonalne, co gorsza,
metoda ta wymaga czasu porównywalnego z okresem orbitalnym planety, który dla Jowisza wynosi blisko 12 lat – twierdzi dr Andrzej Niedzielski.
27
nowa ziemia k.qxd
2007-05-17
16:30
Page 28
kosmos
Mini Rynek
Informacji na temat zasad zamieszczania
ogłoszeń w tej rubryce udziela
dział reklamy: tel. 022 568 99 95
O tym, jak rozpoczęły się badania spektrometryczne,
na czym polegają i do czego można ich używać, opowiadał Tomasz Sowiński w numerze 5/2007 MT w tekście „Linie papilarne atomów”.
MUZEUM TECHNIKI
Pałac Kultury i Nauki
pl. Defilad 1, Warszawa
Godziny otwarcia:
Wt.-Pt.: 9.00-17.00
Sb.: 10.00-17.00
Nd.: 10.00-17.00
Pon.: nieczynne
www.muzeum-techniki.waw.pl
28
ste planety, podobne masą do Ziemi, krążące wokół
swoich słońc w przyjaznej dla życia strefie, to może
opowieści o zielonych ludzikach już niedługo będą
miały naukowe uzasadnienie.
Model rozwoju planet zakłada też, że powinna
tam być atmosfera, ale jaki jest jej skład, na razie nie
sposób powiedzieć. Niestety nie można nawet na
100% powiedzieć, czy ona tam w ogóle jest. A jeśli
jest, to czy jej typ sprzyja rozwojowi życia, czy też
tak jak to jest np. na Wenus warunki na powierzchni
planety będą zbyt gorące, aby znaleźć tam wodę
w stanie ciekłym.
Ten sam zespół, w 2005 roku, odkrył koło Gliese 581 planetę o masie 15 mas Ziemi, czyli podobną
do Neptuna. Okrąża ona planetę w czasie 5,4 dnia.
Podczas tych obserwacji uczeni widzieli już symptomy wskazujące na możliwość obecności kolejnej planety krążącej wokół tej gwiazdy. Teraz nowy zestaw
pomiarów pozwolił odkryć drugą planetę, a także pokazał wyraźne oznaki istnienia tam jeszcze jednej
planety o masie ośmiokrotnie większej od Ziemi
i z okresem obrotu 84 dni. Z tego wynika, że system
planetarny okrążający Gliese 581 składa się z co najmniej 3 planet.
Przyrząd, którego używali astronomowie podczas swoich badań, nazywa się HARPS i był zamontowany na 3,6-metrowym teleskopie ESO. HARPS
(High Accuracy Radial Velocity for Planetary Searcher) to spektrometr „pokazujący” prędkości radialne gwiazd wywołane obrotem planety wokół niej.
HARPS ma kolosalną dokładność pomiaru.
Wychwytuje różnice mniejsze niż 1 m/s. Te, które
pozwoliły odkryć nową planetę, mają 2 do 3 m/s.
Grupa pracująca z HARPS zaznacza, że dla
większości istniejących spektrometrów takie prędkości byłyby tylko niezrozumiałym szumem. Jak się
okazuje, pośród odkrytych 13 planet mających masę
mniejszą niż 20 mas ziemskich, 11 było odkrytych za
pomocą HARPS.
Niedawno kilkoro uczonych wysunęło tezę, że
czerwone karły też są dobrymi kandydatami na posiadanie „ziemiopodobnych” planet. Teraz zespół ESO
zdecydowanie zamierza uzupełnić listę takich planet,
kierując się danymi uzyskanymi z Gliese 581. MUZEUM LOTNICTWA W KRAKOWIE
ul. Jana Pawła II 39, Kraków
Godziny otwarcia:
Poniedziałek 9:00 – 17:00
Od wtorku do piatku 9:00 – 17:00
W soboty i niedziele 10:00-16:00
www.muzeumlotnictwa.pl
MUZEUM KOLEJNICTWA W WARSZAWIE
ul. Towarowa 1 (dawny Dworzec Warszawa Główna), Warszawa
Czynne od wtorku do niedzieli
w godz. 10.30-15.30
www.pkp.pl/muzeum/
ALKOMATY, MILITARIA, WIATRÓWKI
Wykrywacze metali. Repliki broni palnej asg w skali 1:1. Silne gazy obronne
również w obudowie pistolletowej typu RMG Sprint – bez zezwoleń!
Noże myśliwskie. Akcesoria dla pracowników ochrony. Artykuły modelarskie.
www.militarex.pl
Sklep Militarex ul. Bat. Chłopskich 96 w Szczecinie,
tel. 091/4613-465 lub 0603-336-200