Page pour l`impression
advertisement
Wprowadzenie Skoro Słońce jest taką samą gwiazdą jak inne, to Podziękowania : Obserwatorium Paryskie / UFE naturalnym jest dylemat czy także wokół tych innych krążą, jak wokół naszej dziennej gwiazdy, liczne planety. Co więcej można sobie zadać ekscytujące pytanie: czy na niektórych "egzoplanetach", o ile one istnieją, mogły rozwinąć się jakieś formy życia. Obecnie żyjemy w nadzwyczajnej epoce kiedy na te pytania zaczynamy uzyskiwać naukowe odpowiedzi. Ten rozdział podsumowuje całość zagadnień, poczynając od pytań jakie pojawiły się dotychczas, po ostatnich odkryciach, aż po te perspektywiczne, które mogą pojawić się w przyszłości, do lat 2020 - 2030. Definicja egzoplanety Słońce i planety Układu Słonecznego ( bez zachowania skali odległości). Podziękowania : NASA Rola wewnętrznej energii jądrowej Planeta tym zasadniczo różni się od gwiazdy, że nie ma, bijącego miliardy lat, źródła energii wewnętrznej. A jedynie energia jądrowa może być tak wydajnym źródłem. Zatem planeta to obiekt bez wewnętrznego źródła energii jądrowej. Jak pokazują obliczenia reakcje termonuklearne mogą rozpocząć się dopiero wtedy, gdy obiekt przekracza 13 mas Jowisza. Ta wartość oznacza więc granicę, powyżej której ciało niebieskie, zgodnie z przytoczoną definicją, nie może już być nazywane "planetą". Scenariusz narodzin Kolejną sprawą, która różni planetę od gwiazdy, jest proces ich narodzin. Gwiazda powstaje przez zapadanie się obłoku gazu, podczas gdy planeta, na ogół, przez kondensację cząstek ciał skalnych ( krzemowych, "pyłów") i lodowych, w dysku ("protoplanetarnym") różnej materii krążącej wokół gwiazdy. Obie przytoczone definicje prowadzą do mniej więcej tego samego wniosku: egzoplaneta to ciało o masie maksimum około 13 mas Jowisza, poruszające sie po orbicie wokół gwiazdy. Jednak od tej "reguły" istnieją wyjątki: Definicja planety Planety masywniejsze niż 13 mas Jowisza Nic nie stoi na przeszkodzie temu, by pewne planety, podczas formowania się, stawały się mniej masywne niż 13 Jowiszy, ani by "tyły" wystarczająco długo, by tę granicę przekroczyć. Planety unoszące się swobodnie Nic też nie stoi na przeszkodzie, by pewne ciała niebieskie powstawały przez zapadanie się gazu i "Planeta", która nie krąży wokół gwiazdy, "planeta unosząca się swobodnie". Wizja artysty. pyłu, ale nie osiągały granicznej masy 13 Jowiszy. Podziękowania : Obserwatorium Paryskie / UFE Zgodnie z pierwszą definicją są to planety, ale nie krążą na orbitach wokół gwiazd. Nazywa je się je planetami unoszącymi się swobodnie. Pierwsza motywacja: planetologia porównawcza Badanie Układu Słonecznego pokazało nam do jakiego stopnia planety mogą się między sobą różnić, nawet w jednym układzie planetarnym; ciekawe więc jak ta różnorodność będzie wyglądała w innych układach. Można na ten temat zadawać sobie bardzo wiele pytań: ile średnio planet przypada na jeden ich układ ? jak są rozmieszczone orbity i jaki jest rozkład mas planet? Co więcej bardzo ciekawe będzie badanie tego jak podobne własności są powiązane z rodzajem gwiazdy macierzystej, z jej położeniem w Galaktyce... Motywacja długofalowa: poszukiwanie życia Inną motywacją, znacznie głębszą, jest badanie,małymi krokami, czy na niektórych choćby egzoplanetach mogą istnieć jakieś formy życia. Różne możliwe układy planetarne. Podziękowania : Obserwatorium Paryskie / UFE Wprowadzenie Najprostszym sposobem na odkrycie układu planetarnego wydaje się zrobienie zdjęcia, na którym planeta wyglądałaby jak słabo świecący punkt obok jasnej gwiazdy. Niestety blask planety po prostu niknie w blasku sąsiadującej z nią gwiazdy, obserwator zostaje przez tę gwiazdę "oślepiony". W oczekiwaniu na możliwość uwolnienia się od tej niedogodności zaczęto stosować pośrednie metody detekcji. Odkrycie dwu słabych towarzyszy gwiazdy HIP6858. Podziękowania : VLT / NACO 2002 Metody dynamiczne Drogi w kosmosie - orbity Z praw Keplera wynika, że orbita planety jest elipsą, w której ognisku znajduje się macierzysta gwiazda. Taka eliptyczna orbita jest opisana przez 5 geometrycznych parametrów : 2 kąty opisujące orientację płaszczyzny orbity kąt opisujący kierunek wielkiej półosi na tej płaszczyźnie wartość a czyli długość tej wielkiej półosi mimośród e elipsy Astronomowie mają zwyczaj używać nieco różnych parametrów kątowych do opisu płaszczyzny orbity: i, zwane nachyleniem orbity, jest kątem między płaszczyzną orbity a płaszczyzną nieba ( inaczej mówiąc kąt [90°-i] to kąt między płaszczyzną orbity a "linią widzenia" łączącą obserwatora z układem planetarnym) Jeśli chodzi o ruch planety po orbicie, to opisywany jest on przez okres orbitalnego obiegu P oraz przez chwilę przejścia przez konkretny, dany punkt na orbicie, na przykład przez peryastron. Okres obiegu orbitalnego zależy od masy gwiazdy: Metody dynamiczne polegają na wykrywaniu zaburzeń ruchu gwiazdy spowodowanych obieganiem jej przez planetę. Ruchami tymi rządzą prawa mechaniki nieba. Gwiazda i planeta obiegają wspólny środek masy układu. Dla planety, znajdującej się w odległości a od swej gwiazdy, środek masy znajduje się blisko gwiazdy, w odległości a* od gwiazdy, gdzie a* z bardzo dobrą dokładnością równa się O ile planeta porusza się po orbicie kołowej, to a jest stałe i zarówno planeta jak i gwiazda krążą wokół środka masy po kołach. Taki ruch można zaobserwować na trzy sposoby : Prędkości radialne Prędkość radialna jest rzutem wektora prędkości gwiazdy na "linię widzenia", która łączy gwiazdę i obserwatora. Dla orbity kołowej jest to w każdej chwili gdzie K jest amplitudą zmian , wyznaczoną jako : Przesuwanie się ciemnych prążków w widmie gwiazdy jest oznaką ruchu planety i gwiazdy wokół wspólnego środka masy. Podziękowania : Emmanuel Pécontal Inne metody dynamiczne Astrometria Astrometria mierzy widoczne zmiany położenia gwiazdy na tle nieba (czyli względem innych gwiazd). Przy kołowej orbicie planety gwiazda zakreśla elipsę opisaną przez: Chronometria Można także mierzyć zmiany odległości między obserwatorem a gwiazdą. Najlepszą metodą jest pomiar różnicy czasu jaki upływa od wysłania sygnału przez gwiazdę do dotarcia do obserwatora. W każdej chwili jest on dany jako Na skutek perturbacji pochodzących od planet (głównie od Jowisza i Saturna) Słońce powoli się przemieszcza. Na obrazku przedstawiono zmiany jakie byłyby widoczne z odległości 10 pc. Podziękowania : NASA Dla zmierzenia tej zmiany najprościej jest mierzyć zmiany czasów pojawiania się sygnałów okresowych. jest wtedy opóźnieniem lub przyspieszeniem momentu pojawienia się sygnału w stosunku do momentu "nominalnego" ( bez perturbacji). Sygnały okresowe mogą być dwojakie: "puls" od pulsara moment minimum podczas zaćmienia - w przypadku gwiazdy w układzie podwójnym zaćmieniowym Tranzyty planetarne Gdy planeta przesuwa się na tle swojej gwiazdy to zasłania maleńki ułamek jej powierzchni, co powoduje bardzo niewielki spadek jasności. Symulacja (animacja) Następna aplikacja pokazuje jak są odkrywane (przez satelitę CoRoT) przechodzące na tle swych gwiazd egzoplanety : symulator tranzytów Podziękowania : Hans Deeg (Instituto de Astrofisica de Canarias) Soczewki grawiracyjne Wynika to z teorii grawitacji Einsteina. Przewiduje ona, że gdy ciało o masie M (odchylające) znajduje się na niebie w odległości b od wiązki światła ze źródła, to widoma jasność tego ostatniego rośnie o czynnik . Ponieważ źródło i ciało odchylające przemieszczają się względem siebie na sferze niebieskiej, to parametr b zmienia się w czasie. Zatem i czynnik wzmocnienia blasku jest także funkcją czasu A(t). Bardzo odległa gwiazda przechodzi dokładnie za inną, wokół której krąży planeta. Gwiazda bliższa skupia światło odleglejszej co powoduje wzrost jasności. Planeta także to światło skupia co powoduje dwa piki jasności przed maksimum. Podziękowania : Obserwatorium Paryskie / UFE Badania na falach dekametrowych W Układzie Słonecznym planety takie jak Jowisz wysyłają więcej niż Słońce energii na falach radiowych o długościach kilkudziesięciometrowych. Jeśli egzoplanety mają takie same własności, to można próbować szukać ich na tych falach za pomocą radioteleskopów. Radioteleskop w Charkowie Podziękowania : Philippe Zarka Bezpośrednie otrzymywanie obrazów Bezpośrednie odkrycie wymaga uzyskania całkowitego ( lub częściowego) obrazu układu planetarnego, na którym to obrazie planeta wygląda jak punkt. Patrząc w przyszłość - jest to metoda najbardziej obiecująca i da z pewnością najbogatsze wyniki.Pozwoli uzyskać dane na temat wielu właściwości planet. Strumień odbity - Strumień termiczny Światło, które możemy odbierać od planety, może być dwu rodzajów: odbite przez planetę światło gwiazdy termiczna emisja planety rozgrzanej przez gwiazdę. Decydującym parametrem jest stosunek strumienia od planety do strumienia od gwiazdy. Młoda gwiazda GQ Lupi i jej słaby towarzysz planetarny. Dla strumienia odbitego ten stosunek wynosi, dla wszystkich długości fal: Podziękowania : ESO/VLT gdzie A to albedo ( zdolność odbijania) planety, a to "czynnik fazy" , który wskazuje jaki ułamek oświetlonej powierzchni planety jest widoczny dla obserwatora (analogiczny z fazami Księżyca czy Wenus). Albedo, w zależności od rodzaju warunków fizycznych na planecie, zależy silniej bądź słabiej od długosci fali. Strumień termiczny zależy od temperatury planety. Jeśli pominiemy wewnętrzne źródła ciepła, to ta temperatura jest wyznaczana przez strumień energii docierającej od gwiazdy, który rozgrzewa planetę. Równa się ona: gdzie S jest czynnikiem określającym efekt cieplarniany. Określa ułamek promieniowania planety, które nie może uciec, bo jest absorbowane przez atmosferę. Stosunek strumienia termicznego planeta/ gwiazda bardzo silnie zależy od długości fali: Można zauważyć, tak w promieniowaniu termicznym jak i odbitym, że stosunek strumieni planeta/gwiazda jest niesłychanie mały. Ponieważ w dodatku planeta, widziana przez obserwatora, jest bardzo blisko gwiazdy, to gwiazda "oślepia" - ze szkodą dla planety. Usunięcie tej niedogodności polega na znacznym zmniejszeniu strumienia od gwiazdy bez zmniejszania strumienia od planety. Wykorzystuje się do tego dwie techniki: koronografię i interferometryczną ekstynkcję gwiazdy. Koronografia Ta technika polega, mówiąc najprościej, na zakryciu gwiazdy (na otrzymywanym obrazie) przez zaślepkę ( maskę koronografu) - bez zakrywania planety. Ekstynkcja interferometryczna Można także zmniejszyć strumień od gwiazdy w interferometrze składającym się z przynajmniej 2 zwierciadeł. Dokonuje się interferencji "negatywnej" (strumienia światła od gwiazdy padającego na jedno lustro- ze strumieniem padającym na drugie lustro). Taka "niszcząca" interferencja wygasza gwiazdę. Można tak skonfigurować interferometr, by nie wygaszać światła planety. Nie jest to trudne, bo skoro światło planety nadchodzi z nieco innego kierunku, to jego droga nie jest taka sama jak droga światła gwiazdy. Kampanie obserwacyjne w toku Do tej pory stosuje się jedynie metodę dynamiczną i metodę tranzytów. Ta pierwsza reprezentowana jest przez wiele programów badania planet za pomocą pomiarów prędkości radialnych, astrometrii wykorzystującej Teleskop Kosmiczny Hubble'a oraz za pomocą chronometrii pulsarów. Metoda druga, tranzytów, jest używana w wielu naziemnych kampaniach obserwacyjnych i także w kosmicznych obserwacjach HST. Teleskop Kosmiczny Hubble'a. Podziękowania : NASA Planety odkryte dotychczas i ich własności Wykrywanie pośrednie metodą prędkości radialnych Do kwietnia 2005 roku wykryto około 150 planet metodą prędkości radialnych. Jak już pokazano pozwala ona wyznaczyć jedynie okres orbitalny (skąd można obliczyć wielkość wielkiej półosi), mimośród orbity i . Wykrywanie pośrednie metodą tranzytów Niektóre planety były wykryte metodą tranzytów. Ta metoda pozwala wyznaczyć okres orbitalny, nachylenie orbity (bliskie 90°), promień planety oraz, gdy mamy jednocześnie pomiary prędkości radialnej, masę planety. Ponadto można obserwować widmo gwiazdy podczas tranzytu planety. W atmosferze planety powstają prążki absorpcyjne, które pojawiają się w widmie gwiazdy, a stąd można wydedukować skład chemiczny tej planetarnej otoczki. W ten właśnie sposób odkryto w atmosferze HD209458 b wodór, tlen i sód. Wykrywanie bezpośrednie Jednak od pierwszych, "pośrednich" odkryć znacznie ważniejsze stało się wykrywanie światła pochodzącego wprost od samej planety. Było to wykonalne dla planet bardzo młodych (więc jeszcze bardzo gorących) 2M1207-3932, HD 209458b oraz TrES-1. Dwie ostatnie okresowo przechodzą na tle swojej gwiazdy (mamy tranzyty); występuje więc też zjawisko "zaćmienia planety", tzw. zaćmienie wtórne, gwiazda zasłania planetę pół okresu po tranzycie. To zaćmienie wtórne zostało wykryte, a stąd dało się wyznaczyć, przez zwykłe odejmowanie, strumień energii (w promieniach podczerwonych) wysyłany przez planetę. Katalog planet Wykrywa się około dwu planet na miesiąc. Ich własności podaje się w regularnie aktualizowanym katalogu. Pierwsze spostrzeżenia Od czasu tych odkryć nauczyliśmy się już wielu ciekawych rzeczy. Odsetek gwiazd mających przynajmniej jedną planetę Przynajmniej 5% obserwowanych gwiazd wykazuje obecność jednego towarzysza planetarnego. Ten procent może rosnąć, w miarę tego jak obserwacje będą w stanie wykrywać planety coraz to mniej masywne i coraz bardziej oddalone od swej macierzystej gwiazdy. Odległości planeta-gwiazda Wszystkie planety (olbrzymy; jedyne, które umiemy odkrywać) znalezione do tej pory są znacznie bliżej (do 100 razy) swych gwiazd niż Jowisz Słońca. Było to wielką niespodzianką, bo teoria przewidywała, że planeta olbrzym powstaje w odległości przynajmniej 5 j.a. od swej gwiazdy. Obecnie tłumaczymy to zjawiskiem "migracji": gdy tylko planeta zaczyna się rodzić, w protoplanetarnym dysku, stosunkowo daleko od gwiazdy, pojawia się grawitacyjne oddziaływanie między nią a dyskiem. To ono nieco "hamuje" planetę, która zaczyna się zbliżać do gwiazdy (migruje) tak długo, jak trwa oddziaływanie. Te planety, znajdujące się bardzo blisko swej gwiazdy, mają bardzo wysokie temperatury (do 1200 K) i dlatego nazwano je "gorącymi jowiszami". Mimośród (ekscentryczność) orbit Inną niespodziankę sprawiło to, że większość planetarnych orbit jest wydłużonymi, albo bardzo wydłużonymi, elipsami, podczas gdy w Układzie Słonecznym mamy do czynienia z orbitami nieomal kołowymi ( spłaszczonymi "śladowo" kołami. Do dzisiaj nie bardzo wiemy jak to wytłumaczyć. Jedną z bardziej prawdopodobnych możliwości jest taki scenariusz, w którym migrują dwie planety z nieco różnymi prędkościami. Przy możliwym spotkaniu zderzają się, i jedna "wyrzuca" drugą z układu planetarnego. Prawa mechaniki nieba pokazują, że w takiej sytuacji planeta pozostająca w układzie zaczyna się poruszać po wydłużonej orbicie eliptycznej. Metaliczność gwiazdy macierzystej Ostatnią ciekawą obserwacją jest to, że gwiazdy, u których zauważono jedną lub wiele planet, są - w stosunku do większości gwiazd- wzbogacone w ciężkie pierwiastki (węgiel, tlen, żelazo...). Wytłumaczenie tej zbieżności nie jest jeszcze pewne. Być może wynika to z faktu, że gwiazda i jej planetarny orszak powstały z obłoku molekularnego bogatego w ciężkie elementy, albo z tego, że gwiazda została wzbogacona w pierwiastki ciężkie przez... spadające na nią planety. Czego dokładnie szukamy ? Troszkę filozofii: Zauważenie życia jest w zasadzie subiektywne: określamy "obiekt" jako żyjący (tak jak się mówi "obiekt zainteresowania" czy "obiekt miłości") jeśli mamy z nim bogate i interesujące relacje. Faktem jest, że wśród tych relacji możemy projektować na obiekt nasze własne zachowania, jak np. autonomię. Zatem, mówiąc dokładnie, nie ma żyjących organizmów, a jedynie żywe relacje między nimi. Oznacza to, że fakt, iż każdy obiekt, z którym wchodzimy w relacje życiowe, ma złożoną budowę fizykochemiczną (cząstki, komórki, narządy...) jest stwierdzeniem doświadczalnym. Żadna teoria filozoficzna, psychologiczna czy biochemiczna nigdy nie wyjaśniała tej korelacji, najwyżej ją stwierdzała. Pozwala to jednak odwrócić kierunek rozważań i przypisać, jako metodologiczną hipotezę, cechy życia biologicznego takiemu obiektowi, którego fizyko-chemiczna budowa jest złożona i wykazuje podobieństwo do organizmów ziemskich. Tą drogą idą astronomowie szukający "życia" poza Ziemią. A na niej trzeba dobrze wiedzieć, jakie cechy można pominąć, a jakie uwzględnić - co jest częściowo wyborem dowolnym. Wyznaczanie strefy "zamieszkiwalnej", ekosfery O ile przyjmiemy opisany poniżej proces biochemiczny, to uda się stwierdzić na jakiego typu planetach można oczekiwać biologicznego życia. Ale by mogło się ono rozwijać muszą być spełnione pewne warunki. Na ogół te ostatnie są uznawane przez astronomów, ale dopuszczalne są pewne różnice i odstępstwa. Podstawowym warunkiem jest występowanie środowiska w stanie ciekłym, bo ono znacznie ułatwia przenoszenie tworzywa potrzebnego do aktywności biochemicznej. Woda jest ciekłym środowiskiem a priori obiecującym, bo jest jej najwięcej we Wszechświecie (inne to np.alkohol; metan i amoniak także mogą być ciekłe, ale w temperaturach znacznie niższych). Co więcej jest ona jednym z najlepszych rozpuszczalników co uprzywilejowuje biochemiczne reakcje i przemiany. Wszystko więc prowadzi do tego, by faworyzować warunki umożliwiające występowanie wody w stanie ciekłym. Kolejnym podstawowym warunkiem, w ramach tradycyjnych pojęć termodynamiki, jest źródło "szlachetnej" energii(to znaczy w postaci nie termicznej) o bardzo małej entropii. Skądinąd ta energia powinna być dostarczana w sposób stały, bo przerwa prowadziłaby do zniszczenia organizmów. Najlepszym znanym źródłem energii ogromnej, sałej i o małej entropii, jest promieniowanie gwiazd. Najlepszym zidentyfikowanym dotychczas miejscem, gdzie jednocześnie znaleźć można wodę w stanie ciekłym i gdzie dociera stałe oraz intensywne promieniowanie, jest planeta znajdująca się w takiej odległości od swej gwiazdy, by jej temperatura wynosiła około 300 K. Co więcej ta planeta powinna być wystarczająco masywna, by zapobiec ucieczce wody z jej powierzchni, i nie za masywna,by woda nie skryła się w głębokich warstwach, bez światła wodorowej atmosfery (choć ten ostatni warunek jest dyskusyjny). Nasze rozważania doprowadziły nas w ten sposób do poszukiwań życia biologicznego, w pierwszym rzędzie, na planetach o masach od 1 do kilku mas Ziemi, znajdujących się w odległościach od swej gwiazdy od 0,2 j.a. ( dla gwiazd typu M) do 1,5 j.a.(dla gwiazd typu F) (choć napawające nadzieją są także bogate w wodę i ogrzewane w procesach pływowych księżyce dużych planet, na przykład Europa). Taka krytyczna odległość, zależąca od typu gwiazdy, wyznacza wokół gwiazdy tak zwaną strefę zamieszkiwalną czyli ekosferę. Jak szukać Podczas gdy w Układzie Słonecznym można wysyłać sondy, które prowadzą badania in situ, albo powracają z próbkami do analizy struktur biochemicznych, to w przypadku egzoplanet jesteśmy ograniczeni do teledetekcji. Może ona przybierać rozmaite formy, takie jak: analiza "sygnałów" radiowych czy optycznych: to droga programów "SETI" (Search for ExtraTerrestrial Intelligence), których w tym miejscu nie będziemy szczegółowo omawiać. analiza polarymetryczna egzoplanet. Tej drogi jeszcze się nie wykorzystuje. analiza widmowa egzoplanet. To metoda najlepiej opracowana, która będzie wyjaśniona poniżej. Są dwie metody wykrywania aktywności biologicznej w widmie planety: analiza widmowa światła jej atmosfery i światła z powierzchni. Wegetacja Podejściem bezpośrednim jest poszukiwanie organizmów na powierzchni planety, przy wykorzystaniu ich własności widmowych. Przykładem jest szukanie analogów cech widmowych wegetacji, która wykazuje bardzo wzmocnioną zdolność odbijania światła o długości fal poniżej 725 nm ( co powoduje, że planety wysyłają 60 razy więcej światła w podczerwieni niż w zieleni). Tlen - ozon Zamiast bezpośrednio badać widmo światła odbitego przez takie organizmy jak np.rośliny - można próbować poszukiwania ubocznych, niebiologicznych produktów aktywności biochemicznej. Mogłyby to być gazy, jak choćby tlen (uboczny produkt fotosyntezy) czy metan ( uboczny produkt rozkładu organizmów), wyrzucane do atmosfery. Poza tym tlen tworzy, jako produkt uboczny, ozon, którego to ozonu także można szukać. Astrometria Z powierzchni Ziemi ESO (European Southern Observatory) planuje szukać, od 2008 roku, planet olbrzymów wokół niektórych gwiazd, za pomocą instrumentu PRIMA zainstalowanego przy 120 metrowym interferometrze VLTI (Very Large Telescope Interferometer) w Chile. W kosmosie dwa projekty są już w końcowej fazie badań: SIM (Space Interferometry Mission), projekt NASA, to interferometr o bazie 20 m, zainstalowany na długiej belce i składający się z 2 teleskopów o średnicy 40 cm. Jego wystrzelenie planuje się na 2009. Będzie mógł szukać planet wokół około 1500 najbliższych gwiazd. Jest wystarczająco dokładny by odkrywać planety w odległościach do 5 pc i o masach powyżej kilku mas Ziemi. GAIA (wizja artysty). Podziękowania : ESA / Medialab GAIA to instrument, który zmierzy zmiany położenia 1,5 miliarda gwiazd ( jednych względem drugich; jaśniejszych niż 20 magnitudo). Będzie miał wystarczającą dokładność by szukać planet o rozmiarach Jowisza wokół około 20 000 gwiazd. Jego wystrzelenie ESA planuje na 2012. Tranzyty Na Ziemi wiele istniejących teleskopów o małych i średnich rozmiarach ( poniżej około 1 metra średnicy) przygotowuje się do wykrywania "gorących jowiszów" metodą tranzytów. W kosmosie badania będzie prowadził 30 cm teleskop CoRoT, który powinien być wystrzelony w 2006 roku przez CNES, we współpracy z innymi krajami europejskimi. Jak sama jego nazwa wskazuje (Convection - konwekcja, Rotation - rotacja i Transits - tranzyty planetarne) powinien jednocześnie badać rotację i konwekcję kilku jasnych gwiazd oraz szukać tranzytów planet wokół 60 000 gwiazd o jasnościach do 16 magnitudo. Ma wystarczającą czułość by znajdować planety dwa razy wieksze od Ziemi (czyli 5 razy mniejsze od Jowisza). Teleskop COROT (wizja artysty). Podziękowania : CNRS Bezpośrednie uzyskiwanie obrazów W dalekiej przyszłości to metoda najbardziej obiecująca. Pozwala bardzo dokładnie określić fizyczne i chemiczne własności planet. Możemy badać: Atmosferę ( gęstość, skład chemiczny...) Powierzchnię (jej kolor, morfologię oceany/kontynenty ...) Obrót, czyli rotację planety ( długość "dnia") Księżyce, pierścienie W przygotowaniu jest bardzo wiele projektów, naziemnych i kosmicznych. To dziedzina, która najszybciej się rozwija i która "ogniskuje" ogromnie dużo działań. Jeden z teleskopów projektu Darwin (wizja artysty). Podziękowania : ESA / Medialab Na Ziemi ESO powinno uruchomić, od 2008, kamerę nazwaną "Planet Finder" przy jednym z ośmiometrowych teleskopów VLT w Chile. Podobny projekt dotyczy teleskopu Kecka o średnicy 10 m. LBT (Large Binocular Telescope) to para amerykańskich teleskopów o średnicy 8,2 m (znajdują się w Chile). Jeden z nich jest wyposażony w kamerę mogącą wykrywać planety. W skali dziesięcioleci zarówno Stany Zjednoczone jak i Europa mają w planach ogromne teleskopy, których średnice będą między 30 a 100 m ( co zależy od wykonalności pomysłów i od kosztow). Wszystkie będą wyposażone w kamery przeznaczone do wykrywania planet i do otrzymywania ich obrazów. Obecnie bada się możliwości wykrywania planet ziemiopodobnych za pomocą tych teleskopów przyszłych generacji ( które powinny się pojawić koło 2020 roku). Interferometr Kecka na Hawajach Podziękowania : NASA / JPL W kosmosie Na przykład jest jeden teleskop, James Web Space Telescope (JWST), którego wystrzelenie przewidziane jest na 2011. Ale jest też wiele projektów aktualnie dyskutowanych. JWST to teleskop o średnicy 7 m, optymalizowany na podczerwień. Wyposażony jest w wiele instrumentów ( spektrografy, kamery). Do badania egzoplanet przeznaczona jest kamera MIRI (MidInfraRed Imager), wyposażona w zestaw koronografów przystosowanych do wykrywania planet w różnych długościach fal, od 7 do 20 mikronów. Teleskop powinien wykrywać planety wokół najbliższych gwiazd. Istnieją też trzy typy projektów, dla których nie podjęto jeszcze ostatecznych decyzji, ale które mogą się zrealizować w miarę szybko. Są to: Teleskop średnich rozmiarów ( około 1 m średnicy), wyposażony w koronograf i mogący wykrywać światło odbite od planet olbrzymów . Teleskop kosmiczny James Web (wizja artysty). Podziękowania : Northrop Grumman Teleskop 3,5m x 7 m, zwany TPF-C, wyposażony w koronograf i przeznaczony do wykrywania planet ziemiopodobnych odbijających światło gwiazdy. Interferometr składający się z 3 do 6 teleskopów trzymetrowych, rozmieszczonych w odległości od kilkudziesięciu do kilkuset metrów. Obecnie rozważane są dwa równoległe projekty: Darwin w ESA oraz TPF w NASA. Oba przeznaczone są do poszukiwań, w podczerwieni, planet ziemiopodobnych, wysyłających promieniowanie termiczne . Ogromną zaletą tych trzech ostatnich projektów (Darwin, TPF-C, TPF-I) jest możliwość wyszukiwania "biologicznych śladów" w widmach. Emisja na falach dekametrowych W Układzie Słonecznym wiele planet jest źródłem, silniejszego niż Słońce, radiowego promieniowania na długościach kilku metrów ( tzw. emisje dekametrycze). Stąd narodził się pomysł, by szukać egzoplanet na tych długościach fal, bo nie spodziewamy się w tej dziedzinie "pasożytniczego" promieniowania gwiazdy. Takie podejście jest szczególnie obiecujące w przypadku gorących jowiszów. Będzie to jeden z naukowych celów interferometrii dekametrycznej LOFAR, która powinna zacząć działać w Holandii około 2007 roku. Bibliografia * Frei i Mayor "Les nouveaux mondes du cosmos" Stacja LOFAR (wizja artysty). Podziękowania : LOFAR Science Consortium
