W poszukiwaniu odległych planet

O tym dlaczego warto jeździć na Hawaje i jak fotografować egzoplanety opowiada dr Krzysztof Hełminiak z Centrum Astronomicznego im. M. Kopernika PAN w Toruniu.

Spotkanie z dr. Krzysztofem Hełminiakiem 7 grudnia 2017, godz. 19.00 w planetarium >

Brał Pan udział w obserwacjach na całym świecie, na przykład na Hawajach. Jak to się zaczęło?

Moją pierwszą wizytę na Hawajach odbyłem na doktoracie. Stwierdziłem wtedy, że to miejsce jest tak piękne, że jeśli tylko będę miał okazję, to chcę tam pracować. No i się udało. Góra Mauna Kea to miejsce naprawdę wyjątkowe, gdzie panuje księżycowy krajobraz. Na tej kamiennej pustyni na wysokości ponad 4000 metrów jest wiecznie zimno i nie ma nic oprócz rdzawych skał i teleskopów oczywiście. Chmury są najczęściej poniżej, a kiedy wychodzi się za dnia i rozgląda się dookoła, to albo widzi się całą wyspę i ocean, albo po prostu morze chmur. Wrażenie jest niesamowite! Oprócz tego, jest to miejsce święte dla rodowitych Hawajczyków i panuje tam charakterystyczna atmosfera. Astronomowie wiedzą o tym bardzo dobrze i mają wielki szacunek do tej góry.

Jest to też świetne miejsce do obserwacji astronomicznych – pracuje tam kilka wielkich teleskopów.

Tak, panują niemal idealne warunki do obserwacji – wiele bezchmurnych nocy, bardzo zimne i suche powietrze, a atmosfera powyżej jest stosunkowo cienka. Naprawdę mało jest powietrza dookoła, a jeszcze mniej nad głowami. Dla astronomów to świetne okoliczności.

Ostatnie lata obfitowały w odkrycia egzoplanet. Jak wyglądał rozwój tej dziedziny?

Pierwsze potwierdzone planety pozasłoneczne odkryto już w latach dziewięćdziesiątych, a jest nawet jeden kandydat z lat osiemdziesiątych. Dzięki postępowi technologicznemu wiele się zmieniło od tamtych czasów. Mamy dzisiaj znacznie bardziej precyzyjne instrumenty, które pozwalają nam na wykrycie coraz mniejszych planet – takich, które nie były możliwe do wykrycia 15 lat temu. Obserwacje satelitarne np. te z satelity Kepler pokazały nam tysiące nowych planet. To jest dziedzina, która przeżyła prawdziwą rewolucję w ciągu ostatnich dekad.

Od czego się zaczęła ta rewolucja?

Wszystko zaczęło się od poszukiwania planet metodą prędkości radialnych. Nie jest to metoda bezpośrednia – opiera się na rejestracji ruchu gwiazdy zaburzonego przez wpływ planety orbitującej wokół niej. Później satelity COROT, a kilka lat temu Kepler dały nam dane na temat tysięcy nowych planet. Wykorzystywały trochę inny mechanizm – metodę tranzytu, czyli obserwacji okresowych pociemnień gwiazdy w momencie, w którym planeta przechodzi przed jej tarczą. W tej chwili potwierdzono istnienie ponad 3500 planet. Jest też trochę kandydatów, których obecnie nie możemy potwierdzić, ale prawdopodobnie są to planety.

Pan próbuje uchwycić planety na fotografiach. Ile spośród odkrytych do tej pory planet udało się zaobserwować w taki sposób?

Około 40. Liczba tych planet odkrytych metodą obrazowania – czyli po prostu za pomocą sfotografowania – jest wciąż dosyć mała ze względu na nasze ograniczenia techniczne. Ale to jest metoda, która pozwala na dużo więcej niż pozostałe.

Jak fotografuje się planety?

Dotyczy to dla dosyć specyficznej klasy planet – takich, które znajdują się na bardzo odległych orbitach. W porównaniu z naszym Układem Słonecznym to są często orbity dużo, dużo dalsze niż orbity Neptuna czy Urana. Planety te są wielokrotnie bardziej masywne niż Jowisz – od kilku do kilkunastu mas tego olbrzyma. Do tego są to układy młode. Oznacza to, że planeta jest jeszcze w fazie stygnięcia, czyli świeci swoim światłem, przede wszystkim promieniowaniem termicznym. Dodatkowo jeżeli uda nam się ograniczyć światło gwiazdy, to jesteśmy w stanie zobaczyć dwa osobne punkty na niebie, z których jeden jest właśnie planetą.

Czego możemy się dowiedzieć się o planecie dzięki tym obserwacjom?

Gdy widzimy już światło planety, to możemy je badać. Na podstawie analizy widma planety możemy pokusić się o sprawdzenie, czy jest tam na przykład para wodna, metan czy inne gazy. A jak wiadomo, woda jest niezbędna do powstania życia.

Udało się już odkryć coś ciekawego?

Są odkrycia pokazujące, jak bardzo egzoplanety różnią się od planet w Układzie Słonecznym. To na razie pojedyncze przypadki – tych, którym zrobiliśmy zdjęcia jest aktualnie około 40, ale liczymy na więcej.
 

------------------------------------

Dr Krzysztof Hełminiak zajmuje się głównie badaniami układów podwójnych i planet pozasłonecznych. Brał m.in. udział w projekcie SEEDS (Strategic Exploration od Exoplanets and Disks with Subaru), poszukującego planet i dysków protoplanetarnych metodą obrazowania teleskopem Subaru, znajdującym się na Hawajach.

Rozmawiał Dominik Roszkowski
data publikacji: 29 listopada 2017