Satelitul Corot: in cautarea de planete asemnatoare Pamantului Understand article

Tradus de Gabriela Badea, Catalin Ghiorghisor, Gabriel Gazdac si Beniamin Micliuc - Bucuresti. Malcolm Fridlund de la Agentia Europeana Spatiala (ESA) descrie cautarea de planete extra-solare si explica cum aceasta poate ajuta la intelegerea originilor vietii pe Pamant.

CoRoT

Pe 27 decembrie 2006, Agentia Spatiala a Frantei CNES (Centre National d’Etudes Spatiales), ESA^w1 si partenerii sai^w2 au lansat satelitul CoRoT in cautarea planetelor mici de tipul Pamantului din afara Sistemului nostru Solar (planete extra-solare sau exoplanete) si pentru a detecta “cutremurele planetare”. Numele satelitului provine de la Convectie (Co), Rotatie (Ro) si Tranzitii planetare (T), si obiectivele sale stiintifice sunt acela de a studia rotatia stelelor si convectia—curentii de gaz fierbinte—din interiorul stelar, si de a detecta planetele care trec intre Pamant si suprafata stelara (in tranzit planetar).

Toate cele trei fenomene pot fi studiate prin masurarea schimbarilor in emisia de lumina a stelelor studiate. Convectia din interiorul stelei face ca intensitatea luminii pe care ea o emite sa creasca sau sa descreasca cu cateva parti per milion.Ariile de activitate magnetica intensa inhiba convectia, formand arii de suprafata cu temperatura redusa, care apar ca pete intunecate. Pe masura ce steaua se roteste, emisia ei de lumina se modifica intr-o foarte mica masura, in functie de numarul de pete ale emisferei care a devenit vizibila – deci monitorizarea petelor ne spune cat de repede se roteste steaua. In final, cand planeta care orbiteaza in jurul unei stele trece intre satelitul CoRoT si stea, ea poate fi detectata ca o mica coborare a fluxului de lumina al stelei.

Pentru detectarea exoplanetelor se utilizeaza tranzitiile planetare, in timp ce masuratorile de convectie si rotatie sunt utilizate pentru a caracteriza steaua in jurul careia orbiteaza planetele descoperite. CoRoT va fi utilizat de asemenea pentru astroseismologie: detectarea undelor sonore generate in adancimea unei stele, care trimit pe suprafata acesteia unde cunoscute drept “cutremure”. Natura exacta a undelor permite astronomilor sa ii calculeze stelei masa precisa, varsta si compozitia chimica. Cu toate acestea, in acest articol ne vom axa pe cautarea exoplanetelor.

Masurarea acestor fenomene necesita un telescop cu un fotometru (sau masurator de lumina) foarte precis. Spre deosebire de telescopul Hubble (lansat in 1990), CoRoT – care masoara numai 30 cm in diametru – a fost proiectat special in acest scop. Singurul instrument aflat la bord este o camera care inregistreaza o imagine la fiecare 32 secunde. Apoi computerul de la bord masoara (schimbarile de) lumina emisa de fiecare stea, si, in timp, produce o curba a variatiei luminii. Dispozitivul este directionat in aceeasi directie timp de pana la 150 zile, observand simultan pana la 12.000 stele. Cu cat ramane mai multa vreme indreptat in aceeasi directie, cu atat poate vedea mai multe tranzitii.

CoRoT poate detecta planete apropiate de steaua lor—carora le ia 50- 75 zile sa se roteasca in jurul acesteia (aceasta fiind durata anului lor) – si pot gasi planete tot atat de mici ca si Pamantul nostru. Forma diagramei luminii (vezi diagrama de mai jos) ne spune cum se deplaseaza planeta, cum se comporta straturile exterioare ale stelei si de asemenea marimea planetei. In momentul in care planeta a fost detectata de catre CoRoT, astronomii pot observa steaua si sistemul ei planetar folosind alte instrumente pe telescoape foarte mari asezate pe sol, si sa afle astfel mai multe.

Satelitul CoRoT a gasit deja cateva planete mari. In prezent el incepe sa caute ceea ce consideram a fi planete mici. Aceasta ne-ar putea permite sa aflam cat de comun este tipul planetei noastre.

Viata extraterestra

De ce este atat de important sa stim cat de obisnuite sunt planetele de tipul Pamantului? Mai intai, pentru ca am vrea sa stim daca planeta noastra e unica. Mai apoi, daca am gasi planete de tipul Pamantului in afara Sistemului Solar, aceasta ne-ar putea ajuta sa intelegem cum a aparut viata acum 3,5 miliarde ani.

Bazandu-se pe o ipoteza emisa acum peste 30 ani, oamenii de stiinta presupun ca toate tipurile de “viata” functioneaza la fel ca cea de pe Pamant si ca formele de viata extraterestra ar avea acelasi tip de metabolism ca al nostrum. Ca urmare, oamenii de stiinta isi bazeaza cercetarile pe ceea ce s-a intamplat pe Pamant. Cu toate ca procesul de aparitie a vietii pe Pamant nu este inca cunoscut, se presupune ca acesta este legat de prezenta apei lichide pe suprafata dura a unei planete stancoase. Deci, daca exista alte planete de tipul Pamantului, a aparut oare viata pe ele?

E dificil sa gasesti o planeta de marimea Pamantului.Cat de greu poate fi sa studiezi forme de viata la astfel de distante? Ar putea fi foarte dificil daca ar fi vorba numai de bacterii, care au fost singurele organisme vii de pe Pamant in timpul primelor miliarde de ani si care depasesc numeric chiar si acum alte specii in raportul de un milion la unul in termeni de numar de indivizi si poate chiar ca numar de specii.

Solutia consta in a gasi o planeta a carei atmosfera san u fie in echilibru. Atmosfera unei planete (ca aproape orice sistem fizic) tinde spre o stare de echilibru (in care orice reactie chimica se produce cu aceeasi viteza ca si procesul invers). Cu toate acestea, viata produce modificari ale mediului: de exemplu, tot oxigenul liber (O₂) din atmosfera noastra a fost produs de catre organismele vii – plantele si alte prganisme iau dioxidul de carbon si il transforma in oxigen, care este apoi eliberat. Oxigenul este atat de reactiv incat, daca ar fi sa dipara de pe Pamant orice forma de viata, oxigenul liber din atmosfera noastra ar disparea in mai putin de un milliard de ani (o perioada scurta fata de miliardele de ani ai istoriei Pamantului).

Un dezechilbru chimic similar s-a produs in momentul aparitiei vietii pe Pamant, cand bacteriile au produs o supra-abundenta de metan. Ce s-a intamplat cu bacteriile producatoare de metan si cu lumea lor? Nu stim deocamdata, dar se crede ca au aparut noi organisme, care produceau in schimb oxigen: oxigenul era otravitor pentru producatorii de metan, si marea majoritate a acestora au disparut.

Compoziţia gazelor şi alte condiţii, cum ar fi temperatura si presiunea ne spun ce echilibru ar trebui să fie (în cazul Pamantului, compozitie similara cu atmosfera lui Marte). Deci, dacă am putea analiza echilibrul chimic al atmosferei exoplanetei, am putea determina dacă există viaţă aşa cum o ştim, şi poate chiar la ce nivel de evolutie a ajuns (producători de metan sau oxigen).

Atmosferele a două exoplanete foarte mari şi incinse au fost studiate prin măsurători fotometrice de catre telescoapele spaţiale Hubble şi Spitzer, precum şi de catre telescoapele aflate la sol, şi pe una din ele au fost detectate apa şi metan (vezi imaginea din dreapta). Acesta este un alt pas spre planetologia comparativă adevarată, comparând planete din Sistemul nostru Solar cu cele din alte sisteme. Cu ajutorul telescoapelor precum CoRoT, special concepute pentru a găsi mici planete stancoase similare cu Pamantul, ne putem aştepta ca – în următorii câţiva ani – sa găsim alte stele care sunt înconjurate de planete foarte similare cu a noastra.

Totusi, tehnologia actuală nu este suficientă pentru a analiza atmosferele unor planete asa de mici. Lumina pe care o primim de la o exoplaneta este extrem de slabă, şi sunt necesare deschideri foarte mari ale telescoapelor: din toti fotonii radiati de o exoplaneta, doar câtiva fotoni pe metru pătrat ajung pe Pământ. În plus, atmosfera noastră conţine atat de mult oxigen şi metan incat există deja multi „fotoni de oxigen” şi „fotoni de metan” (fotoni cu amprente de metan respectiv de oxigen). Putinii „fotoni de oxigen” şi „fotoni de metan” de la o exoplaneta ar trebui să ii intreaca pe toti acestia, astfel devenind imposibil de detectat. Prin urmare, avem nevoie sa mergem în spaţiu – cu telescoape mari – lucru care este dificil şi scump. Oamenii de ştiinţă dezvolta următoarea generaţie de instrumente care să fie capabile din punct de vedere tehnic să efectueze observaţiile necesare care să ne spuna daca aceste planete au produs şi viaţă şi, dacă da, ce s-a întâmplat cu ea.

In cele din urma,speram sa aplicam aceste cunostinte pentru a intelege evolutia vietii pe planestra noastra.

Aşa cum am merge la Comunicat de presă

CoRoT a observat prima data o planeta care tranzita steaua CoRoT-7, la stanga de Orion in constelatia Monoceros (Unicorn), la departare de aproximativ 500 de ani lumina, in primavera anului 2008. Cu toate acestea, confirmarea naturii planetei a luat luni de zile, folosind mari telescopuri terestre, asa ca descoperirea sa nu a fost oficial anuntata pana la 3 Februarie 2009.

Pentru a masura masa si densitatea planetei, astronomii au folosit apoi cautatorul de planete de acuratete ridicata si viteza radiala mare (HARPS) cu spectrograf atasat la telescopul de 3.6 m de la observatorul European^w4 Sudic La Silla din Chile,desfasurand cea mai lunga serie de observatii (70 ore) facuta cu acest aparat pana in prezent. La data de 16 Septembrie 2009, rezultatele au fost in sfarsit anuntate.

Planeta, cunoscuta sub numele de CoRoT-7b, are masa aproximativ egala cu cea a Pamantului, fapt care o plaseaza printre cele mai usoare exoplanete cunoscute. Cu un diametru de doua ori mai mic decat cel al Pamantului, este de asemenea cea mai mica exoplaneta masurata pana acum.

La fiecare 20.4 ore, Corot-7b eclipseaza o mica parte (o parte din 000) din lumina stelei sale, pentru un timp putin peste o ora. Orbitand in jurul stelei sale cu o viteza de peste 750 000 km/h, de peste sapte ori mai rapida decat miscarea Pamantului in jurul Soarelui, este exoplaneta cu cea mai rapida miscare cunoscuta.

Si nu numai atat: se afla la numai 2,5 milioane km distanta fata de steaua sa gazda, sau de 23 ori mai aproapiata decat este Mercur fata de Soare, ceea ce de asemenea o face cea mai apropiata planeta de steaua sa gazda cunoscuta. Este atat de aproape incat trebuie sa indure conditii extreme, care o fac nepotrivita pentru viata asa cum o stim noi : temperatura probabila pe “fata sa de zi” este de peste 2000 grade Celsius, dar minus 200 grade pe “fata sa de noapte”.
Densitatea calculată este apropiata de cea a Pamantului, fapt care sugerează că structura planetei este în mod similar stâncoasa. Modelele teoretice sugerează că planeta ar putea avea lavă sau oceane care fierb pe suprafaţa sa.

Astronomii au gasit din setul lor de date ca CoRoT-7 gazduieste inca o exoplaneta un pic mai departata de stea decat CoRoT-7b. Desemnata CoRoT-7c, aceasta face o rotatie completa in jurul stelei sale gazda in 3 zile si 17 ore si are o masa de aproximativ opt ori mai mare decat cea a Pamantului. Spre deosebire de Corot-7b, aceasta planeta sora nu trece printre steaua sa si Pamant, asa ca astronomii nu ii pot masura raza sa si astfel nici densitatea.

Descoperirea ii aduce pe astronomi din ce in ce mai aproape de gasirea planetelor extra-solare locuibile, dar astfel de planete ar trebui sa fie mai departe de steaua lor pentru a intretine viata asa cum o stim noi.

Web References

• w1 – Pentru a afla mai multe despre Agentia Spatiala Europeana, accesati: www.esa.int
• w2 – Pentru a afla mai multe despre satelitul Corot si partenerii misiunii, accesati: www.esa.int/science/corot
• w3 – Pentru mai multe informatii despre ESTEC,accesati site-ul ESA sau folositi linkul direct: http://tinyurl.com/39nw3r
• w4 – pentru a invata mai multe despre Observatorul European Sudic, accesati: www.eso.org

Resources

• Ascultati materialul autorului despre proiectul CoRoT, care poate fi gasit pe wbsite-ul^w1 ESA sau via acest link direct: http://tinyurl.com/ydoggpy
• Gasiti mai multe despre cautarile exoplanetelor in acest articol:
• Jørgensen UG (2006) Are there Earth-like planets around other stars? Science in School 2: 11-16. www.scienceinschool.org/2006/issue2/exoplanet

Institutions

Author(s)

Malcolm Fridlund este un astronom suedez care a lucrat la Centrul European de Cercetari si Tehnologie ^w3 (ESTEC) mai mult de 20 ani. El s-a specializat in studiul exoplanetelor si al metodelor utilizate pentru a le gasi si studia. El activeaza ca cercetator in proiectul ESA pentru misiunea CoRoT.

Review

Acestv articol despre cautarea de exoplanete poate declansa discutii stiintifice despre ce e viata, si de ce suntem interesati in studiul caracteristicilor fizice si chimice ale corpurilor ceresti.El poate fi de asemenea utilizat ca o baza pentru discutii filozofice si sociale despre relatia omului cu posibile forme de viata extraterestra.

Marco Nicolini, Italia

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF