Το ρωμαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Nancy Grace της NASA αναμένεται να επεκτείνει δραματικά την αναζήτηση πλανητών εκτός του ηλιακού μας συστήματος, γνωστούς ως εξωπλανήτες. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η αποστολή θα μπορούσε να αποκαλύψει περίπου 100.000 άγνωστους κόσμους, μια σημαντική αύξηση σε σχέση με τους περίπου 6.300 εξωπλανήτες που ανακαλύφθηκαν μέχρι στιγμής από τις αποστολές της NASA και άλλα παρατηρητήρια.
Αυτό που κάνει τον Roman ιδιαίτερα συναρπαστικό θα δείξει πού. Οι περισσότερες ανακαλύψεις εξωπλανητών μέχρι σήμερα προέρχονται από σχετικά κοντινές περιοχές του γαλαξία. Ο Roman, ωστόσο, θα εξερευνήσει τις σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητες περιοχές του Γαλαξία μας, παρέχοντας μια πολύ ευρύτερη άποψη των πλανητικών συστημάτων σε όλο τον γαλαξία μας.
«Ο γαλαξίας μας φιλοξενεί πολλά διαφορετικά περιβάλλοντα, αλλά όσον αφορά την εύρεση εξωπλανητών, έχουμε πραγματικά εξερευνήσει μόνο έναν: τη δική μας γειτονιά», δήλωσε η Elisa Quintana, ερευνήτρια εξωπλανητών στο Goddard Space Flight Center της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ. Η Quintana ηγείται μιας ομάδας που επικεντρώνεται στην ανάπτυξη λογισμικού και προσομοιώσεων για να βοηθήσει στην προετοιμασία για παρατηρήσεις διέλευσης ρωμαϊκών εξωπλανητών. «Η Ρομάν θα επεκτείνει σημαντικά την αναζήτηση για να συμπεριλάβει και άλλους γαλαξιακούς βιότοπους, οι οποίοι θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να μάθουμε πώς η πλανητική σύνθεση ποικίλλει σε διαφορετικές περιοχές του Γαλαξία μας».
Σήμερα, οι περισσότεροι γνωστοί εξωπλανήτες βρίσκονται σε απόσταση λίγων χιλιάδων ετών φωτός από τη Γη. Μία από τις αρχικές έρευνες του Roman θα κοιτάξει πολύ πέρα από αυτό το εύρος, εξετάζοντας αστέρια μέσα από την πυκνή κεντρική διόγκωση του Γαλαξία μας και εκτείνοντας μέχρι τα πέρατα του γαλαξία.
Γαλαξίας Αναζήτηση για Νέους Κόσμους
Οι Ρωμαίοι παρατηρούσαν συνεχώς τα αστέρια σε ένα μεγάλο μέρος του Γαλαξία μας, αναζητώντας αλλαγές στη φωτεινότητά τους.
Μια στρατηγική εξαρτάται από τη διέλευση των πλανητών. Όταν ένας πλανήτης περνά μπροστά από το αστέρι του από τη δική μας οπτική γωνία, μπλοκάρει μια μικρή ποσότητα από το φως του άστρου, με αποτέλεσμα το αστέρι να χαμηλώνει προσωρινά.
Το τηλεσκόπιο θα χρησιμοποιήσει επίσης μια δεύτερη τεχνική που ονομάζεται microlensing. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η βαρύτητα ενός αστεριού στο προσκήνιο και των πλανητών που το συνοδεύουν μεγεθύνουν το φως ενός πιο απομακρυσμένου αστέρα φόντου, καθιστώντας το ουσιαστικά φωτεινότερο.
Κάθε μέθοδος είναι ευαίσθητη σε διαφορετικούς τύπους πλανητών.
Η τεχνική διέλευσης, η οποία αναμένεται να αποκαλύψει περίπου 100.000 Γη, είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην ανίχνευση μεγάλων, εξαιρετικά θερμών πλανητών. Αυτοί οι πλανήτες μπλοκάρουν περισσότερο φως από τα άστρα τους και ολοκληρώνουν τις τροχιές τους πιο συχνά, καθιστώντας τους πιο εύκολο να εντοπιστούν.
Ο μικροφακός, ο οποίος αναμένεται να αποκαλύψει περισσότερους από 1.000 κόσμους, είναι ικανός να βρίσκει πλανήτες μακριά από τα αστέρια τους, συμπεριλαμβανομένων συστημάτων παρόμοια με το δικό μας ηλιακό σύστημα. Μπορεί να ανιχνεύσει δευτερεύοντες πλανήτες όπως η Γη και ο Άρης εντός της κατοικήσιμης ζώνης και σε μεγαλύτερες αποστάσεις από τα αστέρια τους. Πολλά από αυτά στον κόσμο είναι εξαιρετικά δύσκολο ή και αδύνατο να βρεθούν χρησιμοποιώντας άλλες μεθόδους αναγνώρισης.
Μαζί, αυτές οι συμπληρωματικές μέθοδοι θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να διερευνήσουν πώς σχηματίζονται πλανήτες σε όλο τον γαλαξία, συμπεριλαμβανομένης της περιοχής από την οποία μπορεί να προήλθε το δικό μας ηλιακό σύστημα.
Η πηγή της προέλευσης της γης
Σήμερα, το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται περίπου 27.000 έτη φωτός από το κέντρο του Γαλαξία μας. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι πιθανότατα σχηματίστηκε περίπου 10.000 έτη φωτός μακριά πριν παρασυρθεί αργά στη σημερινή του θέση κοντά στο γαλαξιακό κέντρο.
Τα στοιχεία για αυτή την ιδέα προέρχονται κυρίως από τη χημική σύνθεση του Ήλιου.
Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν τον όρο βαριά στοιχεία για να περιγράψουν όλα τα στοιχεία εκτός από το υδρογόνο και το ήλιο, που σχηματίστηκαν λίγο μετά τη δημιουργία του σύμπαντος. Βαρύ υλικό συσσωρεύεται μέσα στα αστέρια και γίνεται πιο άφθονο με την πάροδο του χρόνου καθώς διαδοχικές γενιές άστρων ζουν και πεθαίνουν.
Τα αστέρια που βρίσκονται στις εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών έχουν γενικά λιγότερο βαρύ υλικό. Αντίθετα, τα αστέρια στο γαλαξιακό εξόγκωμα τείνουν να είναι παλαιότερα και πλουσιότερα σε στοιχεία όπως το πυρίτιο, το οξυγόνο και το μαγνήσιο.
Αυτές οι χημικές διαφορές μπορούν να επηρεάσουν τον τύπο των πλανητών που σχηματίζονται γύρω από το αστέρι. Ορισμένα συστήματα μπορεί να παράγουν μεγαλύτερους πλανήτες, βραχώδεις κόσμους ή περισσότερους πλανήτες συνολικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αστρικός σχηματισμός μπορεί ακόμη και να επηρεάσει το αν σχηματίζονται πλανήτες.
Οι αστρονόμοι έχουν ήδη βρει στοιχεία ότι τέτοιες σχέσεις υπάρχουν μεταξύ κοντινών αστεριών.
“Τα αστέρια με βαρύτερα στοιχεία τείνουν να φιλοξενούν περισσότερους πλανήτες, ειδικά γίγαντες”, δήλωσε ο Robbie Wilson, μεταδιδακτορικός συνεργάτης της NASA Goddard που ηγήθηκε μιας μελέτης σχετικά με την αναμενόμενη απόδοση των διερχόμενων πλανητών του Roman.
Εξετάζοντας πολύ διαφορετικούς πληθυσμούς άστρων και πλανητών στον Γαλαξία, ο Roman θα μπορούσε να επεκτείνει σημαντικά αυτές τις μελέτες και να βοηθήσει να αποκαλύψει πόσο κοινά είναι πραγματικά τα πλανητικά συστήματα όπως το δικό μας.
«Το ROMAN θα είναι ιδιαίτερα ισχυρό γιατί θα παρατηρεί εκατομμύρια μακρινά αστέρια, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συγκρίνουν τους πληθυσμούς των μακρινών πλανητών με αυτούς που βρίσκονται κοντά», είπε ο Wilson. “Όλα αυτά τα δεδομένα θα μας δώσουν πολλά να χτενίσουμε, επομένως προετοιμαζόμαστε δημιουργώντας συνθετικά δεδομένα, εντοπίζοντας προσομοιωμένους πλανήτες και χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση για να φιλτράρουμε τα ψευδώς θετικά. Με αυτόν τον τρόπο θα είμαστε έτοιμοι να προχωρήσουμε όποτε εισέλθουν τα πραγματικά δεδομένα.”
Όλα τα δεδομένα που συλλέγει ο Roman θα είναι δημόσια διαθέσιμα, επιτρέποντας σε ερευνητές και πολίτες επιστήμονες να συμμετέχουν στην εξερεύνηση του νέου κόσμου.
Εξωγήινοι μελετούν την ατμόσφαιρα και τον καιρό
Ο Roman θα μπορούσε να παρέχει ατμοσφαιρικά δεδομένα για τους χιλιάδες διερχόμενους πλανήτες που ανακάλυψε.
«Ο Roman δεν θα αναλύσει την ατμόσφαιρα τόσο βαθιά όσο μια αποστολή όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb της NASA, αλλά θα συλλέξει μια ποικιλία δεδομένων σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα», είπε ο Wilson.
Ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εστιάζει στη λεπτομερή χημική ανάλυση μεμονωμένων πλανητών, το ROMAN θα εξετάσει ένα ευρύ φάσμα μοτίβων θερμοκρασίας και κλίματος σε χιλιάδες κόσμους. Αυτό το μεγάλο στατιστικό σύνολο δεδομένων μπορεί να εντοπίσει σημαντικές τάσεις και να βοηθήσει στην καθοδήγηση μελλοντικών παρατηρήσεων του Ιστού και άλλων παρατηρητηρίων.
Μια περιοχή εστίασης θα είναι οι «θερμοί Δίας», γιγάντιοι πλανήτες περίπου στο μέγεθος του Δία που βρίσκονται σε τροχιά πολύ κοντά στα άστρα τους. Επειδή ο Δίας είναι περίπου 11 φορές ευρύτερος από τη Γη, αυτοί οι κόσμοι είναι τεράστιοι και συχνά ολοκληρώνουν μια τροχιά σε λίγες μόνο ημέρες. Οι υψηλές θερμοκρασίες τους επιτρέπουν να εκπέμπουν ανιχνεύσιμη υπέρυθρη ακτινοβολία.
Τα υπέρυθρα όργανα του Roman θα μπορούν να παρατηρούν αυτούς τους φωτεινούς πλανήτες και να μελετούν πώς αλλάζει η φωτεινότητά τους με την πάροδο του χρόνου.
Όταν ένας καυτός Δίας περνά μπροστά από το αστέρι του, οι αστρονόμοι βλέπουν μια πτώση στη φωτεινότητα. Μια δεύτερη, μικρότερη βύθιση συμβαίνει όταν ο πλανήτης κινείται πίσω από το αστέρι και το φως του μπλοκάρεται προσωρινά.
«Η δευτερεύουσα βουτιά μας λέει πόσο φωτεινός είναι ο πλανήτης και επομένως πόσο ζεστός», είπε ο Wilson. “Παρακολουθώντας πώς αλλάζει η φωτεινότητα του πλανήτη στην τροχιά του, ο Roman μπορεί επίσης να δει τη διαφορά μεταξύ ημέρας και νύχτας και ακόμη και να ανιχνεύσει τη μετατόπιση των πιο καυτών περιοχών του πλανήτη. Αυτό μας λέει για τους ατμοσφαιρικούς ανέμους και την κυκλοφορία θερμότητας.”
Μια νέα εποχή για την ανακάλυψη εξωπλανητών
Η αποστολή Κέπλερ της NASA μεταμόρφωσε την επιστήμη των εξωπλανητών παρατηρώντας σχεδόν 100.000 αστέρια και δείχνοντας ότι οι πλανήτες είναι εξαιρετικά κοινοί σε όλο τον Γαλαξία μας.
«Η έρευνα της αποστολής Kepler της NASA που έχει αποσυρθεί σε 100.000 αστέρια έφερε επανάσταση στο πεδίο των εξωπλανητών πριν από μια δεκαετία και μας δίδαξε ότι οι πλανήτες είναι πιο συνηθισμένοι από τα αστέρια στον γαλαξία μας», δήλωσε ο Jorge Martinez-Palomera, αστρονόμος της NASA Goddard που προετοίμασε τα δεδομένα των ROMANS.
Ο Roman αναμένεται να μεταφέρει αυτή την κληρονομιά ακόμη περισσότερο. Το Galactic Bulge Survey του θα παρατηρήσει περίπου 100 εκατομμύρια αστέρια ενώ θα εξερευνήσει περιοχές του Γαλαξία μας που παραμένουν σε μεγάλο βαθμό άγνωστες.
«Το Roman Galactic Bulge Survey θα παρατηρήσει σχεδόν 100 εκατομμύρια αστέρια και θα εξερευνήσει ανεξερεύνητες περιοχές του γαλαξία μας, παρέχοντας ένα θεμελιώδες σύνολο δεδομένων που θα φέρει επανάσταση σε όσα γνωρίζουμε για άλλους κόσμους και τη θέση μας στο σύμπαν».
