A NASA legújabb módszere az exobolygók vadászatára? Besoroznak téged

A csillagászat jelenlegi nagy, ambiciózus céljai közül az egyik legizgalmasabb az exobolygók vagy a Naprendszerünkön kívüli bolygók felfedezése és jellemzése. Tudjuk, hogy valószínűleg annyi exobolygó van, ahány csillag a világegyetemben, és ez a szám szinte biztosan tartalmaz néhány bolygót, amelyek olyanok, mint a Föld világok.

A csillagászoknak olyan eszközeik vannak, mint az élvonalbeliek James Webb űrteleszkóp segít nekik azonosítani az exobolygókat és bepillantani a légkörükbe, de ezeken a nagy, híres teleszkópokon csak annyi megfigyelési idő áll rendelkezésre. Ezért, hogy új exobolygókat találjon, a NASA egy kihasználatlan erőforráshoz, a polgári tudósokhoz fordul.

A NASA újonnan kibővített programja Exoplanet Watch felkéri a lakosságot, hogy segítsenek az exobolygók megfigyelésében a szakemberek által használt adatelemzési módszerekkel. Robbal beszélgettünk, hogy megtudjuk, hogyan működik, és hogy ezzel a megközelítéssel milyen felfedezésekre van szükség Zellem, a NASA Jet Propulsion Laboratory munkatársa, asztrofizikus és az Exoplanet Watch megalkotója program.

Amatőr szemek az egeken

Tekintettel arra, hogy jelenleg több mint 5000 ismert exobolygó létezik, azt gondolhatja, hogy ezeket a bolygókat könnyű megfigyelni. De ez nem így van. A legtöbb exobolygót lehetetlen közvetlenül megfigyelni, mert sokkal kisebbek és halványabbak, mint azok a csillagok, amelyek körül keringenek. Tehát az amatőr csillagászok, akárcsak a profik, közvetett megfigyelésekre hagyatkoznak, hogy tudatják velük, hogy létezik egy bolygó.

Az Exoplanet Watch elsődleges célja, hogy megvizsgálja a forró Jupiter nevű bolygótípust – „a fényes csillagok körüli nagy bolygókat”, ahogyan Zellem írja le őket –, és megfigyelni azok áthaladását. Tranzit akkor következik be, amikor az egyik bolygó áthalad köztünk és a fogadócsillag között, és átmenetileg halványabbá teszi a gazdacsillag fényét. A fényességcsökkenés pontos időzítésének és mértékének megfigyelésével a csillagászok ki tudják számítani, mekkora a bolygó, és milyen messze kering a csillagától.

Ezt a módszert számos professzionális exobolygóvadász távcső, például a NASA Transiting használja. Exoplanet Survey Satellite (TESS) vagy az Európai Űrügynökség jellemző ExOPlanet Satellite (CHEOPS). Mindkettő űrtávcső, ami azt jelenti, hogy nagyszerű rálátást kapnak a Föld légköre által nem akadályozott térre, de a megfigyelési idő rendkívül korlátozott.

Más földi professzionális teleszkópok is megfigyelik az exobolygókat, de egy nagy és kiszámíthatatlan akadállyal néznek szembe: az időjárással. Ha felhős az ég egy obszervatórium felett, akkor egy egész éjszakai megfigyelések elvesznek – amivel minden hivatásos csillagász foglalkozott. „Sok éjszakát veszítettem el személyesen az Egyesült Államok délnyugati részén, vagy Hawaii Mauna Keán az időjárás miatt” – mondta Zellem. "Ez az a kockázat, amit azzal fenyeget, ha időt tölt bármely véletlenszerű professzionális megfigyelőközpontban."

Az Exoplanet Watch azonban amatőr csillagászok hálózata a világ minden tájáról. Azáltal, hogy a megfigyelők sok különböző helyről mérnek leolvasást, mérséklik az időjárás hatásait. Még ha egy helyen felhős az idő, más helyeken a megfigyelők tisztán láthatják.

Együttműködés szerte a világon

A hálózat lehetővé teszi olyan exobolygók megfigyelését is, amelyeket egyetlen felhasználó sem tudna megfigyelni. Egy gázóriás exobolygó nevű HD 80606 bpéldául több mint 12 órát vesz igénybe a csillag átjutása. A csillagászoknak nemcsak a tranzit teljes időtartamát kell megfigyelniük, hanem megfigyeléseket is kell végezniük a tranzit előtt és után. használja kiindulási pontként, és egyszerűen nincs elég hosszú éjszaka ahhoz, hogy a bolygón a szélsőségeken kívül bárhol is megfigyeljük a teljes időt. pólusok.

2021 decemberében az Exoplanet Watch tagjai együtt dolgoztak, hogy megfigyeljék ezt a teljes áthaladást az elejétől a végéig, kezdve a felhasználókkal Kelet-Ázsiában, akik azután átadták a megfigyeléseket Indiában, majd Európában, majd Észak-Amerikában élőknek, mielőtt visszatértek volna a felhasználókhoz Japán.

Mindezen megfigyelők 24 órán át tartó adatait összegyűjtötték, hogy az egyenértékű adatokat egy, a világ körül lebegő léggömbhöz csatlakoztatott távcsőhöz kapják, amely megfigyeli, ahogy halad.

Megfigyelések megkönnyítése mások számára

Zellem és az Exoplanet Watch csapat más tagjai azon fáradoznak, hogy az amatőr csillagászok A projekten dolgozók hozzájárulását elismerik, és sokan szerepeltek vezető szerzőként ban ben tudományos publikációk munkájukról. A projekt által végzett munka nagy része azonban nem az olyan kirívó szalagcímekről szól, mint például vadonatúj exobolygók felfedezése – ehelyett arról szól, hogy az emberek önzetlenül áldozzák idejüket és erőfeszítéseiket, hogy lehetővé tegyék a nagy tudományos felfedezéseket hatékonyan.

Vegyük a James Webb űrteleszkópot. Ez a fenomenálisan erős távcső nem csak az exobolygókat képes azonosítani, hanem a légkörüket is megfigyelheti, amire gyakorlatilag semmilyen más csillagászati ​​eszköz nem képes. De csak ennyi óra van egy napban, és az idő megfigyelése nagyon fontos.

„Olyan hivatásos csillagászok jöttek hozzánk, akik azt mondták: „Hé, ez a célpont, amit meg akarok figyelni. az elkövetkező néhány hónapban James Webb-lel, tudna segíteni nekünk ennek a célnak a betartásában és az időzítés finomításában?”” Zellam mondott.

Ezután az Exoplanet Watch amatőr csillagászai azon dolgoznak, hogy megtalálják az exobolygó áthaladási idejére vonatkozó korlátokat, így amikor Webb elvégzi a megfigyeléseit, akkor a lehető legjobb esélye van arra, hogy lássa a tranzitot, és annyi információt kapjon a célról, mint ő tud.

„Ahol az Exoplanet Watch jön be, az az előzetes ellenőrzés vagy előzetes megfigyelések. Segítünk finomítani az időzítéseken, hogy hatékonyabban tudjuk használni James Webbet, és remélhetőleg sokkal több tudományt hozhassunk ki belőle” – magyarázta Zellem.

Teleszkópok a padláson

Az Exoplanet Watchhoz eddig hozzájáruló emberek közül sokan komoly amatőr csillagászok, akik éveket töltöttek lenyűgöző teleszkópok felépítésével, és nagy tapasztalattal rendelkeznek az exobolygó-megfigyelések terén. De egyáltalán nincs szükség ilyen szintű elkötelezettségre és felszerelésre, és Zellem és a csapat szeretettel vár mindenkit, aki érdeklődik a megfigyelés iránt.

Az eddig megfigyelések során használt legkisebb távcső mindössze 3,5 hüvelykes, ami egy kis indítótávcső tipikus mérete. Mivel a legtöbb megfigyelés fényes tárgyakról történik, a nagyon erős otthoni teleszkópok nem nélkülözhetetlenek.

„Nem kell túl nagy távcső ezekhez a megfigyelésekhez” – mondta Zellem. "Valójában sok teleszkópot használhat, amelyeket az emberek a padláson, a garázsukban vagy a tárolójukban lóghatnak."

A megfigyelők számára hasznos, ha egy digitális fényképezőgépet csatlakoztathatnak a távcsőhöz, hogy rögzítsék megfigyeléseiket, és egy nyomkövető mechanizmussal, amely segít követni az égen haladó célpontot. De a projektbe való belépési korlát alacsonyabb, mint gondolnád.

Azok számára pedig, akik attól tartanak, hogy tévednek és összezavarják az adatokat, Zellam azt mondja, hogy a több felhasználó erőssége az, hogy az adatokat össze lehet hasonlítani másokkal. megfigyelések: „Ha van egy felhasználója, aki véletlenül hibázik, vagy rossz értékeket használ az adatainak értelmezésekor, ezt az adatot a felhasználók nagyobb csoportja kiszűrheti. megfigyelők.”

Hozzájárulás távcső nélkül

Még azok is bekapcsolódhatnak az Exoplanet Watch projektbe, akiknek egyáltalán nincs hozzáférésük teleszkóphoz. A projekt másik ága a megfigyeléseken túl az adatelemzés. A projekt olyan archív adatokhoz fér hozzá, amelyek 10 évnyi adatot tartalmaznak egy 6 hüvelykes robotról távcső, az úgynevezett autonóm obszervatórium, amely Tucsonban, Arizonában található, adományozta egy nevű csoport DIY Planet Search.

Ebben az adathalmazban több mint 2000 fénygörbe található, amelyek exobolygó tranzitjára utalhatnak, és felkérik a nyilvánosságot, hogy segítsen ebben az adatelemzésben. Különlegessége azonban ebben a projektben, hogy ez nem egy egyszerűsített típusú adatelemzés vagy -osztályozás, ahogy az más állampolgári tudományos projektekben, például Zooniverse. Ehelyett az állampolgári tudósok pontosan ugyanazt az adatfeldolgozó programot használhatják, amelyet a NASA szakemberei használnak.

A NASA hivatásos csillagászai már egy évtizedet töltöttek egy adatelemzés kidolgozásával és felhasználásával Exotic nevű eszközt, amelyet úgy optimalizáltak, hogy olyan pontos és hasznos legyen az exobolygó-kutatáshoz, mint lehetséges. "És nagyon nyilvánvalóvá vált, hogy a legjobb módja annak, hogy felhasználóink ​​jó eredményeket érjenek el az adataikból, ha hagyjuk, hogy ugyanazt az adateszközt használják" - mondta Zellem.

Az eszközt azért töltötték fel a felhőbe, hogy mobiltelefonról is könnyebben elérhető legyen, így most bárki, aki van ideje és érdeklődése megtanulhatja, hogyan dolgozza fel az exobolygó adatait ugyanazokkal az eszközökkel, mint a szakemberek. Minden lépésen keresztülmennek, a nyers adatok távcsőről való levételétől a megfigyelt exobolygó jellemzőinek meghatározásáig.

A következő generáció inspirációja

A professzionális csillagászok számára kulcsfontosságú, hogy segítséget kapjanak a megfigyelésekhez és az adatok elemzéséhez, de a projekt célja az is, hogy több embert vonzzon a pályára.

„Mint állampolgári tudományos projektnek vannak tudományos céljaink, de oktatási céljaink is” – mondta Zellem –, hogy inspiráljuk a STEM-tanulók következő generációját, azokat az embereket, akik remélhetőleg a csillagászatba is belemennek.

Ebbe beletartozik a szenvedélyes és tehetséges amatőrcsillagász közösség bevonása, de új emberek bevonásával is, akiknek korábban alig vagy egyáltalán nem volt tapasztalatuk e fajta tudományban.

„Olyan embereket vonunk be a munkába, akik soha nem készítettek exobolygó képalkotást, soha nem készítettek asztrofotózást, és még csak nem is néztek teleszkópon keresztül” – mondta Zellem. A tapasztaltabb csoporttagok a projekt Slack csoportjában tanítják és irányítják az újabb tagokat, támogatják egymást és segítik őket a tanulásban. "Ez egy igazán nagyszerű embercsoport, és nagyon büszke vagyok rájuk."

Az exobolygókutatás aranykora

Az Exoplanet Watch projekt folyamatosan bővül, és folyamatosan új adatforrásokkal bővül a készlet, így mindig van valami újdonság, amin az emberek dolgozhatnak. De Zellem még tovább akarja bővíteni, feszegetve a kisebb távcsövekkel megfigyelhető határait.

Az egyik terv az, hogy megvizsgálják, vajon elég kis, összehangoltan működő teleszkóp képes-e megfigyelni a kisebb bolygókat, például a szuperföldeket. Egy másik hosszú távú cél a gazdacsillagok több megfigyelése a csillagvariabilitás-figyelésnek nevezett folyamatban, amely segíthet az exobolygó áthaladásának pontosabb mérésében.

Mivel minden hónapban egyre több exobolygót fedeznek fel, a professzionális és amatőr csillagászok felfedezési lehetőségei határtalanok.

„Valóban olyan érzés, mintha az exobolygókutatás aranykorában élnénk, és hihetetlen és nagyon szórakoztató, hogy ezen a területen dolgozhatunk” – mondta Zellam. "És tényleg úgy gondolom, hogy a polgári tudomány továbbra is ennek nagy részét fogja képezni."

Szerkesztői ajánlások

• Tekintse meg a NASA csúszó kígyórobotjának legújabb verzióját
• A szuperérzékeny exobolygóvadász műszer rögzíti első fényadatait
• A NASA TESS 5000 exobolygójelöltet fedezett fel
• A NASA bemutatta vízivadász holdjárójának leszállóhelyét
• A NASA egy apró műholdat szeretne használni az exobolygó légkörének vizsgálatához