Metode terbaru NASA untuk berburu exoplanet? Mencantumkan Anda

Dari semua tujuan besar dan ambisius dalam astronomi saat ini, salah satu yang paling menarik adalah penemuan dan karakterisasi exoplanet, atau planet di luar tata surya kita. Kita tahu bahwa kemungkinan ada planet ekstrasurya sebanyak jumlah bintang di alam semesta, dan jumlah ini hampir pasti termasuk beberapa planet yang mirip Bumi, Faktanya, kita baru saja mulai menemukan penemuan baru yang aneh ini. dunia.

Para astronom memiliki alat seperti yang mutakhir Teleskop Luar Angkasa James Webb untuk membantu mereka mengidentifikasi planet ekstrasurya dan mengintip ke dalam atmosfernya, tetapi waktu pengamatan yang tersedia hanya terbatas pada teleskop besar dan terkenal ini. Jadi untuk membantu menemukan planet ekstrasurya baru, NASA beralih ke sumber daya yang kurang dimanfaatkan: ilmuwan warga.

Program NASA yang baru diperluas disebut Jam tangan planet ekstrasurya mengundang anggota masyarakat untuk membantu mengamati exoplanet menggunakan metode analisis data yang sama yang digunakan oleh para profesional. Untuk mempelajari tentang cara kerjanya dan potensi penemuan menggunakan pendekatan ini, kami berbicara dengan Rob Zellem dari NASA Jet Propulsion Laboratory, seorang astrofisikawan dan pencipta Exoplanet Watch program.

Mata amatir di langit

Mengingat sekarang ada lebih dari 5.000 exoplanet yang diketahui, Anda mungkin berpikir bahwa planet-planet ini mudah diamati. Tapi bukan itu masalahnya. Sebagian besar exoplanet tidak mungkin diamati secara langsung, karena ukurannya jauh lebih kecil dan lebih redup daripada bintang-bintang yang mengorbitnya. Jadi para astronom amatir, seperti para profesional, mengandalkan pengamatan tidak langsung untuk memberi tahu mereka bahwa ada planet di sana.

Fokus utama Exoplanet Watch adalah untuk melihat jenis planet yang disebut Jupiter panas - "planet besar di sekitar bintang terang", seperti yang dijelaskan Zellem - dan mengamati transitnya. Transit terjadi ketika salah satu planet melintas di antara kita dan bintang induknya, membuat cahaya dari bintang induk untuk sementara menjadi lebih redup. Dengan mengamati waktu yang tepat dan jumlah penurunan kecerahan ini, para astronom dapat mengetahui seberapa besar planet ini dan seberapa jauh orbitnya dari bintangnya.

Ini adalah metode yang sama yang digunakan oleh banyak teleskop pemburu eksoplanet profesional, seperti NASA's Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) atau Satelit Exoplanet milik Badan Antariksa Eropa (CHEOPS). Keduanya adalah teleskop berbasis ruang angkasa, yang berarti mereka mendapatkan pemandangan luar biasa ke luar angkasa tanpa terhalang oleh atmosfer bumi, tetapi waktu pengamatannya sangat terbatas.

Teleskop profesional berbasis darat lainnya juga mengamati planet ekstrasurya, tetapi mereka menghadapi kendala besar dan tidak dapat diprediksi: cuaca. Jika ada langit mendung di atas observatorium, pengamatan sepanjang malam akan hilang — sesuatu yang telah ditangani oleh setiap astronom profesional. “Ada banyak malam yang saya lewatkan secara pribadi di barat daya Amerika Serikat, atau Mauna Kea di Hawaii, karena cuaca,” kata Zellem. “Itulah risiko yang Anda hadapi dengan mendapatkan waktu di observatorium profesional acak mana pun.”

Exoplanet Watch, bagaimanapun, adalah jaringan astronom amatir dari seluruh dunia. Dengan meminta pengamat membaca dari begitu banyak lokasi berbeda, efek cuaca dikurangi. Meskipun mendung di satu lokasi, pengamat di tempat lain mungkin memiliki pandangan yang jelas.

Bekerja sama di seluruh dunia

Jaringan ini juga memungkinkan pengamatan planet ekstrasurya yang tidak mungkin diamati oleh satu pengguna. Disebut planet ekstrasurya raksasa gas HD 80606b, misalnya, membutuhkan waktu lebih dari 12 jam untuk transit di bintangnya. Para astronom tidak hanya perlu mengamati seluruh durasi transit ini, tetapi juga harus melakukan pengamatan sebelum dan sesudah transit ke gunakan sebagai garis dasar, dan tidak ada malam yang cukup panjang untuk mengamati waktu penuh di mana pun di planet ini selain yang ekstrim tiang.

Pada Desember 2021, anggota Exoplanet Watch bekerja sama mengamati transit penuh ini dari awal hingga akhir, dimulai dari pengguna di Asia timur, yang kemudian menyerahkan pengamatan kepada orang-orang di India, lalu Eropa, lalu Amerika Utara, sebelum kembali ke pengguna di Jepang.

Data dari semua pengamat selama 24 jam ini digabungkan untuk mendapatkan data yang setara dengan teleskop yang terpasang pada balon yang melayang di seluruh dunia dan mengamati sambil berjalan.

Memfasilitasi pengamatan oleh orang lain

Zellem dan anggota tim Exoplanet Watch lainnya sangat antusias untuk memastikan para astronom amatir yang bekerja pada proyek ini diakui kontribusinya, dan banyak yang telah ditampilkan sebagai penulis utama di dalam publikasi akademik tentang pekerjaan mereka. Tetapi sebagian besar pekerjaan yang dilakukan oleh proyek ini bukanlah tentang berita utama yang mencolok seperti menemukan planet ekstrasurya baru — alih-alih, itu adalah tentang orang tanpa pamrih menyumbangkan waktu dan upaya mereka untuk memungkinkan penemuan ilmiah besar dibuat lebih banyak efisien.

Ambil Teleskop Luar Angkasa James Webb. Teleskop yang sangat kuat ini tidak hanya dapat mengidentifikasi planet ekstrasurya, tetapi juga dapat mengamati atmosfernya, sesuatu yang praktis tidak dapat dilakukan oleh alat lain dalam astronomi. Tetapi hanya ada beberapa jam dalam sehari, dan mengamati waktu sangat dihargai.

“Kami memiliki astronom profesional yang datang kepada kami dan berkata, 'Hei, ada target yang ingin saya amati di beberapa bulan ke depan dengan James Webb, dapatkah Anda membantu kami mengamati target ini dan menyempurnakan waktunya?’” Zellam dikatakan.

Kemudian para astronom amatir di Exoplanet Watch bekerja untuk menemukan batasan waktu transit planet ekstrasurya, sehingga ketika Webb melakukan pengamatannya, ia memiliki peluang terbaik untuk melihat transit dan mendapatkan informasi sebanyak mungkin tentang target Bisa.

“Di mana Exoplanet Watch hadir adalah dengan melakukan pra-pemeriksaan atau pra-observasi ini. Kami membantu menyempurnakan pengaturan waktu sehingga kami dapat menggunakan James Webb dengan lebih efisien dan mudah-mudahan mendapatkan lebih banyak sains darinya, ”jelas Zellem.

Teleskop di loteng

Banyak orang yang telah berkontribusi pada Exoplanet Watch sejauh ini adalah para astronom amatir yang serius telah menghabiskan bertahun-tahun membangun teleskop yang mengesankan dan sangat berpengalaman dalam pengamatan planet ekstrasurya. Tetapi tingkat komitmen dan peralatan itu tidak diperlukan sama sekali, dan Zellem serta tim menyambut siapa saja yang tertarik untuk mengamati untuk bergabung dengan mereka.

Teleskop terkecil yang digunakan dalam pengamatan sejauh ini hanya berukuran 3,5 inci, yang merupakan ukuran tipikal untuk teleskop pemula kecil. Karena sebagian besar pengamatan dilakukan dari benda terang, teleskop rumah yang sangat kuat tidak diperlukan.

“Anda tidak memerlukan teleskop yang sangat besar untuk melakukan pengamatan ini,” kata Zellem. "Anda benar-benar dapat menggunakan banyak teleskop yang mungkin digantung orang di loteng atau garasi atau penyimpanan mereka."

Sangat membantu bagi pengamat untuk memiliki kamera digital untuk dipasang ke teleskop mereka untuk merekam pengamatan mereka, dan mekanisme pelacakan untuk membantu mengikuti target saat bergerak melintasi langit. Tetapi penghalang untuk masuk ke proyek lebih rendah dari yang Anda bayangkan.

Dan bagi mereka yang khawatir membuat kesalahan dan mengacaukan data, Zellam mengatakan bahwa kekuatan memiliki banyak pengguna adalah data dapat diperiksa dengan yang lain. pengamatan: “Jika Anda memiliki satu pengguna yang secara tidak sengaja membuat kesalahan atau menggunakan nilai yang salah saat menginterpretasikan datanya, data tersebut dapat disingkirkan oleh kelompok pengguna yang lebih besar. pengamat.”

Berkontribusi tanpa teleskop

Bahkan mereka yang tidak memiliki akses ke teleskop sama sekali masih bisa terlibat dalam proyek Exoplanet Watch. Cabang kedua dari proyek ini, selain pengamatan, adalah analisis data. Proyek ini memiliki akses ke data arsip yang mencakup data 10 tahun dari robot berukuran 6 inci teleskop, disebut observatorium otonom, terletak di Tucson, Arizona, telah disumbangkan oleh a kelompok disebut Pencarian Planet DIY.

Dalam kumpulan data ini, ada lebih dari 2.000 kurva cahaya yang dapat menjadi indikasi transit planet ekstrasurya, dan publik diundang untuk membantu analisis data ini. Namun, sesuatu yang istimewa tentang proyek ini adalah bahwa ini bukan jenis analisis atau klasifikasi data yang disederhanakan, seperti yang terlihat dalam proyek sains warga lainnya seperti yang ada di Zooniverse. Sebagai gantinya, citizen scientist dapat menggunakan program pemrosesan data yang sama persis dengan yang digunakan oleh para profesional di NASA.

Astronom profesional di NASA telah menghabiskan satu dekade mengembangkan dan menggunakan analisis data alat bernama Exotic, yang dioptimalkan seakurat dan berguna untuk penelitian planet ekstrasurya mungkin. “Dan menjadi sangat jelas bahwa cara terbaik untuk memastikan pengguna kami mendapatkan hasil yang baik dari data mereka adalah membiarkan mereka menggunakan alat data yang persis sama,” kata Zellem.

Alat tersebut telah diunggah ke cloud untuk membuatnya lebih mudah diakses bahkan di ponsel, jadi sekarang siapa saja memiliki waktu dan minat dapat mempelajari cara mengolah data planet ekstrasurya menggunakan alat yang sama dengan profesional. Mereka melalui setiap langkah, mulai dari mengambil data mentah dari teleskop hingga menentukan fitur planet ekstrasurya yang diamati.

Menginspirasi generasi penerus

Mendapatkan bantuan dengan observasi dan analisis data sangat penting bagi para astronom profesional, tetapi proyek ini juga bertujuan untuk membawa lebih banyak orang ke lapangan.

“Sebagai proyek sains warga, kami memiliki tujuan sains, tetapi juga tujuan pendidikan,” kata Zellem, “untuk menginspirasi generasi pembelajar STEM berikutnya, orang-orang yang diharapkan masuk ke astronomi.”

Itu termasuk melibatkan komunitas astronomi amatir yang bersemangat dan cakap, tetapi juga melibatkan membawa orang-orang baru yang mungkin memiliki sedikit atau tidak memiliki pengalaman dengan sains semacam ini sebelumnya.

“Kami melibatkan orang-orang yang tidak pernah melakukan pencitraan planet ekstrasurya, tidak pernah melakukan astrofotografi, atau bahkan melihat melalui teleskop,” kata Zellem. Anggota kelompok yang lebih berpengalaman mengajar dan membimbing anggota baru dalam kelompok proyek Slack, saling mendukung dan membantu mereka untuk belajar. “Ini adalah sekelompok orang yang sangat hebat, dan saya sangat bangga dengan mereka.”

Zaman keemasan penelitian planet ekstrasurya

Proyek Exoplanet Watch terus berkembang, dengan sumber data baru terus ditambahkan ke kumpulan sehingga selalu ada sesuatu yang baru untuk dikerjakan orang. Tapi Zellem ingin mengembangkannya lebih jauh lagi, mendorong batas dari apa yang bisa diamati dengan teleskop yang lebih kecil.

Salah satu rencananya adalah untuk melihat apakah cukup banyak teleskop kecil yang bekerja sama dapat mengamati planet yang lebih kecil, seperti yang disebut super-Bumi. Tujuan jangka panjang lainnya adalah melakukan lebih banyak pengamatan bintang induk dalam proses yang disebut pemantauan variabilitas bintang, yang dapat membantu pengukuran transit planet ekstrasurya yang lebih tepat.

Dengan lebih banyak exoplanet yang ditemukan setiap bulan, potensi astronom profesional dan amatir untuk membuat penemuan tidak terbatas.

“Rasanya seperti kita berada di zaman keemasan penelitian planet ekstrasurya, dan luar biasa serta sangat menyenangkan bisa bekerja di bidang ini,” kata Zellam. "Dan saya benar-benar berpikir bahwa ilmu warga akan terus menjadi bagian besar dari ini."

Rekomendasi Editor

• Lihat versi terbaru robot ular merayap NASA
• Instrumen pemburu planet ekstrasurya super sensitif menangkap data cahaya pertamanya
• TESS NASA telah menemukan 5.000 kandidat planet ekstrasurya
• NASA mengungkapkan lokasi pendaratan penjelajah bulan pemburu airnya
• NASA ingin menggunakan satelit kecil untuk membantu menyelidiki atmosfer planet ekstrasurya