השיטה האחרונה של נאס"א לציד כוכבי לכת? מגייס אותך

מכל המטרות הגדולות והשאפתניות באסטרונומיה כרגע, אחת המרגשות ביותר היא הגילוי והאפיון של כוכבי לכת, או כוכבי לכת מחוץ למערכת השמש שלנו. אנו יודעים שסביר להניח שישנם כוכבי לכת אקזו-כוכבים רבים ביקום, ושמספר זה כמעט בוודאות כולל כמה כוכבי לכת שהם כמו כדור הארץ, למעשה, אנחנו רק מתחילים לגרד את פני השטח של גילוי המוזרים והחדשים האלה עולמות.

לאסטרונומים יש כלים כמו חוד החנית טלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי לעזור להם לזהות כוכבי לכת חיצוניים ולהציץ לתוך האטמוספרות שלהם, אבל יש רק כל כך הרבה זמן תצפית זמין בטלסקופים הגדולים והמפורסמים האלה. אז כדי לעזור למצוא כוכבי לכת חדשים, נאס"א פונה למשאב לא מנוצל: מדענים אזרחיים.

תוכנית נאס"א שהורחבה לאחרונה בשם שעון אקסופלנט מזמינה את הציבור לעזור בתצפית על כוכבי לכת באמצעות אותן שיטות ניתוח נתונים המשמשות את אנשי המקצוע. כדי ללמוד כיצד זה עובד ועל הפוטנציאל לגילוי באמצעות גישה זו, דיברנו עם רוב צלם ממעבדת ההנעה הסילון של נאס"א, אסטרופיזיקאי ויוצר ה-Exoplanet Watch תכנית.

עיניים חובבות על השמיים

בהתחשב בעובדה שיש כיום למעלה מ-5,000 כוכבי לכת אקזו-כוכבים ידועים, אתה עשוי לחשוב שקל לצפות בכוכבי לכת אלה. אבל זה לא המקרה. רוב כוכבי הלכת החיצוניים בלתי אפשריים לצפייה ישירה, מכיוון שהם כל כך קטנים ועמומים יותר מהכוכבים שסביבם הם מקיפים. אז אסטרונומים חובבים, בדיוק כמו אנשי המקצוע, מסתמכים על תצפיות עקיפות כדי ליידע אותם שכוכב לכת נמצא שם.

המוקד העיקרי של Exoplanet Watch הוא להסתכל על סוג של כוכב לכת הנקרא צדק חם - "כוכבי לכת גדולים סביב כוכבים בהירים", כפי שמתאר אותם זלם - ולצפות במעברים שלהם. מעבר מתרחש כאשר אחד מכוכבי הלכת עובר בינינו לבין הכוכב המארח שלו, מה שהופך את האור מהכוכב המארח לעמעום באופן זמני. על ידי התבוננות בתזמון ובכמות המדויקים של ירידה זו בבהירות, אסטרונומים יכולים לחשב כמה גדול כוכב הלכת וכמה רחוק הוא מקיף מהכוכב שלו.

זוהי אותה שיטה המשמשת טלסקופים מקצועיים רבים לציד כוכבי לכת, כמו ה-Transiting של נאס"א לוויין סקר כוכבי הלכת (TESS) או הלוויין המאפיין סוכנות החלל האירופית אקס-פלנט (CHEOPS). אלה שניהם טלסקופים מבוססי חלל, כלומר הם מקבלים תצפית נהדרת על החלל ללא הפרעה על ידי האטמוספירה של כדור הארץ, אך זמן התצפית עליהם מוגבל ביותר.

טלסקופים מקצועיים אחרים הקרקעיים צופים גם הם בכוכבי לכת, אך הם עומדים בפני מכשול גדול ובלתי צפוי: מזג האוויר. אם יהיו שמיים מעוננים מעל מצפה כוכבים, תצפיות של לילה שלם יאבדו - משהו שכל אסטרונום מקצועי התמודד איתו. "יש הרבה לילות שאיבדתי באופן אישי בדרום מערב ארצות הברית, או במאונה קיה בהוואי, בגלל מזג האוויר", אמר זלם. "זה הסיכון שאתה מסתכן בכך שאתה מקבל זמן על כל מצפה מקצועי אקראי."

Exoplanet Watch, לעומת זאת, היא רשת של אסטרונומים חובבים מכל העולם. על ידי מתן קריאות של משקיפים מכל כך הרבה מיקומים שונים, ההשפעות של מזג האוויר מתמתן. גם אם מעונן במקום אחד, למשקיפים במקומות אחרים יכול להיות נוף ברור.

עובדים יחד ברחבי העולם

הרשת גם מאפשרת תצפית על כוכבי לכת שבלתי אפשרי עבור משתמש בודד לצפות בהם. כוכב הלכת ענק גז בשם HD 80606 ב, למשל, לוקח יותר מ-12 שעות להעביר את הכוכב שלו. אסטרונומים צריכים לא רק לראות את כל משך המעבר הזה, אלא גם לבצע תצפיות לפני ואחרי המעבר אל להשתמש בתור קו בסיס, ופשוט אין לילה מספיק ארוך כדי לצפות בכל מקום על פני כדור הארץ מלבד הקיצוניים מוטות.

בדצמבר 2021, חברי Exoplanet Watch עבדו יחד כדי לצפות במעבר המלא הזה מתחילתו ועד סופו, החל מהמשתמשים במזרח אסיה, שמסר אז תצפיות לאלה בהודו, אחר כך באירופה, ואז בצפון אמריקה, לפני שחזר למשתמשים ב יפן.

נתונים מכל התצפיתנים הללו המשתרעים על פני 24 שעות נאספו כדי לקבל את הנתונים המקבילים לטלסקופ המחובר לבלון שצף מסביב לעולם וצופה תוך כדי.

הקלה על תצפיות על ידי אחרים

Zellem וחברים אחרים בצוות Exoplanet Watch להוטים להבטיח כי האסטרונומים החובבים שעובדים על הפרויקט זוכים להכרה בתרומותיהם, ורבים הוצגו ככותבים ראשיים ב פרסומים אקדמיים על עבודתם. אבל הרבה מהעבודה שבוצעה על ידי הפרויקט לא עוסקת בכותרות נוצצות כמו גילוי כוכבי לכת חדשים לגמרי - במקום זאת, עוסק באנשים שתורמים ללא אנוכיות מזמנם ומאמצים כדי לאפשר גילויים מדעיים גדולים יותר ביעילות.

קח את טלסקופ החלל ג'יימס ווב. הטלסקופ החזק בצורה פנומנלית זה יכול לא רק לזהות כוכבי לכת חיצוניים, אלא גם לצפות באטמוספרות שלהם, דבר שכמעט שום כלי אחר באסטרונומיה לא יכול לעשות. אבל יש רק כל כך הרבה שעות ביום, והתבוננות בזמן מוערכת מאוד.

"הגיעו אלינו אסטרונומים מקצועיים ואמרו, 'היי, יש את היעד הזה שאני רוצה לראות בו בחודשים הקרובים עם ג'יימס ווב, האם אתה יכול לעזור לנו לבחון את היעד הזה ולחדד את התזמון?'" זלאם אמר.

ואז האסטרונומים החובבים ב-Exoplanet Watch עובדים כדי למצוא את האילוצים על זמני המעבר של כוכבי לכת, אז כאשר ווב עושה את התצפיות שלו, יש לו את הסיכוי הטוב ביותר לראות את המעבר ולקבל מידע רב על המטרה כמוהו פחית.

"המקום שבו Exoplanet Watch נכנס הוא על ידי ביצוע בדיקה מוקדמת או תצפיות מוקדמות. אנחנו עוזרים לחדד את התזמונים כדי שנוכל להשתמש בג'יימס ווב בצורה יעילה יותר ובתקווה להוציא מזה הרבה יותר מדע", הסביר זלם.

טלסקופים בעליית הגג

רבים מהאנשים שתרמו ל-Exoplanet Watch עד כה הם אסטרונומים חובבים רציניים בילו שנים בבניית טלסקופים מרשימים והם מנוסים מאוד בתצפיות על כוכבי לכת. אבל רמת מחויבות וציוד זו אינה נדרשת כלל, וצלם והצוות מברכים על כל מי שמעוניין לצפות להצטרף אליהם.

הטלסקופ הקטן ביותר ששימש בתצפיות עד כה הוא 3.5 אינץ' בלבד, שהוא גודל טיפוסי לטלסקופ מתנע קטן. מכיוון שרוב התצפיות עשויות מעצמים בהירים, טלסקופים ביתיים חזקים מאוד אינם חיוניים.

"לא צריך טלסקופ גדול מאוד כדי לבצע את התצפיות האלה", אמר זלם. "אתה יכול למעשה להשתמש בהרבה טלסקופים שאולי אנשים מסתובבים בעליות הגג שלהם או במוסכים שלהם או באחסון שלהם."

למשקיפים מועיל מצלמה דיגיטלית שתחבר לטלסקופ שלהם כדי לתעד את התצפיות שלהם, ומנגנון מעקב שיעזור לעקוב אחר מטרה כשהיא נעה על פני השמים. אבל מחסום הכניסה לפרויקט נמוך ממה שאתה יכול לדמיין.

ולמי שחושש לטעות ולקלקל את הנתונים, צלאם אומר שהחוזק של ריבוי משתמשים הוא שניתן לבדוק נתונים מול אחרים תצפיות: "אם יש לך משתמש אחד שבטעות עושה טעות או משתמש בערכים שגויים בעת פירוש הנתונים שלו, הנתונים האלה יכולים להיות מנוככים על ידי הקבוצה הגדולה יותר של משקיפים."

תורם ללא טלסקופ

גם מי שאין לו גישה לטלסקופ בכלל יכול עדיין להיות מעורב בפרויקט Exoplanet Watch. ענף שני של הפרויקט, בנוסף לתצפיות, הוא ניתוח נתונים. לפרויקט יש גישה לנתוני ארכיון הכוללים 10 שנים של נתונים מרובוטית 6 אינץ' טלסקופ, הנקרא מצפה כוכבים אוטונומי, ממוקם בטוסון, אריזונה, הוא נתרם על ידי א קבוצה שנקראה חיפוש כוכבי הלכת עשה זאת בעצמך.

במערך הנתונים הזה, יש יותר מ-2,000 עקומות אור שיכולות להעיד על מעבר של כוכבי לכת, והציבור מוזמן לעזור בניתוח נתונים זה. עם זאת, משהו מיוחד בפרויקט הזה הוא שזה לא סוג פשוט של ניתוח נתונים או סיווג, כפי שניתן לראות בפרויקטים אחרים של מדעי האזרח כמו אלה Zoouniverse. במקום זאת, מדענים אזרחיים יכולים להשתמש בדיוק באותה תוכנית עיבוד נתונים המשמשת את אנשי המקצוע בנאס"א.

אסטרונומים מקצועיים בנאס"א כבר השקיעו עשור בפיתוח ושימוש בניתוח נתונים כלי שנקרא אקזוטיק, שעבר אופטימיזציה להיות מדויק ושימושי עבור מחקר אקסופלנטים כמו אפשרי. "והתברר מאוד שהדרך הטובה ביותר לוודא שהמשתמשים שלנו משיגים תוצאות טובות מהנתונים שלהם הייתה לאפשר להם להשתמש באותו כלי נתונים מדויק", אמר זלם.

הכלי הועלה לענן כדי להקל על הגישה גם בטלפון נייד, אז עכשיו כל מי יש לו את הזמן והעניין יכול ללמוד כיצד לעבד נתונים על כוכבי הלכת באמצעות אותם כלים כמו אנשי מקצוע. הם עוברים כל שלב, מהורדת נתונים גולמיים מהטלסקופ ועד לקביעת תכונותיו של כוכב לכת נצפה.

השראה לדור הבא

קבלת עזרה בתצפיות וניתוח נתונים היא חיונית עבור אסטרונומים מקצועיים, אבל הפרויקט נועד גם להביא יותר אנשים לשטח.

"כפרויקט מדעי האזרח, יש לנו מטרות מדעיות, אבל גם מטרות חינוכיות", אמר זלם, "להעניק השראה לדור הבא של לומדי STEM, אנשים שאולי ילכו בתקווה ללכת לאסטרונומיה."

זה כולל שיתוף פעולה עם קהילת החובבים האסטרונומיה הנלהבת והמוכשרת, אבל זה כרוך גם בהבאת אנשים חדשים שאולי היה להם ניסיון מועט או בכלל עם סוג זה של מדע בעבר.

"אנחנו מערבים אנשים שמעולם לא עשו הדמיה של אקסופלנטים, מעולם לא עשו אסטרופוטוגרפיה או אפילו הסתכלו דרך טלסקופ", אמר זלם. חברי הקבוצה המנוסים יותר מלמדים ומדריכים את החברים החדשים יותר בקבוצת Slack של הפרויקט, תומכים זה בזה ועוזרים להם ללמוד. "זו באמת קבוצה נהדרת של אנשים, ואני כל כך גאה בהם".

תור זהב של חקר כוכבי לכת

פרויקט Exoplanet Watch מתרחב ללא הרף, עם מקורות נתונים חדשים שמתווספים כל הזמן למאגר כך שתמיד יש משהו חדש לאנשים לעבוד עליו. אבל זלם רוצה להרחיב אותו עוד יותר, לדחוף את הגבולות של מה שניתן לצפות בטלסקופים קטנים יותר.

תוכנית אחת היא לראות אם מספיק טלסקופים קטנים הפועלים בשיתוף פעולה יכולים לצפות בכוכבי לכת קטנים יותר, כמו אלה המכונים כדור הארץ-על. מטרה נוספת לטווח ארוך היא לבצע תצפיות רבות יותר על כוכבים מארח בתהליך הנקרא ניטור שונות של כוכבים, שיכול לעזור במדידות מדויקות יותר של מעברי כוכבי לכת.

עם יותר כוכבי לכת חיצוניים שמתגלים מדי חודש, הפוטנציאל של אסטרונומים מקצועיים וחובבים כאחד לגלות תגליות הוא בלתי מוגבל.

"זה באמת מרגיש כאילו אנחנו בעידן הזהב של מחקר כוכבי לכת, וזה מדהים ומאוד כיף להיות מסוגל לעבוד בתחום הזה", אמר זלם. "ואני באמת חושב שמדע האזרח ימשיך להיות חלק גדול מזה."

המלצות עורכים

• בדוק את הגרסה האחרונה של רובוט הנחש המחליק של נאס"א
• מכשיר ציד כוכבי לכת סופר רגיש לוכד את נתוני האור הראשונים שלו
• ה-TESS של נאס"א גילה 5,000 מועמדים לכוכבי לכת
• נאס"א חושפת אתר נחיתה עבור רובר הירח שלה לציד מים
• נאס"א רוצה להשתמש בלוויין זעיר כדי לחקור אטמוספרות של כוכבי לכת