Naujausias NASA egzoplanetų medžioklės metodas? Tave įdarbina

Iš visų didelių, ambicingų astronomijos tikslų šiuo metu vienas įdomiausių yra egzoplanetų arba planetų, esančių už mūsų Saulės sistemos ribų, atradimas ir apibūdinimas. Žinome, kad egzoplanetų greičiausiai yra tiek pat, kiek visatoje yra žvaigždžių, ir kad šis skaičius beveik neabejotinai apima kai kurias planetas, panašias į Žemę. Tiesą sakant, mes tik pradedame braižyti paviršių, atradę šias keistas, naujas pasauliai.

Astronomai turi tokius įrankius kaip pažangiausi James Webb kosminis teleskopas padėti jiems atpažinti egzoplanetas ir pažvelgti į jų atmosferą, tačiau šiuose dideliuose garsiuose teleskopuose yra tik tiek laiko stebėjimui. Taigi, norėdama padėti rasti naujų egzoplanetų, NASA kreipiasi į nepakankamai išnaudojamus išteklius: piliečius mokslininkus.

Naujai išplėsta NASA programa, pavadinta Egzoplanetos laikrodis kviečia visuomenės narius padėti stebėti egzoplanetas, naudojant tuos pačius duomenų analizės metodus, kuriuos naudoja profesionalai. Norėdami sužinoti, kaip tai veikia, ir apie atradimų potencialą naudojant šį metodą, kalbėjomės su Robu Zellemas iš NASA Jet Propulsion Laboratory, astrofizikas ir „Exoplanet Watch“ kūrėjas programa.

Mėgėjų akys į dangų

Atsižvelgiant į tai, kad dabar yra daugiau nei 5000 žinomų egzoplanetų, galite manyti, kad šias planetas lengva stebėti. Tačiau taip nėra. Daugumos egzoplanetų neįmanoma stebėti tiesiogiai, nes jos yra daug mažesnės ir blankesnės už žvaigždes, aplink kurias jos skrieja. Taigi astronomai mėgėjai, kaip ir profesionalai, pasikliauja netiesioginiais stebėjimais, kad žinotų, jog ten yra planeta.

Pagrindinis „Exoplanet Watch“ tikslas yra pažvelgti į planetų tipą, vadinamą karštuoju Jupiteriu – „dideles planetas aplink ryškias žvaigždes“, kaip jas apibūdina Zellemas – ir stebėti jų tranzitą. Tranzitas įvyksta, kai viena iš planetų prasiskverbia tarp mūsų ir ją priimančios žvaigždės, todėl žvaigždės šeimininkės šviesa laikinai pritemsta. Stebėdami tikslų šio ryškumo sumažėjimo laiką ir dydį, astronomai gali išsiaiškinti, kokia yra planeta ir kokiu atstumu ji skrieja nuo savo žvaigždės.

Tai yra tas pats metodas, kurį naudoja daugelis profesionalių egzoplanetų medžioklės teleskopų, pvz., NASA „Transiting“ Exoplanet Survey Satellite (TESS) arba Europos kosmoso agentūros charakterizuojamasis ExOPlanet palydovas (CHEOPS). Tai abu kosminiai teleskopai, tai reiškia, kad jie puikiai mato Žemės atmosferos netrukdomą erdvę, tačiau stebėjimo laikas juose yra labai ribotas.

Kiti antžeminiai profesionalūs teleskopai taip pat stebi egzoplanetas, tačiau susiduria su didele ir nenuspėjama kliūtimi – oru. Jei virš observatorijos bus debesuotas dangus, visos nakties stebėjimai bus prarasti – su tuo susidūrė kiekvienas profesionalus astronomas. „Yra daug naktų, kurias aš asmeniškai praradau JAV pietvakariuose arba Mauna Kea Havajuose dėl oro“, – sakė Zellemas. „Tai yra rizika, kurią rizikuojate praleisti bet kurioje atsitiktinėje profesionalioje observatorijoje.

Tačiau „Exoplanet Watch“ yra astronomų mėgėjų tinklas iš viso pasaulio. Stebėtojai, fiksuojantys duomenis iš daugybės skirtingų vietų, sušvelnina oro poveikį. Net jei vienoje vietoje debesuota, kitose vietose stebėtojai gali matyti aiškų vaizdą.

Darbas kartu visame pasaulyje

Tinklas taip pat leidžia stebėti egzoplanetas, kurių vienas vartotojas negalėtų stebėti. Dujų milžiniška egzoplaneta vadinama HD 80606 bPavyzdžiui, žvaigždės perkėlimas trunka daugiau nei 12 valandų. Astronomai turi ne tik stebėti visą šio tranzito trukmę, bet ir atlikti stebėjimus prieš tranzitą ir po jo. naudoti kaip bazinę liniją, ir tiesiog nėra pakankamai ilgos nakties stebėti visą laiką bet kurioje planetos vietoje, išskyrus ekstremalią polių.

2021 m. gruodžio mėn. „Exoplanet Watch“ nariai dirbo kartu, kad stebėtų visą tranzitą nuo pradžios iki pabaigos, pradedant naudotojais. Rytų Azijoje, kurie vėliau perdavė stebėjimus Indijoje, vėliau Europoje, tada Šiaurės Amerikoje, prieš grįždami naudotojams Japonija.

Visų šių stebėtojų duomenys, apimantys 24 valandas, buvo sujungti, kad būtų gauti lygiaverčiai duomenys teleskopui, pritvirtintam prie baliono, plaukiojančio visame pasaulyje ir stebinčiame jo judėjimą.

Stebėjimų palengvinimas kitiems

Zellemas ir kiti „Exoplanet Watch“ komandos nariai nori užtikrinti, kad astronomai mėgėjai kurie dirba su projektu, jų indėlis buvo pripažintas, o daugelis buvo pristatyti kaip pagrindiniai autoriai in akademiniai leidiniai apie jų darbą. Tačiau didžioji dalis projekto atliekamo darbo nėra susiję su prašmatniomis antraštėmis, tokiomis kaip visiškai naujų egzoplanetų atradimas. yra apie žmones, nesavanaudiškai aukojančius savo laiką ir pastangas, kad būtų galima padaryti daugiau didelių mokslo atradimų efektyviai.

Paimkite James Webb kosminį teleskopą. Šis fenomenaliai galingas teleskopas gali ne tik identifikuoti egzoplanetas, bet ir stebėti jų atmosferą, ko praktiškai negali padaryti joks kitas astronomijos įrankis. Tačiau paroje yra tik tiek valandų, o laiko stebėjimas yra labai vertinamas.

„Pas mus atėjo profesionalūs astronomai ir sako: „Ei, aš noriu stebėti taikinį. Ar per ateinančius kelis mėnesius su Jamesu Webbu galite padėti mums stebėti šį tikslą ir patikslinti laiką?“ Zellamas sakė.

Tada „Exoplanet Watch“ astronomai mėgėjai dirba, kad surastų egzoplanetos tranzito laiko apribojimus, taigi, kai Webb atlieka savo stebėjimus, turi geriausią įmanomą galimybę pamatyti tranzitą ir gauti kuo daugiau informacijos apie taikinį gali.

„Exoplanet Watch“ padeda atlikti išankstinį patikrinimą arba išankstinius stebėjimus. Mes padedame patikslinti laiką, kad galėtume efektyviau naudoti Jamesą Webbą ir, tikimės, gauti daugiau mokslo“, – paaiškino Zellemas.

Teleskopai palėpėje

Daugelis žmonių, kurie iki šiol prisidėjo prie „Exoplanet Watch“, yra rimti astronomai mėgėjai, kurie daug metų praleido kurdami įspūdingus teleskopus ir yra labai patyrę stebint egzoplanetą. Tačiau tokio lygio įsipareigojimo ir įrangos visai nereikia, o Zellemas ir komanda kviečia prisijungti visus, kurie nori stebėti.

Mažiausias iki šiol stebėjimuose naudotas teleskopas yra vos 3,5 colio, o tai yra tipiškas mažo pradedančiojo teleskopo dydis. Kadangi dauguma stebėjimų atliekami iš ryškių objektų, labai galingi namų teleskopai nėra būtini.

"Jums nereikia labai didelio teleskopo, kad galėtumėte atlikti šiuos stebėjimus", - sakė Zellemas. „Iš tikrųjų galite naudoti daugybę teleskopų, kuriuos žmonės gali turėti savo palėpėse, garažuose ar saugyklose.

Stebėtojams naudinga turėti skaitmeninę kamerą, kurią galima pritvirtinti prie teleskopo ir įrašyti savo stebėjimus, ir sekimo mechanizmą, kuris padėtų sekti taikinį, kai jis juda dangumi. Tačiau barjeras patekti į projektą yra mažesnis, nei galite įsivaizduoti.

O tiems, kurie nerimauja dėl klaidos ir duomenų sumaišymo, Zellam teigia, kad kelių vartotojų pranašumas yra tas, kad duomenis galima palyginti su kitais pastabos: „Jei turite vieną vartotoją, kuris netyčia suklydo arba interpretuodamas savo duomenis naudoja neteisingas reikšmes, tuos duomenis gali pašalinti didesnė grupė stebėtojai“.

Prisideda be teleskopo

Net tie, kurie išvis neturi prieigos prie teleskopo, vis tiek gali įsitraukti į Exoplanet Watch projektą. Antroji projekto atšaka, be stebėjimų, yra duomenų analizė. Projektas turi prieigą prie archyvinių duomenų, apimančių 10 metų duomenis iš 6 colių roboto teleskopas, vadinamas autonomine observatorija, esantis Tuksone, Arizonoje, jį padovanojo pavadinta grupė „Pasidaryk pats“ planetos paieška.

Šiame duomenų rinkinyje yra daugiau nei 2000 šviesos kreivių, kurios gali rodyti egzoplanetos tranzitą, todėl visuomenė kviečiama padėti analizuoti duomenis. Tačiau šis projektas ypatingas tuo, kad tai nėra supaprastintas duomenų analizės ar klasifikavimo tipas, kaip matyti kituose piliečių mokslo projektuose, tokiuose kaip Zooniverse. Vietoj to piliečiai mokslininkai gali naudoti tą pačią duomenų apdorojimo programą, kurią naudoja NASA profesionalai.

Profesionalūs NASA astronomai jau dešimtmetį praleido kurdami ir naudodami duomenų analizę įrankis, vadinamas Exotic, kuris buvo optimizuotas, kad būtų toks pat tikslus ir naudingas egzoplanetų tyrimams galima. „Ir tapo labai akivaizdu, kad geriausias būdas užtikrinti, kad mūsų vartotojai gautų gerų rezultatų iš savo duomenų, yra leisti jiems naudoti tą patį tikslių duomenų įrankį“, - sakė Zellemas.

Įrankis buvo įkeltas į debesį, kad būtų lengviau pasiekti net mobiliuoju telefonu, todėl dabar visi, kurie turi laiko ir susidomėjimo gali išmokti apdoroti egzoplanetos duomenis naudojant tuos pačius įrankius kaip ir profesionalai. Jie atlieka kiekvieną žingsnį – nuo ​​neapdorotų duomenų paėmimo iš teleskopo iki stebimos egzoplanetos ypatybių nustatymo.

Įkvepia kitą kartą

Profesionaliems astronomams labai svarbu gauti pagalbą atliekant stebėjimus ir duomenų analizę, tačiau šiuo projektu taip pat siekiama pritraukti daugiau žmonių į šią sritį.

„Kaip piliečių mokslo projektas, mes turime ne tik mokslo, bet ir švietimo tikslų, – sakė Zellemas, – „įkvėpti naujos kartos STEM besimokančiųjų – žmonių, kurie, tikiuosi, gali eiti į astronomiją, kartą“.

Tai apima aistringos ir gabios astronomijos mėgėjų bendruomenės įtraukimą, bet taip pat ir naujų žmonių, kurie anksčiau galėjo turėti mažai arba visai neturėti tokio mokslo patirties, pritraukimą.

"Mes įtraukiame žmones, kurie niekada nedarė egzoplanetų vaizdų, niekada nedarė astrofotografijos ir net nežiūrėjo pro teleskopą", - sakė Zellemas. Labiau patyrę grupės nariai moko ir vadovauja naujesniems projekto Slack grupės nariams, palaiko vieni kitus ir padeda mokytis. „Tai tikrai puiki žmonių grupė, ir aš jais taip didžiuojuosi.

Egzoplanetų tyrimų aukso amžius

„Exoplanet Watch“ projektas nuolat plečiasi, o nauji duomenų šaltiniai nuolat pridedami prie baseino, todėl žmonės visada gali ką nors naujo dirbti. Tačiau Zellemas nori jį dar labiau išplėsti, perkeldamas ribas, ką galima stebėti naudojant mažesnius teleskopus.

Vienas iš planų yra išsiaiškinti, ar pakankamai mažų kartu veikiančių teleskopų gali stebėti mažesnes planetas, tokias kaip superžemės. Kitas ilgalaikis tikslas yra atlikti daugiau žvaigždžių šeimininkų stebėjimų procese, vadinamame žvaigždžių kintamumo stebėjimu, kuris gali padėti tiksliau išmatuoti egzoplanetų tranzitus.

Kas mėnesį atrandama vis daugiau egzoplanetų, todėl tiek profesionalių, tiek mėgėjų astronomų galimybės atrasti yra beribės.

„Tikrai atrodo, kad išgyvename auksinį egzoplanetų tyrimų amžių, ir neįtikėtina bei labai smagu dirbti šioje srityje“, – sakė Zellamas. "Ir aš tikrai manau, kad piliečių mokslas ir toliau bus didelė dalis."

Redaktorių rekomendacijos

• Peržiūrėkite naujausią NASA slystančio gyvatės roboto versiją
• Itin jautrus egzoplanetų medžioklės instrumentas fiksuoja pirmuosius šviesos duomenis
• NASA TESS atrado 5000 egzoplanetų kandidatų
• NASA atskleidė savo vandenį medžiojančio Mėnulio marsaeigio nusileidimo vietą
• NASA nori naudoti mažą palydovą, kad padėtų ištirti egzoplanetų atmosferą