NASA jaunākā metode eksoplanetu medībām? Iesaista tevi

No visiem lielajiem, ambiciozajiem mērķiem šobrīd astronomijā viens no aizraujošākajiem ir eksoplanetu vai planētu ārpus mūsu Saules sistēmas atklāšana un raksturošana. Mēs zinām, ka eksoplanetu, iespējams, ir tikpat daudz, cik zvaigžņu pasaulē, un ka šis skaitlis gandrīz noteikti ietver dažas planētas, kas ir līdzīgas Zemei. Patiesībā mēs tikai sākam saskrāpēt virsmu, atklājot šīs dīvainās, jaunās pasaules.

Astronomiem ir tādi rīki kā visprogresīvākie Džeimsa Veba kosmiskais teleskops lai palīdzētu viņiem atpazīt eksoplanetas un ieskatīties to atmosfērā, taču šajos lielajos, slavenajos teleskopos ir pieejams tikai tik daudz novērošanas laika. Tāpēc, lai palīdzētu atrast jaunas eksoplanetas, NASA pievēršas nepietiekami izmantotam resursam: pilsoņu zinātniekiem.

Tikko paplašināta NASA programma ar nosaukumu

Eksoplanetu pulkstenis aicina sabiedrības locekļus palīdzēt novērot eksoplanētas, izmantojot tās pašas datu analīzes metodes, ko izmanto profesionāļi. Lai uzzinātu, kā tas darbojas, un atklājumu potenciālu, izmantojot šo pieeju, mēs runājām ar Robu Zellems no NASA Jet Propulsion Laboratory, astrofiziķis un Exoplanet Watch radītājs programma.

Amatieru acis uz debesīm

Ņemot vērā, ka šobrīd ir zināmas vairāk nekā 5000 eksoplanetu, jūs varētu domāt, ka šīs planētas ir viegli novērojamas. Bet tas tā nav. Lielāko daļu eksoplanetu nav iespējams tieši novērot, jo tās ir daudz mazākas un blāvākas nekā zvaigznes, ap kurām tās riņķo. Tāpēc astronomi amatieri, tāpat kā profesionāļi, paļaujas uz netiešiem novērojumiem, lai viņi zinātu, ka tur ir planēta.

Exoplanet Watch galvenais mērķis ir aplūkot planētas veidu, ko sauc par karsto Jupiteru — “lielām planētām ap spožām zvaigznēm”, kā tās apraksta Zellem — un novērot to tranzītu. Tranzīts notiek, kad viena no planētām šķērso mūs un tās saimniekzvaigzni, uz laiku padarot saimniekzvaigznes gaismu vājāku. Novērojot precīzu šī spilgtuma krituma laiku un apjomu, astronomi var noteikt, cik liela ir planēta un cik tālu tā riņķo no savas zvaigznes.

Šī ir tā pati metode, ko izmanto daudzi profesionāli eksoplanetu medību teleskopi, piemēram, NASA Transiting. Exoplanet Survey Satellite (TESS) vai Eiropas Kosmosa aģentūras raksturojošais ExOPlanet satelīts (ČEOPS). Šie abi ir kosmosa teleskopi, kas nozīmē, ka tiem ir lielisks skats uz kosmosu, ko netraucē Zemes atmosfēra, taču novērošanas laiks uz tiem ir ārkārtīgi ierobežots.

Arī citi uz zemes izvietoti profesionālie teleskopi novēro eksoplanetas, taču tie saskaras ar lielu un neparedzamu šķērsli: laikapstākļiem. Ja virs observatorijas ir mākoņainas debesis, visas nakts novērojumi tiks zaudēti — ar to ir nodarbojies katrs profesionāls astronoms. "Ir daudzas naktis, kuras esmu zaudējis personīgi Amerikas Savienoto Valstu dienvidrietumos vai Mauna Kea Havaju salās laikapstākļu dēļ," sacīja Zelle. "Tas ir risks, ko jūs riskējat, pavadot laiku jebkurā nejaušā profesionālā observatorijā."

Tomēr Exoplanet Watch ir astronomu amatieru tīkls no visas pasaules. Novērotāju rādījumi no tik daudzām dažādām vietām tiek mazināti laikapstākļu ietekme. Pat ja vienā vietā ir apmācies, novērotājiem citās vietās var būt skaidrs skats.

Strādājam kopā visā pasaulē

Tīkls arī ļauj novērot eksoplanetas, kuras vienam lietotājam nebūtu iespējams novērot. Gāzes milzu eksoplaneta sauc HD 80606 b, piemēram, zvaigznes pārvietošana aizņem vairāk nekā 12 stundas. Astronomiem ir ne tikai jānovēro viss šī tranzīta ilgums, bet arī jāveic novērojumi pirms un pēc tranzīta uz izmantot kā bāzes līniju, un vienkārši nav pietiekami ilgas nakts, lai novērotu pilnu laiku jebkur uz planētas, izņemot galējo stabi.

2021. gada decembrī Exoplanet Watch dalībnieki strādāja kopā, lai novērotu šo pilno tranzītu no sākuma līdz beigām, sākot ar lietotājiem. Austrumāzijā, kas pēc tam nodeva novērojumus Indijā, pēc tam Eiropā, pēc tam Ziemeļamerikā, pirms atgriezās lietotājiem Japāna.

Dati no visiem šiem novērotājiem, kas aptver 24 stundas, tika apkopoti, lai iegūtu līdzvērtīgus datus teleskopam, kas piestiprināts pie balona, ​​kas peld pa visu pasauli un novēro, kā tas gāja.

Novērojumu atvieglošana citiem

Zellems un citi Exoplanet Watch komandas locekļi vēlas nodrošināt, lai astronomi amatieru kuri strādā pie projekta, viņu ieguldījums ir atzīts, un daudzi ir bijuši galvenie autori iekšā akadēmiskās publikācijas par viņu darbu. Taču liela daļa no projekta paveiktā darba nav saistīta ar spilgtiem virsrakstiem, piemēram, pavisam jaunu eksoplanetu atklāšanu — tā vietā ir par cilvēkiem, kas nesavtīgi ziedo savu laiku un pūles, lai ļautu izdarīt lielākus zinātniskos atklājumus efektīvi.

Paņemiet Džeimsa Veba kosmisko teleskopu. Šis fenomenāli spēcīgais teleskops var ne tikai identificēt eksoplanetas, bet arī novērot to atmosfēru, ko praktiski nevar izdarīt neviens cits astronomijas rīks. Bet dienā ir tikai tik daudz stundu, un laika novērošana tiek augstu vērtēta.

"Pie mums ir atnākuši profesionāli astronomi un saka:" Ak, es vēlos novērot šo mērķi. Vai jūs varat palīdzēt mums ievērot šo mērķi un precizēt laiku?» Zelam teica.

Pēc tam astronomi amatieri programmā Exoplanet Watch strādā, lai atrastu ierobežojumus eksoplanetu tranzīta laikam, tāpēc, kad Vebs veic savus novērojumus, tam ir vislabākā iespēja redzēt tranzītu un iegūt tik daudz informācijas par mērķi, cik tas ir var.

“Exoplanet Watch tiek izmantots, veicot šo iepriekšēju pārbaudi vai iepriekšējus novērojumus. Mēs palīdzam uzlabot laiku, lai mēs varētu efektīvāk izmantot Džeimsu Vebu un, cerams, gūtu no tā daudz vairāk zinātnes,” skaidroja Zelle.

Teleskopi bēniņos

Daudzi cilvēki, kas līdz šim ir devuši ieguldījumu Exoplanet Watch, ir nopietni amatieru astronomi, kuri ir pavadījuši gadus, veidojot iespaidīgus teleskopus un ir ļoti pieredzējuši eksoplanetu novērojumos. Taču šāda līmeņa apņemšanās un aprīkojums nemaz nav vajadzīgs, un Zellem un komanda laipni aicināti pievienoties ikvienu, kas vēlas novērot.

Mazākais teleskops, kas līdz šim izmantots novērojumos, ir tikai 3,5 collas, kas ir tipisks izmērs mazam startera teleskopam. Tā kā lielākā daļa novērojumu tiek veikti no spilgtiem objektiem, ļoti jaudīgi mājas teleskopi nav būtiski.

"Lai veiktu šos novērojumus, jums nav nepieciešams ļoti liels teleskops," sacīja Zelle. "Patiesībā jūs varat izmantot daudzus teleskopus, kurus cilvēki var atrasties savos bēniņos, garāžās vai glabātavās."

Novērotājiem ir noderīgi, ja teleskopam jāpievieno digitālā kamera, lai ierakstītu novērojumus, un izsekošanas mehānisms, kas palīdz sekot mērķim, kas pārvietojas pa debesīm. Taču barjera iekļūšanai projektā ir zemāka, nekā jūs varētu iedomāties.

Un tiem, kuri uztraucas par kļūdu pieļaušanu un datu sajaukšanu, Zellam saka, ka vairāku lietotāju priekšrocība ir tā, ka datus var salīdzināt ar citiem. novērojumi: “Ja jums ir viens lietotājs, kurš nejauši kļūdās vai izmanto nepareizas vērtības, interpretējot savus datus, šos datus var atsijāt lielākā lietotāju grupa novērotāji."

Ieguldījums bez teleskopa

Pat tie, kuriem vispār nav piekļuves teleskopam, joprojām var iesaistīties Exoplanet Watch projektā. Otrs projekta virziens papildus novērojumiem ir datu analīze. Projektam ir piekļuve arhīva datiem, kas ietver 10 gadu datus no 6 collu robota teleskops, ko sauc par autonomu observatoriju, kas atrodas Tuksonā, Arizonā, to ir ziedojis grupa sauca DIY Planet Search.

Šajā datu kopā ir vairāk nekā 2000 gaismas līkņu, kas varētu liecināt par eksoplanetu tranzītu, un sabiedrība tiek aicināta palīdzēt ar šo datu analīzi. Kaut kas īpašs šajā projektā ir tas, ka tas nav vienkāršots datu analīzes vai klasifikācijas veids, kā tas redzams citos pilsoņu zinātnes projektos, piemēram, tajos. Zooniverse. Tā vietā pilsoņu zinātnieki var izmantot tieši to pašu datu apstrādes programmu, ko izmanto NASA profesionāļi.

Profesionālie astronomi NASA jau bija pavadījuši desmit gadus, izstrādājot un izmantojot datu analīzi rīks ar nosaukumu Exotic, kas tika optimizēts, lai tas būtu tikpat precīzs un noderīgs eksoplanetu izpētei kā iespējams. "Un kļuva ļoti skaidrs, ka labākais veids, kā pārliecināties, ka mūsu lietotāji gūst labus rezultātus no saviem datiem, ir ļaut viņiem izmantot to pašu precīzu datu rīku," sacīja Zelle.

Rīks ir augšupielādēts mākonī, lai atvieglotu piekļuvi pat mobilajā tālrunī, tāpēc tagad ikviens, kurš ir laiks un interese var uzzināt, kā apstrādāt eksoplanetu datus, izmantojot tos pašus rīkus, ko izmanto profesionāļiem. Viņi iziet katru soli, sākot no neapstrādātu datu noņemšanas no teleskopa līdz novērotās eksoplanetas iezīmju noteikšanai.

Iedvesmot nākamo paaudzi

Profesionāliem astronomiem ir ļoti svarīgi saņemt palīdzību saistībā ar novērojumiem un datu analīzi, taču projekta mērķis ir arī piesaistīt vairāk cilvēku šajā jomā.

"Kā pilsoņu zinātnes projektam mums ir zinātnes mērķi, bet arī izglītības mērķi," sacīja Zellems, "lai iedvesmotu nākamo STEM audzēkņu paaudzi, kas, cerams, varētu doties uz astronomiju."

Tas ietver kaislīgas un spējīgas astronomijas amatieru kopienas iesaistīšanu, taču tas ietver arī jaunu cilvēku piesaistīšanu, kuriem, iespējams, iepriekš bija maz vai nav bijusi pieredze ar šāda veida zinātni.

"Mēs iesaistām cilvēkus, kuri nekad nav veikuši eksoplanetu attēlveidošanu, nekad nav veikuši astrofotogrāfiju vai pat skatījušies caur teleskopu," sacīja Zelle. Pieredzējušie grupas dalībnieki māca un vada jaunākos dalībniekus projekta Slack grupā, atbalsta viens otru un palīdz viņiem mācīties. "Tā ir patiešām lieliska cilvēku grupa, un es ar viņiem ļoti lepojos."

Eksoplanetu izpētes zelta laikmets

Exoplanet Watch projekts nepārtraukti paplašinās, un pūlam pastāvīgi tiek pievienoti jauni datu avoti, lai cilvēki vienmēr varētu strādāt pie kaut kā jauna. Bet Zellems vēlas to vēl vairāk paplašināt, palielinot robežas tam, ko var novērot ar mazākiem teleskopiem.

Viens plāns ir noskaidrot, vai pietiekami daudz mazu teleskopu, kas darbojas kopā, var novērot mazākas planētas, piemēram, tās, ko sauc par superzemēm. Vēl viens ilgtermiņa mērķis ir veikt vairāk saimniekzvaigzņu novērojumu procesā, ko sauc par zvaigžņu mainīguma uzraudzību, kas var palīdzēt veikt precīzākus eksoplanetu tranzīta mērījumus.

Tā kā katru mēnesi tiek atklāts vairāk eksoplanetu, gan profesionālu, gan amatieru astronomu iespējas atklāt ir neierobežotas.

"Tiešām šķiet, ka esam eksoplanetu izpētes zelta laikmetā, un ir neticami un ļoti jautri strādāt šajā jomā," sacīja Zelams. "Un es patiešām domāju, ka pilsoņu zinātne arī turpmāk būs liela daļa no tā."

Redaktoru ieteikumi

• Apskatiet NASA slīdošā čūskas robota jaunāko versiju
• Īpaši jutīgs eksoplanetu medību instruments fiksē savus pirmos gaismas datus
• NASA TESS ir atklājis 5000 eksoplanetu kandidātu
• NASA atklāj sava ūdens medību mēness rovera nosēšanās vietu
• NASA vēlas izmantot nelielu satelītu, lai palīdzētu izpētīt eksoplanetu atmosfēru