Av alle de store, ambisiøse målene innen astronomi akkurat nå, er en av de mest spennende oppdagelsen og karakteriseringen av eksoplaneter, eller planeter utenfor vårt solsystem. Vi vet at det sannsynligvis er like mange eksoplaneter som det er stjerner ute i universet, og at dette tallet nesten helt sikkert inkluderer noen planeter som er som jorden, faktisk begynner vi akkurat å skrape i overflaten av å oppdage disse merkelige, nye verdener.
Innhold
- Amatør øyne på himmelen
- Jobber sammen over hele verden
- Tilrettelegging for observasjoner fra andre
- Teleskoper på loftet
- Bidra uten teleskop
- Inspirerer neste generasjon
- En gullalder for eksoplanetforskning
Astronomer har verktøy som banebrytende James Webb-romteleskopet for å hjelpe dem med å identifisere eksoplaneter og kikke inn i atmosfæren deres, men det er bare så mye observasjonstid tilgjengelig på disse store, berømte teleskopene. Så for å hjelpe til med å finne nye eksoplaneter, henvender NASA seg til en underutnyttet ressurs: borgerforskere.
Anbefalte videoer
Et nylig utvidet NASA-program kalt Exoplanet Watch inviterer medlemmer av publikum til å hjelpe til med å observere eksoplaneter ved å bruke de samme dataanalysemetodene som brukes av fagfolk. For å lære om hvordan det fungerer og potensialet for oppdagelse ved hjelp av denne tilnærmingen, snakket vi med Rob Zellem fra NASA Jet Propulsion Laboratory, en astrofysiker og skaper av Exoplanet Watch program.
Amatør øyne på himmelen
Gitt at det nå er over 5000 kjente eksoplaneter, tror du kanskje at disse planetene er enkle å observere. Men det er ikke tilfelle. De fleste eksoplaneter er umulige å observere direkte, fordi de er så mye mindre og svakere enn stjernene de kretser rundt. Så amatørastronomer, akkurat som profesjonelle, er avhengige av indirekte observasjoner for å fortelle dem at en planet er der.
Hovedfokuset til Exoplanet Watch er å se på en type planet kalt en varm Jupiter - "store planeter rundt lyse stjerner," som Zellem beskriver dem - og observere deres transitter. En transitt skjer når en av planetene passerer mellom oss og vertsstjernen, noe som midlertidig gjør lyset fra vertsstjernen svakere. Ved å observere den nøyaktige timingen og mengden av dette fallet i lysstyrke, kan astronomer finne ut hvor stor planeten er og hvor langt den går i bane fra stjernen.
Dette er den samme metoden som brukes av mange profesjonelle eksoplanetjaktende teleskoper, som NASAs Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) eller European Space Agencys karakteristiske ExOPlanet Satellite (CHEOPS). Disse er begge rombaserte teleskoper, noe som betyr at de får en flott utsikt over verdensrommet uhindret av jordens atmosfære, men det er ekstremt begrenset å observere tiden på dem.
Andre bakkebaserte profesjonelle teleskoper observerer også eksoplaneter, men de står overfor en stor og uforutsigbar hindring: været. Hvis det er overskyet himmel over et observatorium, vil en hel natts observasjoner gå tapt - noe alle profesjonelle astronomer har taklet. "Det er mange netter jeg personlig har mistet i sørvest i USA, eller Mauna Kea på Hawaii, på grunn av været," sa Zellem. "Det er risikoen du løper ved å få tid på et hvilket som helst tilfeldig profesjonelt observatorium."
Exoplanet Watch er imidlertid et nettverk av amatørastronomer fra hele verden. Ved å la observatører ta avlesninger fra så mange forskjellige steder, dempes effekten av været. Selv om det er overskyet ett sted, kan observatører andre steder ha fri sikt.
Jobber sammen over hele verden
Nettverket tillater også observasjon av eksoplaneter som ville være umulig for en enkelt bruker å observere. En gassgigantisk eksoplanet kalt HD 80606 b, for eksempel, tar det over 12 timer å passere sin stjerne. Astronomer må ikke bare observere hele varigheten av denne transitt, men må også ta observasjoner før og etter transitt til bruke som en baseline, og det er rett og slett ikke en lang nok natt til å observere full tid noe annet sted på planeten enn det ekstreme poler.
I desember 2021 jobbet medlemmer av Exoplanet Watch sammen for å observere denne fulle transitt fra begynnelse til slutt, og startet med brukere i øst-Asia, som deretter overleverte observasjoner til de i India, deretter Europa, deretter Nord-Amerika, før de gikk tilbake til brukere i Japan.
Data fra alle disse observatørene som spenner over 24 timer ble samlet for å få tilsvarende data til et teleskop festet til en ballong som fløt hele veien rundt i verden og observerte mens den gikk.
Tilrettelegging for observasjoner fra andre
Zellem og andre medlemmer av Exoplanet Watch-teamet er opptatt av å sikre at amatørastronomene som jobber med prosjektet får anerkjent bidrag, og mange har blitt omtalt som hovedforfattere i akademiske publikasjoner om arbeidet deres. Men mye av arbeidet utført av prosjektet handler ikke om prangende overskrifter som å oppdage splitter nye eksoplaneter – i stedet, det handler om at mennesker uselvisk donerer sin tid og krefter for å gjøre det mulig å gjøre større vitenskapelige funn mer effektivt.
Ta romteleskopet James Webb. Dette fenomenalt kraftige teleskopet kan ikke bare identifisere eksoplaneter, men kan også observere deres atmosfærer, noe praktisk talt ingen andre verktøy innen astronomi kan gjøre. Men det er bare så mange timer i døgnet, og å observere tid er høyt verdsatt.
"Vi har fått profesjonelle astronomer som har kommet til oss og sagt," Hei, det er dette målet jeg vil observere i de neste månedene med James Webb, kan du hjelpe oss med å observere dette målet og avgrense timingen?’” Zellam sa.
Deretter jobber amatørastronomene i Exoplanet Watch for å finne begrensningene på eksoplanetens transittider, så når Webb gjør sine observasjoner, har den best mulig sjanse til å se transitt og få like mye informasjon om målet som det kan.
"Der Exoplanet Watch kommer inn, er ved å gjøre denne forhåndsvurderingen eller forhåndsobservasjonene. Vi hjelper til med å avgrense timingen slik at vi kan bruke James Webb mer effektivt og forhåpentligvis få mye mer vitenskap ut av det,» forklarte Zellem.
Teleskoper på loftet
Mange av menneskene som har bidratt til Exoplanet Watch så langt er seriøse amatørastronomer som har brukt år på å bygge opp imponerende teleskoper og er svært erfarne i eksoplanetobservasjoner. Men det nivået av engasjement og utstyr er ikke nødvendig i det hele tatt, og Zellem og teamet ønsker alle som er interessert i å observere velkommen til å bli med dem.
Det minste teleskopet som er brukt i observasjoner så langt er bare 3,5 tommer, som er en typisk størrelse for et lite startteleskop. Fordi de fleste observasjoner er gjort av lyse objekter, er veldig kraftige hjemmeteleskoper ikke avgjørende.
"Du trenger ikke et veldig stort teleskop for å gjøre disse observasjonene," sa Zellem. "Du kan faktisk bruke mange teleskoper som folk kan ha hengende på loftet eller garasjen eller oppbevaringen."
Det er nyttig for observatører å ha et digitalkamera å feste til teleskopet for å registrere observasjonene deres, og en sporingsmekanisme som hjelper til med å følge et mål mens det beveger seg over himmelen. Men barrieren for å komme inn i prosjektet er lavere enn du kanskje tror.
Og for de som er bekymret for å gjøre en feil og rote til dataene, sier Zellam at en styrke ved å ha flere brukere er at data kan kontrolleres mot andre observasjoner: "Hvis du har en bruker som ved et uhell gjør en feil eller bruker feil verdier når de tolker dataene sine, kan disse dataene lukes ut av den større gruppen av observatører."
Bidra uten teleskop
Selv de som ikke har tilgang til et teleskop i det hele tatt, kan fortsatt bli involvert i Exoplanet Watch-prosjektet. En andre gren av prosjektet, i tillegg til observasjonene, er dataanalyse. Prosjektet har tilgang til arkivdata som inkluderer 10 års data fra en 6-tommers robot teleskop, kalt et autonomt observatorium, som ligger i Tucson, Arizona, Det har blitt donert av en gruppe kalt DIY Planet Search.
I dette datasettet er det over 2000 lyskurver som kan være indikasjoner på en eksoplanetpassasje, og publikum er invitert til å hjelpe til med denne dataanalysen. Noe spesielt med dette prosjektet er imidlertid at det ikke er en forenklet type dataanalyse eller klassifisering, som sett i andre borgervitenskapelige prosjekter som de på Zoounivers. I stedet kan borgerforskere bruke nøyaktig samme databehandlingsprogram som brukes av fagfolk ved NASA.
Profesjonelle astronomer ved NASA hadde allerede brukt et tiår på å utvikle og bruke en dataanalyse verktøy kalt Exotic, som ble optimalisert for å være like nøyaktig og nyttig for eksoplanetforskning som mulig. "Og det ble veldig tydelig at den beste måten å sikre at brukerne våre fikk gode resultater ut av dataene sine, var å la dem bruke det samme nøyaktige dataverktøyet," sa Zellem.
Verktøyet er lastet opp til skyen for å gjøre det enklere å få tilgang til selv på en mobiltelefon, så nå er alle som har tid og interesse kan lære å behandle eksoplanetdata ved å bruke de samme verktøyene som fagfolk. De går gjennom hvert trinn, fra å ta rådata fra et teleskop til å bestemme egenskapene til en observert eksoplanet.
Inspirerer neste generasjon
Å få hjelp til observasjoner og dataanalyse er avgjørende for profesjonelle astronomer, men prosjektet har også som mål å bringe flere ut i felten.
"Som et samfunnsvitenskapelig prosjekt har vi vitenskapelige mål, men også pedagogiske mål," sa Zellem, "for å inspirere neste generasjon STEM-elever, folk som forhåpentligvis kan gå inn i astronomi."
Det inkluderer å engasjere det lidenskapelige og dyktige amatørastronomisamfunnet, men det innebærer også å bringe inn nye mennesker som kanskje har hatt liten eller ingen erfaring med denne typen vitenskap før.
"Vi får folk involvert som aldri har gjort eksoplanetavbildning, aldri gjort astrofotografering eller til og med sett gjennom et teleskop," sa Zellem. De mer erfarne gruppemedlemmene underviser og veileder de nye medlemmene i prosjektets Slack-gruppe, støtter hverandre og hjelper dem å lære. "Det er en veldig flott gruppe mennesker, og jeg er så stolt av dem."
En gullalder for eksoplanetforskning
Exoplanet Watch-prosjektet utvides kontinuerlig, med nye datakilder som stadig legges til bassenget, slik at det alltid er noe nytt for folk å jobbe med. Men Zellem ønsker å utvide den enda mer, og skyve grensene for hva som kan observeres med mindre teleskoper.
En plan er å se om nok små teleskoper som jobber sammen kan observere mindre planeter, for eksempel de som kalles superjord. Et annet langsiktig mål er å ta flere observasjoner av vertsstjerner i en prosess som kalles overvåking av stjernevariabilitet, som kan hjelpe med mer presise målinger av eksoplanetpassasjer.
Med flere eksoplaneter som oppdages hver måned, er potensialet for både profesjonelle og amatørastronomer til å gjøre oppdagelser grenseløst.
"Det føles virkelig som om vi er i en gullalder av eksoplanetforskning, og det er utrolig og mye moro å kunne jobbe i dette feltet," sa Zellam. "Og jeg tror virkelig at borgervitenskap vil fortsette å være en stor del av dette."
Redaktørenes anbefalinger
- Sjekk ut den nyeste versjonen av NASAs glidende slangerobot
- Superfølsomt eksoplanetjaktinstrument fanger opp sine første lysdata
- NASAs TESS har oppdaget 5000 eksoplanetkandidater
- NASA avslører landingssted for sin vannjaktende måne-rover
- NASA ønsker å bruke en liten satellitt for å undersøke eksoplanetatmosfærer
