Teleskop słoneczny PoET w Chile pomoże odkrywać egzoplanety ukryte w „szumie” gwiazd

Nowy teleskop słoneczny PoET w Europejskim Obserwatorium Południowym na pustyni Atakama ma pomóc naukowcom lepiej zrozumieć aktywność gwiazd i ograniczyć tzw. „szum” astrofizyczny. Urządzenie to może odegrać kluczową rolę w odkrywaniu egzoplanet, które dotąd pozostawały niewidoczne.

Czym jest teleskop słoneczny PoET i gdzie został zainstalowany?

Paranal solar ESPRESSO Telescope, czyli PoET, to najnowszy teleskop słoneczny zainstalowany w Obserwatorium Paranal w Chile, należącym do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO).

Jak teleskop słoneczny PoET pomaga w badaniach egzoplanet

Co może łączyć teleskop do obserwacji Słońca z badaniami planet okrążających odległe gwiazdy? Jednym z największych wyzwań w wykrywaniu innych ziem okrążających inne słońca, jest „szum” astrofizyczny pochodzący od samych gwiazd – wyjaśnia Nuno Santos, kierownik naukowy PoET, pracujący w Instytucie Astrofizycznym i Nauk Kosmicznych na Wydziale Nauk Ścisłych Uniwersytetu Porto w Portugalii. Obserwacje PoET mogą być kluczem do odkrycia i scharakteryzowania takich egzoplanet, które są obecnie ukryte w tym szumie.

„Szum” astrofizyczny – największe wyzwanie w poszukiwaniu innych Ziem

Planety pozasłoneczne, zwane też egzoplanetami, odkrywa się głównie poprzez analizę światła gwiazd, które okrążają, natomiast stosunkowo niewielka liczba planet została sfotografowana bezpośrednio. Poszukiwane są bardzo niewielkie zmiany w blasku gwiazdy lub jej widmie (świetle rozłożonym na składowe kolory). Problem w tym, że różnorodna aktywność gwiazdowa może zagłuszać te sygnały, albo nawet imitować sygnały planetarne. Na przykład powierzchni Słońca występują plamy i podobnie dzieje się w przypadku innych gwiazd. Wszystko to powoduje, że dla obecnie dostępnych instrumentów mamy pewnego rodzaju „szum” astrofizyczny, utrudniający stwierdzenie czy faktycznie mamy do czynienia z planetą, czy może jednak jakimś zjawiskiem związanym z samą gwiazdą.

Pomoc w rozwikłaniu tych problemów przyświeca twórcom teleskopu słonecznego PoET. Teleskop posiada zwierciadło główne o średnicy 60 cm. Jest ono zdolne zbierać światło słoneczne od wybranego obszaru na Słońcu, na przykład od pojedynczej plamy. Dodatkowo działa mniejszy teleskop patrzący na całą tarczę słoneczną. Dzięki temu będzie można ustalić dokładniej niż do tej pory, jaki wpływ na widmo gwiazdy (w tym przypadku Słońca) mają zmiany w poszczególnych mniejszych obszarach. Może to następnie stanowić podstawę do przeniesienia uzyskanych w ten sposób wniosków na własności dalekich gwiazd.

Współpraca PoET z instrumentem ESPRESSO i teleskopem VLT

Aby zapewnić jak najlepszą kompatybilność w porównywanie gwiazd typu słonecznego do Słońca, postanowiono że teleskop będzie korzystał z instrumentu ESPRESSO, który jest bardzo precyzyjnym spektrografem używanym do badań planet pozasłonecznych. Od teraz ESPRESSO będzie w nocy współdziałać z Bardzo Dużym Teleskopem (VLT), a w dzień – z teleskopem słonecznym PoET.

Pierwsze światło teleskopu PoET i dalsze plany obserwacyjne

Pierwsze światło teleskopu PoET zostało uzyskane na początku kwietnia. Oznacza to, że testowe obserwacje pokazały, że system działa zgodnie z założeniami. W kolejnych tygodniach będzie jeszcze dalej testowany i optymalizowany, a potem rozpoczną się właściwe obserwacje naukowe.

PoET został zaprojektowany w Portugalii, a niektóre komponenty zbudowano we Włoszech (np. główny teleskop). Kopułę teleskopu zbudowała firma z Chile. Projekt uzyskał finansowanie od Europejskiej Rady Badań Naukowych.

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) to organizacja zrzeszająca kilkanaście krajów europejskich, w tym Polskę. Posiada wielkie teleskopy na pustyni Atakama w Chile. Jednym z tych miejsc jest góra Paranal, gdzie zbudowano teleskop słoneczny PoET. 

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/EliaszGoldberg