Ali obstaja še ena Zemlja nekje v naši galaksiji? Z nedavnim polaganjem vesoljskega plovila Kepler se astronomi vse bolj in bolj približujejo iskanju planeta velikosti Zemlje v zemeljski orbiti. Ko pa bo iskanje uspešno, bo naslednje vprašanje, ki bo vodilo raziskave, naslednje: Ali je ta planet bivalni? Ali ima ozračje podobno Zemlji? Odgovor na ta vprašanja ne bo enostaven. Toda teleskop za nalogo je vesoljski teleskop James Webb (JWST), zasnovan za načrtovani izstrelitev v letu 2013. Dva raziskovalca sta pred kratkim preučila sposobnost JWST za karakterizacijo atmosfer hipotetičnih planetov, podobnih Zemlji, in ugotovili, da je to teleskop ki bi lahko zaznal določene pline, imenovane biomarkerje, kot sta ozon in metan, za bližnje svetove velikosti Zemlje. (Oglejte si naš povezani članek: Vprašanja z dr. Johnom Matherjem na JWST.)
Zaradi velikega ogledala in lege na točki L2 v vesolju bo vesoljski teleskop James Webb astronomom ponudil prvo resnično možnost iskanja odgovorov o bivanju bližnjih svetov, podobnih svetu, pravi Lisa Kaltenegger iz centra Harvard-Smithsonian za astrofiziko in Wesleyja Trauba iz laboratorija za reaktivni pogon. "Morali bomo imeti res srečo, da bomo razširili atmosfero planeta na Zemlji med tranzitnim dogodkom, da bomo lahko ugotovili, da je podoben Zemlji," je dejal Kaltenegger. "Za to bomo morali sešteti veliko tranzitov - na stotine, tudi za zvezde, ki so blizu 20 svetlobnih let."
"Čeprav je težko, bo neverjetno vznemirljivo prizadevanje za karakterizacijo ozračja na oddaljenem planetu," je dodala.
V tranzitnem dogodku pred svojo zvezdo prestopi daljni, ekstrasolarni planet, kot ga vidimo z Zemlje. Ko planet mineva, plini v njegovi atmosferi absorbirajo majhen delček zvezde, pri čemer puščajo prstne odtise, značilne za vsak plin. Z delitvijo zvezde svetlobe v mavrico barv ali spektra lahko astronomi iščejo te prstne odtise. Kaltenegger in Traub sta preučila, ali bi JWST te prstne odtise zaznal.
Tranzitna tehnika je zelo zahtevna. Če bi bila Zemlja velikosti košarke, bi bilo ozračje tako tanko kot list papirja, zato je nastali signal neverjetno majhen. Poleg tega ta metoda deluje le, kadar je planet pred svojo zvezdo in vsak tranzit traja kvečjemu nekaj ur.
Kaltenegger in Traub sta najprej obravnavala svet, podoben Zemlji, ki kroži okoli zvezde, podobne Soncu. Da bi iz enega tranzita dobili zaznaven signal, bi morala biti zvezda in planet izjemno blizu Zemlje. Edina sončno podobna zvezda, ki je dovolj blizu, je Alpha Centauri A. Takšnega sveta še ni bilo, vendar tehnologija šele zdaj postaja sposobna zaznavati svetove na svetu.
Študija je obravnavala tudi planete, ki obkrožajo zvezde rdečih palčkov. Takšne zvezde, imenovane tip M, so na Mlečni poti najbolj obilne - veliko bolj pogoste kot rumene, vrste G zvezde, kot je Sonce. So tudi hladnejši in temnejši od Sonca, pa tudi manjši, kar olajša iskanje planeta, podobnega Zemlji, ki prečka zvezdo M.
Zemeljski svet bi moral krožiti blizu rdečega pritlikavca, da bi bil dovolj topel za tekočo vodo. Kot rezultat, bi planet krožil hitreje in vsak tranzit bi trajal od nekaj ur do nekaj minut. Vendar bi v določenem času opravila več tranzitov. Astronomi bi lahko izboljšali svoje možnosti zaznavanja ozračja z dodajanjem signala iz več tranzitov, zaradi česar so rdeče pritlikave zvezde privlačne tarče zaradi pogostejših prehodov.
Zemeljski svet, ki obkroža zvezdo, kot je Sonce, bi vsako leto opravil 10-urni tranzit. Zbiranje 100 ur tranzitnih opazovanj bi trajalo 10 let. Nasprotno pa bi Zemlja, ki kroži okoli rdeče palčke zvezde srednje velikosti, doživela enourni tranzit vsakih 10 dni. Zbiranje 100 ur tranzitnih opazovanj bi trajalo manj kot tri leta.
"Bližnje zvezde rdečih pritlikavcev ponujajo najboljšo možnost zaznavanja biomarkerjev v zemeljski atmosferi, ki je v tranzitu."
"Na koncu lahko direktno slikanje - preučevanje fotonov svetlobe s planeta samega - izkaže za močnejšo metodo karakterizacije ozračja zemeljskih svetov kot tehniko tranzita," je dejal Traub.
Neposredne študije so že bile uporabljene za izdelavo grobih temperaturnih zemljevidov izredno vročih, velikanskih ekstrasolarnih planetov. Z instrumenti naslednje generacije bodo astronomi lahko preučili atmosferske sestave, ne le temperatur. Karakterizacija "bledo modre pike" je naslednji korak, bodisi z seštevanjem sto tranzitov enega planeta bodisi z blokiranjem zvezda in neposredno analizo svetlobe planeta.
V najboljšem primeru se lahko izkaže, da ima Alpha Centauri A tranzitni planet, podoben Zemlji, ki ga še nihče ni opazil. Nato bi astronomi potrebovali le peščico tranzita, da bi razširili ozračje planeta in morda potrdili obstoj prve Zemlje dvojčice.
Vir: Harvard Center za astrofiziko
