Deszcz z żelaza, jeziora metanu. Tajemnice planet spoza Układu Słonecznego
Badacze planet pozasłonecznych w swoim życiu widzieli mnóstwo dziwów, a ich odkrycia – choć dotyczą światów, od których dzieli nas wiele lat świetnych – można wykorzystać również na Ziemi. O badaniu egzoplanety opowiada INNPoland.pl astronom Jakub Bochiński.
Prawdę mówiąc, te doniesienia nie do końca mnie zaskoczyły. Miałem kiedyś do czynienia z taką, która swoją gwiazdę okrąża w 16 godzin… (śmiech)
Czyli tego typu newsy robią wrażenie tylko na takich szaraczkach, jak ja…
Nie do końca tak jest. Ta planeta, o której wspomniałaś jest akurat bardzo fascynującym przypadkiem – a takie zamieszanie zrobiła dlatego, że jest doskonałym obiektem do obserwowania dla astronomów.
A co takiego czyni z niej tak dobry obiekt?
Jest ona ekstremalnym przypadkiem: to bardzo duża, większa od naszego Jowisza planeta, która orbituje tuż przy swojej gwieździe. A w pewnym sensie to unosi się już w zewnętrznych warstwach tej gwiazdy.
Właśnie przez tę bliskość gwiazda powoli wciąga tę planetę, można wręcz powiedzieć, że ją zjada. Tak więc z czasem planeta będzie się stawała coraz mniejsza i mniejsza, aż w końcu całkowicie zniknie. Jak donosiły media, stanie się to dość niedługo…
Super, czyli rezerwować sobie czas na teleskopie?
…ale w tym wypadku jest to „niedługo” w skalach astronomicznych. De facto oznacza ono ok. 38 mln lat, więc trochę to jeszcze potrwa.
Dla naukowców to jednak ciekawa rzecz, ponieważ planeta jest dość dobrze widoczna z Ziemi i spodziewamy się, że będziemy w stanie zobaczyć to, jak zbliża się do swojej gwiazdy.
W ten sposób możemy znacznie lepiej zbadać taki ruch, co przełoży się na wiedzę o historii naszego Układu Słonecznego. Generalnie podejrzewamy, że w przeszłości miał on o wiele więcej planet, z czego większość na samym początku z niego „wypadła”, a część „wpadła” w nasze Słońce. Wskazują na to modele komputerowe – teraz będziemy w stanie je zweryfikować.
W naszej galaktyce znaleziono również wiele gazowych olbrzymów, takich jak np. Jowisz.•Fot. NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS
No właśnie, fascynująca jest dla mnie ta niesamowita precyzja. Jak prowadzi się obserwacje, które nie tylko pozwalają nam dostrzec planetę poza Układem Słonecznym – ale do tego jeszcze zaobserwować, że czas jej obiegu wokół gwiazdy skrócił się o kilka sekund?
Do szukania planet wykorzystuje się bardzo różne metody. Jedna z nich to tzw. metoda zaćmieniowa. Chodzi w niej o to, że co jakiś czas planeta znajduje się pomiędzy nami a swoją gwiazdą, dzięki czemu możemy zobaczyć częściowe zaćmienie gwiazdy.
Mimo wielkiej odległości, możemy takie zaćmienie zauważyć: obserwując daną gwiazdę dzień po dniu, tydzień po tygodniu, rok po roku. Jeśli coś gwiazdę zasłania regularnie, lekko ją „przygaszając”, jest to prawdopodobnie planeta.
Ale wyjaśnienie tej metody to jedno – natomiast skorzystanie z niej jest bardzo trudne. Tak jak powiedziałaś, wymaga niesamowitej precyzji – a gwiazdy wcale nie zachowują się tak ładnie, jak nam się wydaje. Migoczą, drgają, na zmianę jaśnieją i ciemnieją… I w całym tym szumie, całej tej zmienności musimy odnaleźć ten moment, w którym raz na jakiś czas gwiazda robi się o jedną tysięczną mniej jasna.
Kluczowa jest więc tutaj obróbka danych, która bywa niezwykłym wyzwaniem dla astronomów. Na podstawie takiej obserwacji jesteśmy natomiast w stanie oszacować wielkość planety, jej odległość od gwiazdy, czas obiegu. A potem, już z pomocą modelowania komputerowego: rzeczy takie, jak panująca tam temperatura, czy nawet to, jaka tam panuje pogoda.
A pogoda bywa podobna do ziemskiej?
Zależy od tego, z czego dana planeta się składa. W kosmosie mamy ich naprawdę całą menażerię. Niektóre planety są wodne, to znaczy: spodziewamy się, że w środku są kamienne, natomiast na powierzchni otacza je wielki ocean wody. Ta woda oczywiście paruje, tworzy chmury, całą atmosferę – w wyniku czego może tam padać normalny deszcz, jak u nas.
Ale bywają też przypadki dziwne: planety, na których pada deszcz składający się z żelaza, metanu czy… szkła. A jeden z ciekawszych przykładów pogody na planetach znajduje się tuż za progiem, w Układzie Słonecznym: to Wenus, na której zamiast wody pada kwas siarkowy.
A masz może swoją ulubioną planetę, z którą miałeś styczność w pracy naukowej?
Chyba najdziwniejszą jest ta planeta, o której już na początku wspominałem, obiegająca swoją gwiazdę w zaledwie 16 godzin. To jedna z najmniejszych planet, jakie kiedykolwiek znaleźliśmy i jest ledwo dostrzegalna z Ziemi.
Powiedziałbym, że w ogóle byśmy jej nie widzieli, gdyby nie pewne bardzo dziwne zjawisko. Chodzi o to, że ta planeta znajduje się niezwykle blisko swojej gwiazdy, w związku z czym jest bardzo rozgrzana. Nagrzewa się do tego stopnia, że co jakiś czas wyrzuca z siebie ogromną chmurę pyłu – i to właśnie tę chmurę widzimy jak orbituje dookoła gwiazdy.
Przy czym chmura odcina również dopływ światła do powierzchni planety, ta się chłodzi i przestaje pył wyrzucać. Resztki unoszącego się pyłu zostają zdmuchnięte przez gwiazdę, a powierzchnia planety na nowo zaczyna się rozgrzewać – i ten niesamowity cykl się powtarza.
I jest naprawdę fascynujący. Ale przyznasz, że to jednak sprawy dość odległe od codziennego życia. Co powiedziałbyś osobom pytającym, po co nam w sumie taka wiedza?
Przede wszystkim: pozwala nam znacznie rozszerzyć wiedzę na temat tego, w jaki sposób w ogóle planety działają. Bo wiedza oparta tylko o mały zakres danych jest bardzo niepełna. Tak samo, jak byłaby niepełna wiedza np. jakiegoś przybysza spoza Ziemi na temat ludzi, gdyby ograniczyła się tylko do osób spotkanych w miejscu, w którym akurat wylądował.
A my do niedawna byliśmy dokładnie na takim etapie jeśli chodzi o patrzenie na planety w kosmosie. Znaliśmy jedynie tych kilka w Układzie Słonecznym. A poza nim kryją się te światy, na których pada żelazny deszcz, na których jeziora wypełnia metan czy pokryte oceanem lawy.
Podczas poszukiwań egzoplanet można znaleźć również takie, które są podobne do Ziemi.•Fot. NASA/Goddard Space Flight Center
Czyli dzięki zbieraniu informacji o planetach znajdujących się znacznie dalej niż można to objąć ludzkim umysłem, możemy dowiedzieć się więcej na temat Ziemi?
Właśnie tak. A do tego: możemy poprawić naszą wiedzę o funkcjonowaniu atmosfery – co jest ogromnie ważne ze względu na katastrofę klimatyczną.
Nasza wiedza o tym, co nadchodzi, opiera się na bardzo skomplikowanych komputerowych modelach klimatycznych. Mocno im ufamy ze względu na to, że te modele działają dobrze od lat. Problem jest jednak to, że atmosfera jest ogromnie chaotyczna.
Modele są dobre w przewidywaniu zmian pogody na kilka dni do przodu, jednak im dłuższa perspektywa czasowa, tym jest to trudniejsze. Chętnie sprawdzilibyśmy je w praktyce, ale nie mamy zapasowej planety, na której by to można zrobić.
Astronomia pozwala nam tymczasem znajdować w kosmosie setki planet podobnych do Ziemi. Informacje o nich zbierane mogą posłużyć do poprawiania naszych modeli. Po prostu, im więcej mamy danych tym lepiej bylibyśmy w stanie zrozumieć, jak działa nasza własna Ziemia.