Ξεκίνησε η αποστολή Kepler για την ανακάλυψη μιας νέας Γης

Πηγή: Πανεπιστήμιο Berkeley, 7 Μαρτίου 2009

Ξεκίνησε για το ταξίδι του το τηλεσκόπιο Kepler της Nasa,  από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ στις 5:49 το πρωί του Σαββάτου, προς το σημείο στο οποίο θα τοποθετηθεί σε τροχιά γύρω από τη Γη. Ο στόχος είναι οι αστρονόμοι να ανακαλύψουν μέσα από τις εικόνες που θα τραβήξει άλλους κόσμους όμοιους με τη Γη, αλλά και να απαντήσουν στο ερώτημα αν ο πλανήτης μας έχει μια μοναδική θέση στο σύμπαν.

Εξήντα δύο λεπτά μετά την εκτόξευση, το τηλεσκόπιο Kepler διαχωρίστηκε από τον πύραυλο Delta II και μπήκε σε τροχιά γύρω από τη Γη. Οι επιστήμονες όμως θα κάνουν δύο μήνες δοκιμών στα συστήματα του Kepler προτού ο κυνηγός των πλανητών αρχίσει το έργο του.

Ο κυριότερος στόχος του Kepler είναι να ανακαλύψει πλανήτες στο μέγεθος της Γης, εκτός του ηλιακού μας συστήματος, με συνθήκες που να ευνοούν την ζωή. Συγχρόνως θα μας πει πόσο συνηθισμένοι είναι οι βραχώδεις πλανήτες - όπως η Γη μας - στον Γαλαξία μας. 

Η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας δεν επιτρέπει στα επίγεια τηλεσκόπια να εντοπίζουν πλανήτες και μάλιστα τόσο μικρούς πλανήτες όσο αυτό της Γης, ενώ τα διαστημικά έχουν αυτή τη δυνατότητα.

Από τους 340 περίπου πλανήτες εκτός του ηλιακού συστήματος που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα, λιγότεροι από μια χούφτα δείχνουν πως είναι βραχώδεις και κανένας τους δεν έχει το μέγεθος της Γης. Οι υπόλοιποι είναι αέριοι γίγαντες όπως ο Δίας ή γίγαντες πάγου όπως ο Ποσειδώνας.

Οι κατοικήσιμοι πλανήτες συχνά λέγεται ότι ανήκουν στη "ζώνη της Χρυσομαλλούσας (Goldilocks)", όπου δεν είναι πολύ ζεστή, ούτε πολύ κρύα, αλλά στη σωστή θερμοκρασία ώστε το νερό να είναι υγρό. Αυτή η ζώνη θα είναι μακριά από ένα καυτό, μπλε άστρο, ώστε κάθε κατοικήσιμος πλανήτης γύρω από ένα τέτοιο καυτό άστρο να έχει μια μακρά περίοδο. Για τα πιο ψυχρά κοκκινωπά αστέρια, ένας πλανήτης στη ζώνη αυτή θα πρέπει να είναι κοντά στο άστρο του και η περίοδος περιστροφής του να είναι λίγες εβδομάδες ή μήνες. Οι πλανήτες μικρής περιόδου είναι ευκολότερο για το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler να εντοπίσει τις διελεύσεις του μπροστά από το άστρο επειδή γίνονται πιο συχνά.

"Εν μέρει, η γνώση άλλων πλανητών σαν τη Γη μας - η συχνότητας τους, το περιβάλλον τους, η σταθερότητα του περιβάλλοντος τους, η κατοικησιμότητα τους ανά τους αιώνες - πρόκειται να μας διδάξει πολλά και για τον δικό μας πλανήτη, για παράδειγμα πόσο εύθραυστη μπορεί να είναι", λέει ο καθηγητής αστρονομίας Geoff Marcy, επιστημονικός σύμβουλος του Kepler, ο οποίος μαζί με τον Paul Butler και μια μεγάλη διεθνής ομάδα πλανητικών κυνηγών, έχουν ανακαλύψει το ήμισυ σχεδόν όλων των γνωστών εξωπλανητών, εκτός του ηλιακού μας συστήματος.

Ο Gibor Basri, καθηγητής αστρονομίας στο Berkeley και συν-επικεφαλής ερευνητής για την αποστολή Kepler, έδωσε την ιδέα της αποστολής προτού ακόμη ο Marcy και οι άλλοι ανακαλύψουν τον πρώτο εκτός του ηλιακού συστήματος πλανήτη το 1995.

Τότε μάλιστα, ο Bill Borucki του Ερευνητικού Κέντρου Ames της NASA, και τώρα κύριος ερευνητής για την αποστολή Kepler, ήταν γνωστό πως γκρίνιαζε ώστε οι αστρονόμοι να αναζητούν πλανήτες, ψάχνοντας για μια μικρή μείωση της φωτεινότητας ενός άστρου την ώρα που ένας πλανήτης περνούσε  μπροστά από το μητρικό του αστέρι - αυτό που λέγεται διέλευση.

Εκείνη την εποχή, ο Basri έλεγε πως οι περισσότεροι άνθρωποι δεν εκτιμούσαν ότι η μέθοδος της διέλευσης ήταν ένας καλός τρόπος για να βρεθούν πλανήτες, κυρίως επειδή οι αστρονόμοι δεν ήταν βέβαιοι ότι οι εξωπλανήτες είναι πολύ συνηθισμένοι, ώστε μια τέτοια αναζήτηση να γίνει καρποφόρα.

Σύμφωνα με τον Marcy, που άρχισε πρώτος να εργάζεται πάνω σε μια ευαίσθητη τεχνική Ντόπλερ για την ανακάλυψη πλανητών το 1984, "αυτή η μέθοδος κρίθηκε παλαβή για να δούμε μακρινούς πλανήτες.

Η τεχνική της διέλευσης

Όμως ο Basri και άλλοι αστρονόμοι έκριναν ότι η τεχνική της διέλευσης του Borucki μπορεί να δουλεύει σωστά - ένα συμπέρασμα που ενισχύθηκε από το σταθερό ρυθμό ανακάλυψης εξωπλανητών, όχι μόνο από την ομάδα του Marcy αλλά και από μία ανταγωνιστική ομάδα με επικεφαλής τους Michel Mayor και Didier Queloz στην Ελβετία.

Ωστόσο, η τεχνική Doppler δεν μπορεί εύκολα να εντοπίσει πλανήτες του μεγέθους της Γης, με την ίδια ακτίνα περιστροφής με τη Γη. Η τεχνική της διέλευσης θα πρέπει να μπορούσε.

Με τον Basri ενώθηκε μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Borucki οι οποίοι πρότειναν την αποστολή Kepler, που εγκρίθηκε τελικά το 2001, για να αναζητήσει πλανήτες σαν τη Γη που να διέρχονται μπροστά από το μητρικό τους άστρο. 

Η αστρονόμος του πανεπιστημίου του San Francisco Debra Fischer δήλωσε ότι "ο απώτερος στόχος της NASA είναι σε 15 περίπου χρόνια, να πάρει μια εικόνα από μια μπλε σφαίρα, σαν τη Γη. Το τηλεσκόπιο Kepler θα μας πει πώς θα αποκτήσουμε αυτό το στόχο."

Χάρτης περιοχών του Γαλαξία όπου το Kepler θα ψάξει για άλλη Γη

Ωστόσο, ο Basri πιστεύει πως η αποστολή δεν είναι μόνο για την εξεύρεση πλανητών σαν τη Γη. Ακόμα και οι πλανήτες που δεν είναι στην κατοικήσιμη ζώνη έχουν ενδιαφέρον. Η ανίχνευση εσωτερικών γήινων πλανητών είναι σχετικά εύκολη δουλειά, και οι αστρονόμοι θέλουν να μαζέψουν από αυτούς κατάλληλες αστροφυσικές πληροφορίες ενώ η απάντηση στο ερώτημα, "Πόσο συνηθισμένοι είναι οι γήινοι πλανήτες;" θα προέλθει από αυτές.

Ο Geoff Marcy αναμένει ότι τα δεδομένα του Kepler θα χρησιμοποιηθούν για έρευνα από πολλές ομάδες.

Το τηλεσκόπιο Kepler θα επικεντρώνεται σε μία μόνο περιοχή του ουρανού και θα τραβάει επαναλαμβανόμενες εικόνες από 100.000 αστέρια την ίδια στιγμή με την κάμερα των 95 megapixel (την καλύτερη κάμερα μέχρι τώρα), αναζητώντας αστέρια με περιοδική εξασθένιση του φωτός τους.

Το τηλεσκόπιο έχει σχεδιαστεί να λειτουργήσει για περίπου τρία χρόνια, και αρχικά θα στραφεί προς τον αστερισμό του Κύκνου, ορισμένα άστρα του οποίου βρίσκονται σε απόσταση λίγων ετών φωτός από τη Γη. Θα μελετήσει επίσης τον αστερισμό της Λύρας στον οποίο υπάρχει ο Βέγας, ένα από τα λαμπρότερα άστρα του ουρανού. Οι επιστήμονες της ΝΑSΑ πιστεύουν ότι στο τέλος της αποστολής το Κέπλερ θα έχει εντοπίσει περίπου 500 πλανήτες που θα βρίσκονται σε μια «φιλόξενη ζώνη».

Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι η αλλαγή στη φωτεινότητα που προκαλείται από μια τέτοια διέλευση  του πλανήτη μπροστά από το μητρικό του άστρο, θα είναι μόνο το 0,008%, ή περίπου 84 μέρη ανά εκατομμύριο. Εκτός αυτού, υπάρχει μικρότερη από 1 ευκαιρία στις 100 περιστροφές ότι ένας μακρινός πλανήτης θα ευθυγραμμιστεί με τον σωστό τρόπο ώστε να δει ο Kepler την διέλευση.

Μια άλλη δυσκολία είναι ότι όλες οι μειώσεις του φωτός δεν προκαλούνται από διελεύσεις. Οι κηλίδες πάνω στην επιφάνεια του άστρου είναι ψυχρές περιοχές που συνδέονται με την αύξηση της μαγνητικής δραστηριότητας στο μακρινό άστρο. Αυτές λοιπόν οι κηλίδες δημιουργούν μειώσεις στο αστρικό φως. Αλλά οι επιστήμονες του Kepler δήλωσαν πως κατανοούν την υπογραφή των αστρικών κηλίδων αρκετά καλά ώστε να αντιμετωπισθεί το πρόβλημα.

Για να καταχωρηθεί ένας εξωπλανήτης σαν γήινος, το Kepler θα πρέπει να δει τουλάχιστον τρεις χωριστές διελεύσεις, εξήγησαν οι επιστήμονες. Αν η ομάδα είναι αβέβαιο σχετικά με ορισμένες μετρήσεις, ή απλά θέλει περισσότερο χρόνο να παρατηρήσει, η αποστολή θα μπορούσε να επεκταθεί ακόμα και σε έξι χρόνια, δήλωσε η NASA.

Μόλις τα μέλη της ομάδας Kepler βρουν ένα υποψήφιο πλανήτη και καθορίσουν ότι δεν οφείλεται σε μια έκλειψη ενός δυαδικού αστρικού συστήματος, θα τον παραπέμψουν στον Marcy και τους συναδέλφους του, οι οποίοι με τη βοήθεια του Παρατηρητηρίου Lick των τριών μέτρων καθώς και με το τηλεσκόπιο WM Keck των 10 μέτρων, θα μετρήσουν τη μετατόπιση Doppler του αστρικού φωτός, που προκαλείται από την τροχιά του πλανήτη.

Έτσι, ο Marcy και οι συνάδελφοί του θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίσουν την μάζα και την τροχιά του μια υποψήφιου πλανήτη και να επιβεβαιώσουν αν πρόκειται για ένα πλανήτη στο μέγεθος της Γης.

Μέσα σε ένα χρόνο από την εκτόξευση ο Bill Borucki αναμένει να βρει πλανήτες στο μέγεθος της Γης, αν και αυτοί θα είναι κοντά στο αστέρι τους με μια περίοδο λίγες εβδομάδες έως μερικούς μήνες.

Μέχρι το τέλος της περιόδου των 3,5 περίπου χρόνων της αποστολής του, ο Borucki αναμένει να βρει εκατοντάδες πλανήτες στο μέγεθος της Γης, και 45 στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου τους.

Ίσως μερικοί από αυτούς τους πλανήτες θα είναι βραχώδεις σε μια παρόμοια τροχιά με αυτή της Γης γύρω από ένα κίτρινο άστρο τύπου G, όπως είναι ο Ήλιος, δηλαδή  μια δίδυμο Γη.

"Το τηλεσκόπιο Kepler δεν θα βρει εξωγήινους, αλλά ελπίζουμε να βρούμε το σπίτι τους," αναφέρει ο Borucki.  "Αν βρούμε δεκάδες πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη στην κατοικήσιμη ζώνη, η ζωή μπορεί να είναι συνηθισμένη σε ολόκληρο τον γαλαξία."

Ο Marcy δεν έχει αμφιβολίες. "Δεν είμαστε οι μόνοι. Το ερώτημα είναι πραγματικά, πόσο μακριά είναι το πλησιέστερο νοήμον όν; Θα μπορούσε να είναι εκατοντάδες έτη φωτός ή ένα εκατομμύριο έτη φωτός, δεν γνωρίζουμε ακόμη την απάντηση.

Η Χρυσομαλλούσα (Goldilocks) είναι η ηρωίδα του παραμυθιού Τα τρία αρκουδάκια.  Η Χρυσομαλλούσα επισκέπτεται το σπίτι τους και δοκιμάζει τη σούπα τους. Το πρώτο πιάτο είναι πολύ καυτό, το δεύτερο είναι πολύ κρύο και το τρίτο έχει τη σωστή θερμοκρασία. Με βάση αυτό το περιστατικό ο όρος Goldilocks χρησιμοποιείται σε πολλά πεδία (μεταξύ των άλλων την αστρονομία, τη θεωρία της πολυπλοκότητας, τα οικονομικά, τη θεωρία παιγνίων, τη βιολογία), για να περιγράψει ένα φαινόμενο που εξελίσσεται υπό ιδανικές συνθήκες. Στην προκειμένη περίπτωση η ζωή πάνω στη Γη είναι αποτέλεσμα ιδανικών συγκυριών τόσο στο μικρόκοσμο όσο και στο μεγάκοσμο.