Foto: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle, R. Hurt
NEDAVNA tiskovna konferencija NASA-e gdje je objavljena priča o Novoj Zemlji privukla je pažnju svih medija, ne samo onih koji redovno prate znanstvenu problematiku. Novo otkriće je svakako važno, ali iskreno govoreći – nije baš senzacionalno.
Međutim, ova tiskovna konferencija dobar je povod da ispričamo priču o jednom od najzanimljivijih poslova kojima se čovječanstvo bavi zadnjih 20-tak godina: istraživanjem ekstrasolarnih planeta, ili kako se na engleskom kaže – exoplaneta.
Znanstvena revolucija u zadnjih 20-tak godina
Ideja o svjetovima koji postoje izvan Sunčevog sustava postoji već stoljećima – no donedavno nije bilo mogućnosti provjeriti što se nalazi oko zvijezda koje nas okružuju. O Sunčevom sustavu, u kojemu živimo, znamo dosta – međutim do prije 20-tak godina postojanje planeta oko drugih svjetova bila je samo ideja.
Da li postoje drugi planeti oko bliskih i dalekih zvijezda, koliki su, kakve su im orbite – bila je stvar teorije i pisaca SF-a. Tehnološki, znanost na to nije mogla dati odgovore. Teleskopi su jednostavno bili preslabi da bi uhvatili svjetlo planeta čak i oko najbližih zvijezda.
Početak naše priče ide u 1952. godinu, kada je Otto Struve iznio ideju da planeti mogu biti puno bliži matičnoj zvijezdi nego što je to slučaj u Sunčevom sustavu, te da se mogu detektirati posredno, pomoću Doplerovog efekta i tranzitne metode, naravno ako su dovoljno veliki (takve velike planete nazivamo super-Jupiteri, makar opsegom ne moraju biti puno veći od našeg Jupitera, već samo bitno veće mase).
Prvo priznato otkriće planeta izvan Sunčevog sustava (neka istraživanja su bila i prije, ali nisu mogla biti znanstveno potvrđena) dogodilo se 1992. godine, kada su radio-astronomi otkrili dva planeta oko pulsara PSR 1257+12.
Tri godine kasnije, 6. listopada 1995. godine, Michel Mayor i Didier Queloz, obojica sa Sveučilišta u Ženevi, objavili su prvo otkriće planeta oko neke zvijezde, to zvijezde 51 Pegasi, kako ime kaže – u sazviježđu Pegaza. Ova zvijezda, veličine Sunca, nalazi se 50,9 svjetlosnih godina od Zemlje. Planet koji je otkriven ima masu negdje pola Jupitera i orbita mu je blizu njegovoj zvijezdi – stoga je temperatura na površini 1200 stupnjeva.
Ovo otkriće (a i kasnija, kada je otkriveno više tih „vrućih Jupitera“) uzdrmalo je dotadašnje izračune po kojima se takvi veliki planeti ne bi trebali nalaziti blizu svojoj zvijezdi – izgleda da su se znanstvenici previše ograničili na izgled našeg Sunčevog sustava, gdje veliki planeti imaju udaljene orbite. Ovakva kombinacija koju mi imamo u našem Sustavu je prilično zgodna za nastajanje života, jer veliki vanjski planeti svojom masom štite unutarnje planete od velikog broja asteroida i kometa koji bi mogli ugroziti život.
Do danas je potvrđeno ukupno 1935 ekstrasolarnih planeta, u ukupno 1225 planetarnih sustava, dakle neki od njih se sastoje od više planeta. Otkriveni su i planeti u (u našoj Galaksiji čestim) binarnim zvjezdanim sustavima.
Nastanjivo područje
Tražiti ekstrasolarne planete sa Zemlje je iznimno teško, čak i uz najsuvremeniju tehnologiju. Treperenje atmosfere ometa promatranja. Ono što je n početku nađeno – uglavnom su plinoviti divovi tipa Jupitera ili čak veći. Znanstvenike je naravno zanimalo traženje manjih planeta, posebno onih sličnih Zemlji. Jer, općenito nemamo pojma koliko je takvih sustava i koliko su česti.
Nakon što se ustvrdilo da postoje planete i oko drugih zvijezda (ne zaboravite, do 1995. nismo znali ni to!) željelo se dobiti nove odgovore – kako izgledaju cijeli planetarni sustavi, ali i da li ima i koliko planeta sličnih Zemlji, na kojima bi možda mogao postojati život.
Pretpostavke u životu u Svemiru, preciznije njegovoj gustoći, razvijene cijelo prošlo stoljeće pokazale su se – pogrešnima. Života izvan Zemlje, čini se ima bitno manje nego što smo mislili, a posebno života koji je dosegao neku tehnološku razinu. Mi već preko 100 godina radijski odašiljemo signale u Svemir, usputno i slušamo i to sve osjetljivijim uređajima – no nema naznake nekog vanzemaljskog života u smislu tehnološke civilizacije. Sada se počelo pratiti i šire od radijskih frekvencija, jer razvijena civilizacija ne mora koristiti radio, već komunicirati primjerice laserskim bljeskovima (kao što se uostalom jaki radijski signali i u našoj civilizaciji koriste manje nego prije 50 godina).
Naravno, civilizacija može postojati i da nije tehnološka – čak i ako je vrlo razvijena. Dosta je pogledati delfine i kitove – neosporno su razvili inteligenciju, imaju složenu zajednicu, imaju jezik koji čak i rudimentalno razumijemo, ali ne grade tehnologiju. Nemaju ni rakete ni odašiljače, a jezik im služi zašto im u moru treba: „Iza ono rta ima/nema srdela!“ Ako negdje postoji takva civilizacija – slušanjem ne možemo znati za nju.
Zato se u istraživanju ekstrasolarnih planeta počelo posebnu pažnju predavati nečemu što je nazvano „habitable zone“, dakle nastanjivo područje, područje u kojemu mogu postojati planeti s atmosferom i koji podržavaju tekuću vodu – jer bez tekuće vode nema života, barem ne onoga kakvoga mi možemo predočiti.
Gdje je nastanjivo područje? Pa, ovisi o samoj zvijezdi. Ako govorimo o našem sustavu, to je naravno udaljenost bliska udaljenost Sunca od Zemlje. Ako je u pitanju sustav koji se vrti oko crvenog patuljka, zvijezde koja je manja i hladnija od našeg Sunca, to može biti i upola manja udaljenost. Ako govorimo o velikoj i vrućoj zvijezdi – nastanjivo područje može biti iza udaljenosti Marsa.
Kako tražiti ekstrasolarne planete?
Nekoliko je modela traženja ekstrasolarnih planeta – naime, osim samo iznimno i one najveće i najvruće, ne mogu se izravno vidjeti teleskopom. Na enormnim svemirskim udaljenostima ta točkica dalekog planeta je premala da bi je teleskopi mogli uhvatiti uz sjajnu zvijezdu ili čak više zvijezda nekog sustava. Planeti se zato u pravilu otkrivaju posredno.
Jedna metoda je metoda tranzita. Ukoliko planet prolazi ispred svoje zvijezde, onda će za to vrijeme prolaza svjetlost te zvijezde biti nešto slabija. Ako znamo veličinu zvijezde i postotak koliko je slabija, možemo izračunati dosta toga – metoda je neprecizna, no za početak dosta dobra. Naravno, štos vrijedi samo ako je planet u nekoj ravnini između svoje zvijezde i nas koji ga gledamo, inače ne vidimo prijelaz ispred njegove zvijezde.
Druga metoda je korištenje Doplerovog efekta (sjećamo se iz škole: zašto sirena vlaka koji dolazi ili odlazi ima drugačiju frekvenciju) – kako se planet okreće oko zvijezde, tako i sama zvijezda mijenja položaj oko centra mase cijelog sustava. Ove kretanja naprijed-natrag mogu se detektirati spektralnim linijama i izračunati da li postoji planet u tom sustavu.
Postoje i druge metode – primjerice varijacije u tranzitu mogu pokazati da postoji i drugi planet, koji se sam ne može vidjeti metodom tranzita način. Ponekad pomaže i gravitacijska leća – gravitacijsko polje jedne zvijezde služi kao leća koja pomaže da se vidi druga udalje zvijezda. Osim što potvrđuje Einsteinovu teoriju, pomaže u traženju ekstrasolarnih planeta, naravno ako imamo sreće da s sustavi „poklope“ i da možemo dovoljno dugo pratiti.
U svim tim promatranjima veliki problem je upravo ono što omogućuje život na Zemlji – naša atmosfera. Zemljina atmosfera titra i traženja ovako malih objekata je vrlo teško odraditi sa Zemlje. NASA je zato poslala specijaliziranu letjelicu u Svemir.
Kepler svemirski teleskop
Ako ne ide sa Zemlje – idemo lansirati teleskop! NASA 2009. godine lansira svemirski teleskop Kepler, dosta zanimljivu letjelicu koja među ostalim sadrži 42 CCD senzora rezolucije 2200x1024 piksela. Kepler je u vlastitoj orbiti oko Sunca, kreće se nešto sporije od Zemlje, pa mu godina traje 372 dana i postavljen je tako da se otvor teleskopa nikada ne usmjeri u Sunce – osjetljivi sustav bi od toga izgorio. Nadalje, Kepler promatra uvijek isto područje naše Galaksije. Zanimljivost: trebalo bi ih ukupno 400 da bi obuhvatili cijelo nebo.
Kepler se pokazao izvrsnim – broj pronađenih planeta gotovo eksponencijalno raste! Predviđeno je da misija traje negdje tri i pol godine – i baš 2013. NASA objavljuje kako ima sve veće probleme sa žiroskopima na Kepleru.
Kod ovakvih letjelica, veliki žiroskopi (sjetim se: žiroskop je rotirajući predmet, najčešće disk, obješen u jednom ili dva okvira koji se nalaze u posebnom nosaču, a rotacija diska proizvodi inerciju koja os rotacije diska u nedostatku nekih vanjskih smetnji zadržava usmjerenu u fiksnom pravcu u prostor) služe preciznom usmjeravanju same letjelice. Dakle, ne za navigaciju, već za stvarno usmjeravanje i stabilizaciju – raketni motori za fina podešavanja nisu praktični. A keplerovi diskovi su doživjeli boljku koju često imaju pokretni dijelovi u svemiru – vrlo teško je podmazivati osovine tamo gdje nema gravitacije.
Unatoč problemu, Kepler je, iznimnim zalaganjem inženjera, koristeći čak i usmjeravanje pomoću Sunčevog vjetra, nastavio svoju funkciju do danas, u nešto smanjenom obimu. Antenski sustavi na Zemlju i dalje šalju podatke njegovih promatranja.
Planet Kepler-452b
NASA je 23. srpnja objavila kako je napokon, na 20-tu godišnjicu pronalaska prvog ekstrasolarnog planeta, napokon pronađen planet veličine Zemlje u „nastanjivom području“. Planet se kreće oko zvijezde veličine našeg Sunca u sazviježđu Labuda, nekih 1400 svjetlosnih godina od Zemlje. Dobio je ime Kepler-452b, prema njegovom zvjezdanom sustavu - Kepler-452.
Ovaj planet je nekih 60% veći od Zemlje, nekih 5% je udaljeniji od svoje zvijezde nego što je Zemlja od Sunca i godina mu traje 385 dana. Velika je mogućnost da je u pitanju stjenoviti planet. Definitivno je u pitanju planet koji je na neki način najsličniji Zemlji od svih do sada otkrivenih. Kako je zvijezda oko kojega se nalazi slična našem Suncu, vjerojatno su mnogi već posložili u glavi oblike života slične zemaljskima – osim što bi bili nešto niži i zdepastiji – gravitacija je dvostruko veća od Zemljine.
Međutim, nije sve tako sanjalački. Planetarni sustav Kepler-452 je star. Ima 6 milijardi godina, dakle milijardu i pol je starije od našeg. Rekli smo kako je zvijezda Kepler-452 bliska našem Suncu, jednake temperature, ali je 20% svjetlija i 10% većeg promjera od našeg Sunca. U pitanju je star zvjezdani sustav, u kojemu zvijezda već emitira jače, a voda s planeta je vrlo vjerojatno već nestala. Prije možemo reći da je Kepler-452b nekada mogao podržavati život.
U najboljem slučaju – možda ima atmosferu tipa Venere i snažno izražen efekt staklenika. Naš poznati astronom i edukator, Korado Korlević kaže: "To nikako nije 'nova Zemlja'. To je, u najboljem slučaju, nova Venera. Naime, tamo je temperatura toliko velika, najvjerojatnije nije ispod 450 stupnjeva Celzijevih, tako da, ako je nešto i postojalo, to je sve mrtvo. Mi ustvari, kada pričamo o toj Zemlji 2.0, gledamo u budućnost našeg planeta. Tako će Zemlja izgledati za milijardu godina, povećat će se drastično temperatura, izgubit ćemo oceane...“
Dakle, ovo je optimistično predviđanje o Kepler-452b, jer još uopće nismo sigurni da je u pitanju stjenovit planet! Koliko je teško ovakva predviđanja raditi – pa vidimo uostalom po drugom iznimno važnom istraživanju ovog ljeta – prvim snimkama planeta Plutona u visokoj rezoluciji. Ni u najluđim snovima astronomi nisu sanjali tako geološki zanimljiv svijet. A Pluton je udaljen 4 i pol svjetlosna sata. Ovdje govorimo o planetu udaljenom 1400 svjetlosnih godina, do kojega bi sadašnjim letjelicama trebalo brat-bratu 25 milijuna godina leta…
Odrađen je velik posao
Posao koji je odrađen i koji je doveo do otkrića Planeta Kepler-452b je ogroman. Do prije par desetaka godina nitko nije ni sanjao da će tako nešto biti moguće (ako imate kakvu stariju knjigu o astronomiji – provjerite). Ovo otkriće govori da postoje planete slične Zemlji u naseljivom području, govori da je moguće da takve planete imaju tekuću vodu i da se na njima možda i razvio život.
Buduća istraživanja će zasigurno ići u smjeru pronalaženja novih sličnih planeta, a onda i prema tome da se pokušaju detektirati plinovi koji bi mogli značiti postojanje života. Planet, na kojem postoje živi organizmi, trebao bi imati u svojoj atmosferi specifične plinove i omjere plinova.
U nekoj dalekoj budućnosti, prema ovim planetima, barem onim bližim, poletjeti će robotske sonde – pogonjene novim pogonskim sustavima koje će im omogućiti dolazak do drugih planetarnih sustava u roku od par stotina godina. A ako naša civilizacija ne uništi samu sebe – jednom će tamo krenuti i višegeneracijski brodovi. Ljudska civilizacija, ako bude dovoljno pametna, prvo će se širiti unutar Sunčevog sustava, a onda i dalje – jer kao i svako dijete, civilizacija da bi opstala mora napustiti kolijevku i krenuti prema novim svjetovima.
No, to je već područje kojim se bave SF-pisci. A mi se vratimo – čemu tako dramatična tiskovna konferencija NASA-e 23. srpnja.
Važni su novci – zato je tu zvučna tiskovna
Ako ste u Americi i još naslonjeni na državni budžet – ne možete kao u Hrvatskoj očekivati da će vam novci beskonačno dolaziti. Za svoje projekte se morate izboriti, firme to rade lobiranjem, a državne agencije tako da uvjere Amerikance kako je njihov rad vrijedan i koristan. Svemirski teleskop Kepler je pri kraju korištenja, cijeli ovaj pogon traženja novih planeta treba lijepe novce kako bi nastavio raditi – stoga je potrebno uvjeriti Amerikance kako se radi velik i važan posao, kako bi Amerikanci tražili od svojih političara da taj posao podrže.
Ukratko – da biste uspješno radili svemirska istraživanja danas je potrebno znati i marketing, a najaviti usred ljeta, doba kada baš i nema vijesti Zemlju 2.0 je odličan marketinški potez. Koji bi na jesen, kada Kongres bude razgovarao o novcu za državne agencije za narednu godinu mogao donijeti koji milijunčić za ovaj projekt. Koji će možda zaista naći potencijalnu Zemlju 2.0, oko nekog drugog sunca.
Ukratko – otkriće je važno, iznimno će pomoći budućim istraživanjima, pomoći će razumijevanju razvijanja planetarnih sustava, ali nije previše spektakularno.