Postoji li još jedna Zemlja negdje u našoj galaksiji? S nedavnim lansiranjem svemirske letjelice Kepler, astronomi su sve bliži pronalasku planeta veličine Zemlje u Zemljinoj orbiti. Ali jednom kad pretraga uspije, slijedeća pitanja koja će pokrenuti istraživanje bit će: Je li taj planet useljiv? Ima li atmosferu sličnu Zemlji? Odgovor na ta pitanja neće biti lak. Ali teleskop je za zadatak bio svemirski teleskop James Webb (JWST), postavljen za planirano lansiranje u 2013. Dva istraživača nedavno su ispitala sposobnost JWST-a za karakterizaciju atmosfere hipotetičkih planeta sličnih Zemlji, i otkrili da je ovo teleskop koji bi mogli otkriti određene plinove zvane biomarkere, poput ozona i metana, za bliske svjetove veličine Zemlje. (Pogledajte naš povezani članak: Pitanja i odgovori s dr. Johnom Matherrom na JWST-u.)
Zbog svog velikog zrcala i položaja u točki L2 u svemiru, svemirski teleskop James Webb astronomima će pružiti prvu stvarnu mogućnost pronalaženja odgovora o naseljenosti obližnjih svjetova sličnih Zemlji, rekla je Lisa Kaltenegger iz Harvard-Smithsonian Centra za astrofiziku i Wesleyja Trauba iz Laboratorija za mlazni pogon. "Morat ćemo imati veliku sreću da dešifriramo atmosferu nalik zemaljskoj planeti tijekom tranzitnog događaja, tako da možemo reći da je poput Zemlje", rekao je Kaltenegger. "Za to ćemo morati dodati puno prijelaza - stotine njih, čak i za zvijezde udaljene 20 svjetlosnih godina."
"Iako je teško, bit će nevjerojatno uzbudljivo nastojanje okarakterizirati atmosferu udaljenog planeta", dodala je.
U tranzitnom događaju, udaljeni, ekstrasolarni planet prelazi ispred svoje zvijezde što se vidi sa Zemlje. Dok planet prolazi, plinovi u njegovoj atmosferi apsorbiraju maleni dio svjetlosti zvijezde, ostavljajući otiske prstiju specifične za svaki plin. Podijeljenjem zvijezde svjetlosti u dugu boju ili spektar, astronomi mogu potražiti te otiske prstiju. Kaltenegger i Traub su proučavali hoće li JWST otkriti te otiske prstiju.
Tranzitna tehnika je vrlo zahtjevna. Da je Zemlja veličine košarke, atmosfera bi bila tanka kao list papira, tako da je dobiveni signal nevjerojatno sitan. Štoviše, ova metoda funkcionira samo kad je planet ispred svoje zvijezde, a svaki tranzit traje najviše nekoliko sati.
Kaltenegger i Traub prvi su smatrali da svijet nalikuje Zemlji na orbiti oko zvijezde sunca. Da bi se iz jednog tranzita mogao prepoznati signal, zvijezda i planet morali bi biti vrlo blizu Zemlje. Jedina zvijezda nalik suncu koja je dovoljno blizu je Alpha Centauri A. Još uvijek nije pronađen takav svijet, ali tehnologija tek sada postaje sposobna otkrivati svjetove veličine Zemlje.
Studija je također razmatrala planete u orbiti oko zvijezda crvenih patuljaka. Takve zvijezde, zvane tip M, najzastupljenije su na Mliječnom putu - daleko češće od žutih, zvijezda tipa G poput Sunca. Oni su i hladniji i zatamnjeniji od Sunca, kao i manji, što olakšava pronalazak planeta nalik Zemlji koji prolazi kroz M zvijezdu.
Zemlji nalik Zemlji trebao bi orbitirati blizu crvenog patuljka da bi bio dovoljno topao za tekuću vodu. Kao rezultat toga, planet bi orbitirao brže, a svaki tranzit trajao bi nekoliko sati do samo nekoliko minuta. Ali prošlo bi više tranzita u određenoj količini vremena. Astronomi bi mogli poboljšati svoje šanse za otkrivanje atmosfere dodavanjem signala iz nekoliko tranzita, čineći crvene patuljaste zvijezde privlačnim ciljevima zbog njihovih češćih prolaza.
Zemaljski svijet koji orbitira oko zvijezde poput Sunca, podvrgavat će se 10-satnom tranzitu jednom godišnje. Akumuliranje 100 sati tranzitnih promatranja trebalo bi 10 godina. Suprotno tome, Zemlja u orbiti oko zvijezde crvenog patuljaka srednje veličine prolazila bi jednosatni tranzit jednom u 10 dana. Akumuliranje 100 sati tranzitnih promatranja trebalo bi manje od tri godine.
"Zvijezde crvenih patuljaka u blizini nude najbolju mogućnost otkrivanja biomarkera u zemaljskoj atmosferi u tranzitu", rekao je Kaltenegger.
"Naposljetku, izravno snimanje - proučavanje fotona svjetlosti sa samog planeta - može dokazati snažniju metodu karakterizacije atmosfere svjetova sličnih Zemlji od tranzitne tehnike", rekao je Traub.
Izravne studije već su korištene za izradu grubih temperaturnih karata ekstremno vrućih, džinovskih ekstrasolarnih planeta. Pomoću instrumenta nove generacije astronomi će možda moći proučavati atmosferske sastave, a ne samo temperature. Karakterizacija „blijedoplave točke“ je sljedeći korak odatle, bilo da se sabiraju stotine tranzita jednog planeta ili blokiranjem zvjezdanog svjetla i direktnom analizom svjetlosti planete.
U najboljem slučaju, Alpha Centauri A može ispasti tranzitni planet nalik na Zemlju koji još nitko nije uočio. Tada bi astronomima bila potrebna samo nekoliko tranzita da bi dešifrirali atmosferu planeta i eventualno potvrdili postojanje prve Zemlje blizanke.
Izvor: Harvard Centar za astrofiziku
