Väčšina z nás, čo sme zapojení do projektov Boinc, sa zúčastňuje aj na projekte SETI@home. Motivácia je jasná – tušíme, alebo prinajmenšom dúfame, že nie sme vo vesmíre sami. A sedieť len tak so založenými rukami a čakať kým sem niekto príde určite nie je tá najsprávnejšia možnosť ako nájsť mimozemskú civilizáciu. Ovšem napriek tomu sa určite veľa z vás aspoň raz zamyslelo nad tým, či robíme naozaj maximum čo sa dá. Nie je čakanie na signál od mimozemšťanov predsa len stále príliš pasívna metóda? Nemôžme sa pokúsiť o niečo aktívnejšie, nespoliehať sa len na to, že sa nám niekto ozve? Veď SETI v jeho súčasnej podobe je tak trochu hľadanie naslepo – ihla v kope sena – nedalo by sa napr. nejakým spôsobom ohraničiť skúmanú oblasť oblohy, aby sme ju nemuseli “scanovať” celú?
Mám pre vás dobrú správu – áno, môžme urobiť aj viac. Môžme sa pokúsiť nájsť mimozemský život a teda prípadne aj civilizáciu priamejšie – aktívnym hľadaním, nielen pasívnym čakaním na signál. Dokonca takáto snaha má už aj názov – Darwin a TPF.
Povedzme si teda pár slov k týmto novým plánom.
Aký bol prvotný impulz?
Život vo forme ako ho poznáme je napriek svojej prispôsobivosti viazaný z vesmírneho pohľadu na pomerne úzko ohraničené podmienky. Môže existovať na Zemi, ale na iných objektoch v Slnečnej sústave sú podmienky pre jeho rozvoj značne obmedzené, minimálne ak hovoríme o možnosti inteligentného života (bakteriálny život je oveľa prispôsobivejší – stačí sa pozrieť na najnovšie objavy baktérii žijúcich vo vode-kyseline s pH=1, zásaditej vode s pH=12,8 , alebo baktérie, ktoré ožili po vyše 30 tisícoch rokoch v arktickom permafroste – pozri niektoré príspevky na tomto webe vo fóre v topicu “Pokroky vo výskume vesmíru”). Nádej na existenciu má život podľa posledných výskumov jedine na Marse, Jupiterovom mesiaci Europa, a možno na Saturnovom mesiaci Titan. V každom prípade však je isté, že viac ako bakteriálnu formu takýto život (ak sa vôbec vyvinul) nemohol dosiahnuť. Neznámu planétu v našej Slnečnej sústave však už nemáme (aspoň nie v “zóne života”, čiže vo vhodnej vzdialenosti od Slnka). Takže – ak chceme nájsť život, ktorý sa vyvinul ďalej ako len po bakteriálne štádium, musíme sa pozrieť po planétach mimo našej Slnečnej sústavy. Lenže – s tým sú spojené obrovské technické problémy. V prvom rade – to asi ani netreba zvlášť zdôrazňovať - aj najbližšie hviezdy sú nepredstaviteľne ďaleko. Ak by sme vytvorili model najbližšieho hviezdneho okolia, kde Zem by bola od Slnka vzdialená jeden meter, tak najbližšia hviezda (Proxima Centauri) by bola v tejto mierke vzdialená asi 250 kilometrov. A to je len najbližšia hviezda. Viete si predstaviť aká úloha čaká astronómov, aby dokázali v takejto vzdialenosti nájsť kúsoček hmoty – planétu? Ako by to nestačilo, treba si uvedomiť, že väčšina planét (okrem medzihviezdnych mŕtvych bludných planét vyvrhnutých od svojej hviezdy gravitačnými “kopancami” od blízkych hviezd a inými poruchami) sa nachádza v tesnej blízkosti svojej materskej hviezdy. Tá ju prevyšuje svojou jasnosťou (keďže planéty sami o sebe nesvietia) približne miliardukrát. Takže – úloha znie takto: nájdite svätojánsku mušku vo vzdialenosti 250 km a viac, ktorá poletuje jeden meter od halogénového leteckého reflektoru namiereného priamo na vás. Ťažký oriešok,však?
Napriek tomu, posledné roky sme svedkami neuveriteľného pokroku pozorovateľskej astronómie a technických vymožeností, ako sú napr. nové vedecké družice alebo tzv. “inteligentná optika”. Tá dokáže eliminovať vplyv turbulencie atmosféry spôsobenej teplotou – určite ste už videli ako sa v lete rozhorúčený vzduch nad cestou chveje – vďaka zrkadlu zloženému z viacerých segmentov zosynchronizovaných počítačom, ktoré dokážu v reálnom čase meniť svoju polohu a tým kompenzovať turbulenciu atmosféry. Čiastočne aj vďaka tomu sa podarilo otvoriť novú kapitolu astronómie – objavy extrasolárnych planét (čiže planét mimo slnečnej sústavy)! A nielen to – počet objavov prudko narastá a napr. k 4. marcu 2005 je známych už 152 extrasolárnych planét! Má to však stále jeden háčik – zatiaľ sme schopní objaviť “len” planéty, ktoré majú najmenej veľkosť Jupitera alebo len o niečo menšie. To na objavenie života nie je zrovna najlepšia perspektíva. Na to, aby sme pochopili, prečo nemôžme zatiaľ pozorovať planéty zemského typu sa musíme pozrieť na používané metódy. Existuje ich viacero, popíšme si stručne najdôležitejšie z nich:
-
Meranie radiálnej rýchlosti. Radiálna rýchlosť je jednoducho rýchlosť pohybu hviezdy voči nám ako pozorovateľom. Ak okolo hviezdy obieha planéta, napriek tomu, že je veľmi malá, hviezdou periodicky takmer nebadateľne pohybuje, vychyľuje ju. Hviezda sa teda periodicky (s periódou rovnou obežnej dráhe planéty okolo hviezdy) k nám približuje a opäť vzďaľuje. Môžeme to zistiť vďaka tzv. Dopplerovmu javu – je to presne ten istý jav, ktorý spôsobuje, že napr. prichádzajúca siréna má vyšší tón zvuku ako odchádzajúca. Takýto “posun tónu” sa dá zistiť aj u svetla prichádzajúceho od hviezdy, a teda môžeme takto nepriamo odhaliť neviditeľnú planétu okolo hviezdy, a zistiť jej obežnú periódu a približnú hmotnosť.
Obr. 1: Na obrázku vidíme ilustračne znázornený posun vlnovej dĺžky svetla v prípade hviezdy, ktorá sa k nám periodicky približuje (svetlo “zmodrieva”) a opäť vzďaluje (svetlo “zčervenieva”) vďaka gravitačnému pôsobeniu planéty, ktorá okolo nej obieha. Analýzou svetla hviezdy môžme veľmi účinne odhaliť takýto pohyb. -
Astrometria. Nejde o nič iné ako o presné meranie polohy hviezdy oproti ostatným hviezdam na oblohe. Môžme tak odhaliť – rovnako ako pri meraní radiálnej rýchlosti – periodickú zmenu polohy hviezdy na oblohe, spôsobenú obiehajúcou planétou.
Obr. 2: Tento obrázok nám ukazuje ako by vyzerali výchylky polohy nášho Slnka spôsobené obiehaním Jupiteru, merané zo vzdialenosti 33 svetelných rokov. Keby sme my boli na tej 33 svetelných rokov vzdialenej planéte, už s terajšou technológiou by sme vedeli, že hviezda “Slnko” má minimálne jednu obežnicu veľkosti Jupitera. S chystanými projektami by sme vedeli odhaliť už aj samotnú Zem aj zloženie jej atmosféry. -
Tranzitná metóda. Je to jednoduchá metóda, využívajúca to, že planéta pri svojom obehu môže (ak leží približne v jednej rovine so Zemou) prejsť popred hviezdu, a na istý čas ju teda mierne zatieniť. Samozrejme pokles jasnosti hviezdy je minimálny, ale – merateľný. Opäť z tohto dokážeme zistiť obežnú dobu planéty a jej približnú veľkosť.
Obr. 3: Ak planéta počas svojho obehu prechádza z nášho pohľadu popred materskú hviezdy, dá sa objaviť pomocou poklesu jasnosti (brightness) hviezdy. -
Optické pozorovanie. Toto je najťažšia možnosť – priamo opticky planétu pozorovať. Je to nesmierne náročné, ale – práve pred pár mesiacmi sa podarilo takýmto spôsobom pozorovať jednu planétu. Princíp je jednoduchý – hviezda sa jednoducho zakryje malým tienidlom, ktoré odcloní svetlo hviezdy, ktorá nás oslňuje a prežaruje planétu. Potom máme oveľa lepšiu šancu, že spozorujeme aj slabé svetlo planéty. Napriek jednoduchému princípu realizácia je veľmi ťažký oriešok.
Pred pätnástimi rokmi bolo nemysliteľné, aby sa ktorákoľvek z uvedených metód použila. Nedokázali sme dostatočne presne merať ani radiálne rýchlosti, ani pokles jasnosti hviezdy, ani ich polohu, nieto ešte opticky ich pozorovať. A dnes – máme dokázaných existenciu 152 cudzích planét Jupiterovho typu, a každý mesiac pribúdajú nové!
Ibaže, Jupiter ako vieme nie je zrovna vhodným nosičom života. A preto astronómovia a všetci nadšenci chcú viac – chcú planéty pozemského typu. Na to však zatiaľ presnosti našich súčasných prístrojov nestačia.
Obr. 4: Toto je výber z doteraz známich 152 planét. V podstate sa všetko jedná o planéty typu Jupiter, ktoré nie sú najvhodnejšími nositeľmi života (i keď je tu ešte možnosť, že život by mohol byť na mesiaoch obiehajúcich takéto planéty). Zvyšných niekoľko planét veľkosti Zeme, ktoré sme už objavili, boli odhalené inými metódami, avšak obiehajú neutrónovú hviezdu a teda sa jednoznačne jedná o kusy mŕtvych skál, ktoré skondenzovali po výbuchu supernovy okolo novovytvorenej neutrónovej hviezdy. Z hľadiska hľadania života nemajú pre nás takéto planéty žiadnu cenu. (malá perlička – po výbuchu supernovy sa nachádza v okolí neutrónovej hviezdy obrovské množstvo uhlíka (vytvoreného pri jej výbuchu). Planéty obiehajúce okolo takejto hviezdy sú zložené prevažne z uhlíka pod veľkým tlakom, čiže inými slovami – asi už tušíte – tieto planéty sú takmer celé z diamantu…)
Avšak - mám ďalšiu dobrú správu pre všetkých SETI priaznivcov - nedávno NASA vyhlásila nájdenie mimozemského života za jednu zo svojich hlavných priorít! A ESA (Európska vesmírna agentúra) ju nasleduje.
Takže – ľudstvo – ide sa na to! Ako?
Ako na to?
Začnime pri ESA – jej projekt na nájdenie mimozemského života a planét pozemského typu sa volá príhodne - Darwin. Charles Darwin bol určite veľmi dôvtipný človek, ktorý posunul poznanie života výrazne dopredu (aj keď sa v detailoch mohol mýliť). ESA pomenovala po ňom projekt, ktorý rovnako, ak nie ešte viac, môže posunúť naše znalosti života, tentoraz však až za hranice našej planéty.
Skôr než si ukážeme ako bude projekt vyzerať, treba stručne ozrejmiť jeho princíp. Určite každý vie, že čím väčší je ďalekohľad, tým viac toho vidíme. Lenže čo presne znamená veľký ďalekohľad? Má byť dlhý, alebo široký? (Aby bol bystrozraký…) Pre “silu” ďalekohľadu je dôležitá najmä jedna vec – priemer objektívu. Čím väčší priemer, tým ďalekohľad vidí slabšie a slabšie objekty, pretože dokáže zhromaždiť viac svetla, a súčasne má aj tým väčšiu tzv. rozlišovaciu schopnosť – čiže tým lepšie dokáže od seba navzájom odlíšiť dva blízke objekty. Nebudem vás tu zdržiavať prehľadom ďalekohľadov a ich vývoja (mimochodom veľmi zaujímavá problematika, kedysi astronómovia postavili naozajstné opachy dlhé dvesto metrov, cez ktoré však potom nič nevideli :-), povedzme si len to čo je pre nás teraz dôležité – dnešné ďalekohľady s priemerom objektívu niekoľko metrov sú už schopné zhromaždiť svetlo aj od takých slabých objektov ako sú planéty okolo iných hviezd. Problémom je, že priemer ich objektívov však ešte nie je dostatočný aj na to, aby ich zároveň aj odlíšili od samotnej hviezdy. Čiže – priemer ďalekohľadov už stačí na zhromaždenie dostatku svetla, ale zároveň je ešte príliš malý na dosiahnutie dostatočnej rozlišovacej schopnosti. Ako to vyriešiť? Našťastie, optika nám ponúka prefíkané riešenie – keďže dosah (zhromažďovanie svetla) ďalekohľadu je dostatočný, nepotrebujeme už zväčšovať zbernú plochu ďalekohľadov. Potrebujeme len zväčšiť rozlišovaciu schopnosť. Finta spočíva v tom, že prírodu “oklameme” tak, že použijeme ďalekohľady dva (alebo aj viac) – blízko seba a počítačom zosynchronizované. Ak budú takéto ďalekohľady od seba vzdialené napr. 30 metrov, dosiahneme tým to, že za lacný peniaz získame ďalekohľad s rozlišovacou schopnosťou porovnateľnou s oveľa väčším ďalekohľadom s priemerom objektívu tých 30 metrov! Vynikajúca vec, a už je aj odskúšaná, funguje to! Volá sa to interferometer. Na odfiltrovanie nežiadúceho svetla hviezdy sa potom môže použiť viacero metód, jedna z najlepších je posun fázy svetla (keďže svetlo je vlna, tak keď zložíte dve posunuté vlny, vlna sa stratí).
Príroda však vie byť riadne tvrdohlavá, a pripravila nám ešte jednu prekážku – keďže planéty pozemského typu maju nízku teplotu, vyžarujú len tepelné žiarenie (inými slovami infračervené vlny). Tie však cez našu atmosféru nedokážu účinne prejsť, a preto ich na Zemi nemôžeme pozorovať. Čiže z povrchu Zeme nemôžeme pozorovať ani extrasolárne planéty. Riešenie už asi tušíte – dajme predsa teda ten ďalekohľad do vesmíru! Áno, presne to chystá aj ESA. Darwin bude vo vesmíre.
Obežná dráha Zeme je však nevhodná (príroda sa zjavne stále drží hesla - “per aspera ad astra” – cez prekážky k hviezdam), pretože ďalekohľad citlivý na potrebné infračervené svetlo z cudzích planét by príliš trpel zmenami toku slnečného svetla (napr. deň-noc) počas jeho obehu okolo Zeme. Preto – dajme ho ďalej! Nech obieha okolo Slnka, tam bude stabilný. Lenže musí zároveň byť v dosahu Zeme kvôli prenosu údajov a riadiacim signálom pre korekcie dráhy. Najvhodnejšie riešenie – tzv. Lagrangeov bod sústavy Zem-Slnko. Je to bod vo vesmíre, kde sa približne rušia gravitačné vplyvy týchto dvoch nebeských telies, a teda akýkoľvek predmet v tomto bode (napr. sonda) tak akoby “pláva”, a len s minimálnymi korekciami sa udrží stabilne na dráhe v neustále rovnakej vzdialenosti od Zeme aj od Slnka. Veľmi výhodná vec. Týchto bodov je viacero, najvýhodnejší leží asi 1.5 milióna kilometrov od Zeme. A práve tam sa chystá vyslať ESA Darwina.
Darwin bude zložený až zo šiestich identických infračervených ďalekohľadov s priemerom minimálne 1.5 metra, jedného spoločného riadiaceho satelitu v tvare šesťuholníka, ktorý bude kombinovať signál zo všetkých šiestich ďalekohľadov (preto je to interferometer), a ďalší satelit v tvare kocky, ktorá bude zabezpečovať prenos údajov na Zem. Tento projekt je momentáne vo vývoji. Celý systém by mal byť vypustený do vesmíru raketou Arianne v roku 2014. Od štartu potrvá približne 100 až 200 dní kým sa dostane k Lagrangovmu bodu (presná dĺžka závisí od konkrétne zvolenej letovej dráhy).
Musíme si ešte povedať jednu dôležitú vec – to, že nájdeme planéty veľkosti Zeme ešte zďaleka samozrejme neznamená , že na nich musí byť život. Ako na diaľku rozlíšiť planétu veľkosti Zeme od naozajstnej planéty pozemského typu, čiže s kyslíkom v atmosfére, vodou, a ďalsími prejavmi života? Aj tu nám našťastie fyzika dáva do ruky mocný nástroj – analýzu svetla z planéty. Ak dokážeme pozorovať svetlo planéty, dokážeme v ňom (v jeho spektre) nájsť stopy po vode, kyslíku (resp. ozóne), CO2, metáne a ďalších prvkov indikujúcich možnú prítomnosť života. Čiže na diaľku môžeme zistiť hneď aj zloženie atmosféry takejto planéty!
A čo NASA?
Aj druhý svetový kolos vo výskume vesmíru - NASA - má pripravený svoj vlastný projekt na hľadanie extrasolárnych planét pozemského typu. Jeho názov je Terrestrial Planet Finder – TPF (hľadač planét pozemského typu). V skutočnosti je ešte komplexnejší ako projekt ESA, označuje v podstate dve nezávislé misie. Jedna z nich je podobná tej európskej. Je názov je TPF I a jedná sa takisto o interferometer zložený tentokrát zo štyroch ďalekohľadov umiestnených vo vesmíre. Vypustené majú byť približne v roku 2020, a keďže sa podobajú európskemu projektu, nebudem ich tu už bližšie rozoberať.
Druhý projekt – TPF C – bude pracovať nie v infračervenej oblasti elektromagnetických vĺn, ale v oblasti viditeľného svetla. Nebude to interferometer, ale koronograf – je to ten princíp, ktorý som už spomenul – svetlo hviezdy sa zatieni nepatrným diskom, a s dostatočne citlivým ďalekohľadom potom môžme pozorovať aj samotné planéty. Vypustenie tohto prístroja sa plánuje na rok 2015, čiže o niečo skôr ako TPF I. Pôjde o ďalekohľad s priemerom eliptického zrkadla približne 3.5 x 8 metrov. Vynikajúcim spôsobom doplní údaje z interferometra Darwin a neskôr TPF I.
Netreba zabúdať, že všetky spomenuté prístroje vďaka svojim revolučným parametrom budú schopné uskutočniť prevratné objavy nielen pri hľadaní vzdialených Zemí, ale aj v iných oblastiach astrofyziky – lepšie vysvetlenie vzniku a vývoja planet z prachovoplynových diskov okolo mladých hviezd (ktoré sa budú dať vynikajúco pozorovať), štúdium tmavej hmoty, extrémne vzdialených galaxií deformovaných gravitačnými efektami a mnoho iných zaujímavých vecí, ktoré sa však netýkajú mimozemského života a preto ich v tomto článku nebudem rozoberať.
Súčasný vývoj udalostí naznačuje, že ESA a NASA nakoniec pravdepodobne spoja svoje sily a uvedené projekty budú navzájom spolupracovať, čo môže celej veci len prospieť. Rovnako ako záujem, ktorý prejavili napr. Japonsko a India na účasti v týchto projektoch. Jedinou negatívnou správou je skutočnosť, že zameranie NASA na pilotované misie na Mesiac a Mars môžu spôsobiť posun projetu TPF na neurčito, čo by paradoxne oddialilo objav obývateľných planét vo vesmíre.
Aký to môže mať súvis so SETI@home?
Dobre, poviete si, je to zaujímavé, ale čo v tomto môže pomôcť SETI? Je už asi zjavné, že projekty ako TPF a Darwin nám pomôžu extrémne znížiť rozsah “náhodnosti”, s akou doteraz signály od možných mimozemských civilizácii hľadáme. Zmena pre SETI teda bude výrazná - nebudeme už musieť hľadať signály len tak naslepo v celom vesmíre, ale sa sústredíme na niekoľko desiatok či možno stovák vybraných planet pozemského typu, ktoré objavíme a ktoré budú mať v spektre prejavy prítomnosti kyslíka, CO2, metánu a podobne. Budeme môcť analyzovať nielen frekvencie vodíka (tak ako to robí SETI v súčasnosti) ale budeme môcť analyzovať oveľa viac frekvencií (veď ani rádiá a televízie na Zemi nevysielajú na jednej prípadne len zopár frekvenciách). Bude to prevratná zmena – konečne budeme môcť zaostriť naše hľadanie na konkrétne ciele! Dokonca sa už nebudeme musiť spoliehať len na to, že mimozemské civilizácie nám budú vedome posielať signál – budeme schopní odhaliť aj iné signály, ako napr. z ich bežnej telekomunikácie v rámci civilizácie (ak takú ešte budú používať). Veď aj naša Zem vysiela do vesmíru asi tisíkrát viac rádiového žiarenia (vďaka vysielaniu televízie, rádií a podobne) ako by mala, keby ľudstvo neexistovalo. Ak nejaká cudzia civilizácia má projekty typu TPF alebo Darwin, tak už s vysokou pravdepodobnosťou našu Zem našla, pozreli sa na nás následne s rádioteleskopmi, zistili zvýšenú aktivitu rádiového vyžarovania – a už o nás vedia, aj keď sme im nič úmyselne nevysielali. Tak isto sa aj my môžme možno už o desať rokov dozvedieť o niekom inom, minimálne približne v našom štádiu technického vývoja… Navyše, po prvých objavoch planét pozemského typu (čo je len otázka času) sa vybudujú ďalšie podobné projekty s ešte väčšími ďalekohľadmi, ktoré budú môcť objaviť planéty pozemského typu v ešte väčších vzdialenostiach od Slnka, a skôr či neskôr – z toho množstva planét – sa z jednej určite podarí zachytiť signál, na ktorý zatiaľ všetci márne čakáme (jedine žeby mimozemšťania vôbec neexistovali, čo je však už aj z chladnej štatistiky vysoko nepravdepodobné).
Navyše, aj samotné SETI sa vyvíja – buduje sa nova sústava rádioteleskopov určená prioritne pre SETI – Allen Telescope Array, ktoré je pomenované podľa svojho hlavného sponzora Paula Allena (spoluzakladateľa Microsoftu, ktorý venoval aj 20 miliónov dolárov na nedávno uskutočnený prvý súkromný balistický let do vesmíru). Bude zložená z 350 šesťmetrových parabol. A práve v roku 2015 sa má spustiť do prevádzky ešte väčší projekt – SKA (Square Kilometer Array) – bude to sústava 4400 parabol s priemerom 12 metrov, ktoré dohromady budú mať výkon ako teleskop s priemerom 800 metrov. S tým sa už veru dá nájsť všeličo, oveľa viac ako so v súčasnosti používaným 305 metrovým rádioteleskopom v Arecibo.
Žijeme vo vzrušujúcej dobe, keď veda a naše poznanie vesmíru neuveriteľne napreduje. Pred necelým storočím sme ešte ani nevedeli, prečo hviezdy svietia (z termojadrovej fúzie), a za necelých desať rokov už pravdepodobne budeme poznať pozemské planéty okolo cudzích hviezd, ktoré budú mať kyslík, vodu, CO2 a metán v atmosfére, presne ako naša Zem, a budeme môcť cielene analyzovať ich eletromagnetické vyžarovanie! Úžasné, nie? Preto zostaňme verní aj SETI, pretože ju podľa všetkého čaká skvelá budúcnosť.
Tých, ktorým sa nechce čakať až do roku 2015, môžem povzbudiť tým, že aj skôr sa chystajú nové projekty súvisiace s hľadaním planét, i keď nedosahujúce parametrov spomínaných dvoch, v každom prípade však veľmi zaujímavých (je ním napr. projekt Kepler). Ovšem nás – Boinc ľudí – bude zaujímať najmä projekt PlanetQuest (prepojený aj s práve spomenutým Keplerom), ktorý sa pripravuje a má sa spustiť v roku 2006 (alfa a beta verzia pravdepodobne už tento rok). Pôjde o spracovanie dát z pozemských observatórií, pričom sa budú analyzovať zmeny jasnosti hviezd spôsobených napr. prechodom planét popred hviezdny disk (už spomínaná tranzitná metóda). Uvažuje sa dokonca o tom, že ak práve váš počítač v spracovaných jednotkách zaregistruje novú planétu – bude pomenovaná podľa vás ako objaviteľovi! A to by celkom stálo za to, nie?
Obrázky sú vlastníctvom NASA a ESA.
- Ak chcete pridať komentáre, tak sa musíte prihlásiť
- prečítané 15416x