Formørkelser er ikke kun visuelle briller, de er kernen i videnskabelige bestræbelser på at forstå fjerne planeter

Den totale solformørkelse over Nordamerika den 8. april 2024 er en fantastisk og mindeværdig begivenhed for alle på dens vej. Men formørkelser er ikke kun værdsat for deres visuelle virkning, de er kernen i banebrydende videnskab.

Formørkelser kan fortælle os meget om fjerne planeter uden for vores solsystem - eller exoplaneter. Siden den første exoplanet blev opdaget i 1992, har astronomer opdaget mere end 5.600 verdener, der kredser om andre stjerner end solen. De har brugt en række kraftfulde teleskoper til at observere dem.

Men som med den totale solformørkelse er der stadig en afgørende rolle at spille af amatørastronomer gennem adskillige borgervidenskabelige projekter designet til at hjælpe med observationer af disse fjerne verdener.

En solformørkelse opstår, når månen passerer mellem jorden og solen. Selvom solen er 400 gange større end månen, er den også omkring 400 gange længere væk. Det er derfor, det ser ud til at have samme størrelse på vores himmel. Når en formørkelse indtræffer, blokerer månen næsten ikke solen ude og efterlader et smukt træk kaldet "corona" (latin for krone) rundt om kanten.

Noget lignende sker, når vi ser mod en fjern stjerne med en planet. Hvis alt stemmer helt rigtigt, vil exoplaneten passere mellem os og dens stjerne. Dette kaldes en transit. Men fordi planeten er meget mindre end dens stjerne, og de er meget tættere på hinanden, end de er på os, vil planeten se ud til at være mindre end stjernen og vil ikke blokere den, som det sker med en total solenergi. formørkelse.

Disse stjerner er så fjerne, selv med vores bedste teleskoper, at de fremstår som et lille lyspunkt. Når der sker en transit, bliver det lille lyspunkt en del dæmpet i et par timer og vender derefter tilbage til det normale.

Hvis exoplaneten har en atmosfære, vil noget stjernelys blive filtreret igennem den, før den når teleskopet. Stjernelyset kan opdeles i forskellige farver, som fortæller dig om, hvad der er i atmosfæren. Dette kaldes et spektrum.

Hvert element har et bestemt sæt farver, det foretrækker at absorbere og udsende. For eksempel havde ældre gadelamper en karakteristisk orange farve, som er karakteristisk for natrium - det metal, som disse lamper var fyldt med. Hvis vi deler lyset fra gadelampen i et spektrum, ville vi se natriumsignaturen.

På samme måde præger kemiske forbindelser i planetens atmosfære deres signaturer på stjernelyset, der filtreres gennem dem. Dette giver astronomer mulighed for at måle, hvad der er i atmosfæren ved at undersøge dens spektrum.

Jordens atmosfære spreder blåt lys, hvilket får himlen til at se blå ud, og det, der er tilbage, ser rødt ud. Det resterende røde lys er ansvarligt for, at solen ser rød ud, når den står op og går ned, og for "blodmåne"-effekten, hvor månen bliver orangerød under en måneformørkelse (hvor Jorden passerer mellem solen og månen). Hvis vi var på månen under sådan en begivenhed, kunne vi bruge spektrumteknikken til at måle Jordens atmosfære.

Nasas James Webb Space Telescope (JWST) og European Space Agency (Esa)'s kommende Ariel-rumteleskop er blandt de eneste instrumenter, der er følsomme nok til at detektere og måle atmosfæren på en exoplanet.

At karakterisere og sammenligne disse atmosfærer kan fortælle os meget om andre planetsystemer. Indtil 1990'erne havde vi kun ét eksempel - solsystemet. Astronomer vil også være på udkig efter "biomarkører" i atmosfæren på disse planeter.

Biomarkører er de potentielle kemiske signaturer af liv. For eksempel udgør ilt godt 20 % af Jordens atmosfære og produceres af planter. Ved at studere potentielle biomarkører i exoplanetatmosfærer kan astronomer måske blot finde beviser for fremmed liv.

Der vil sandsynligvis være debat om nogle af disse resultater, dog. Sidste år annoncerede et hold af astronomer foreløbige antydninger af et kemikalie kaldet dimethylsulfid i spektret fra en exoplanet kaldet K2-18b. På Jorden udsendes dette kemikalie af havplankton. Men mange astronomer venter på opfølgende observationer af denne planet, før de drager nogen konklusioner.

En tilbageværende udfordring omkring studiet af exoplaneter er usikkerheden i tidspunktet for formørkelserne eller transitterne. Interaktioner med andre planeter og andre effekter kan få en exoplanets kredsløb til at ændre sig over tid. Hvis en transit er forsinket, kan det lade rumfartøjer som JWST eller Ariel vente på, at det sker, hvilket spilder meget begrænset teleskopobservationstid. Hvis en transit sker tidligt, kan rumteleskopet gå glip af den helt.

Exoplanet Watch og ExoClock er borgervidenskabelige projekter, der giver medlemmer af offentligheden mulighed for at bidrage til studiet af exoplaneter. Deltagerne kan bruge små teleskoper, de har derhjemme, eller fjernstyre andre teleskoper via internettet for at observere transit og derefter behandle resultaterne på deres computere. Ved at uploade disse resultater kan de hjælpe med at holde JWST og Ariel punktlige og placere dem i en position til at foretage de observationer, der kan transformere vores forståelse af kosmos.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.