Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Den stjerneklare nattehimmel? Den er fuld af formørkelser

En kunstners koncept viser TRAPPIST-1-planeterne, som de kan ses fra Jorden ved hjælp af et ekstremt kraftfuldt – og fiktivt – teleskop. Kredit:NASA/JPL-Caltech

Vores stjerne, solen, går af og til sammen med månen for at tilbyde os jordboere en spektakulær solformørkelse – som den, der vil være synlig for dele af USA, Mexico og Canada den 8. april.



Men derude, blandt de andre stjerner, hvor ofte kan vi se lignende formørkelser? Svaret afhænger af dit synspunkt. Bogstaveligt talt.

På Jorden opstår en total solformørkelse, når månen blokerer for solens skive set fra en del af Jordens overflade. I dette tilfælde vil "helhedens vej" være en stribe, der går tværs over landet, fra Texas til Maine.

Vi kan også se "formørkelser", der involverer Merkur og Venus, de to planeter i vores solsystem, der kredser tættere om solen end Jorden, når de passerer mellem vores teleskoper og solen (dog kun ved at bruge teleskoper med beskyttende filtre for at undgå øjenskader ). I disse sjældne begivenheder er planeterne små prikker, der krydser solens meget større skive.

Og astronomer kan på en måde "se" formørkelser blandt andre systemer af planeter, der kredser om deres moderstjerner. I dette tilfælde er formørkelsen en lille dråbe i stjernelys, da en planet set fra vores synspunkt krydser sin stjernes ansigt.

Denne krydsning, kaldet en transit, kan registreres på følsomme lyssensorer knyttet til teleskoper på Jorden og dem i rummet, såsom NASAs Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope eller TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Det er sådan, at hovedparten af ​​de mere end 5.500 bekræftede exoplaneter – planeter omkring andre stjerner – er blevet opdaget indtil videre, selvom andre metoder også bruges til at opdage exoplaneter.

"En solformørkelse er en enorm transit," sagde Allison Youngblood, viceprojektforsker for TESS ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland.

Og begge typer "transits" - uanset om de involverer solformørkelser eller exoplaneter - kan give verdensforandrende videnskab. Solformørkelsesobservationer i 1919 var med til at bevise Einsteins generelle relativitetsteori, da bøjningen af ​​en stjernes lys af solens tyngdekraft fik stjernens tilsyneladende position til at skifte – hvilket viser, at tyngdekraften får rum og tid til at krumme sig rundt om den.

Exoplanetpassager giver også langt mere end blot påvisning af fjerne planeter, sagde Youngblood.

"Planeten passerer foran stjernen og blokerer en vis mængde af stjernens lys," sagde hun. "Dykket [i stjernelys] fortæller os om planetens størrelse. Det giver os en måling af planetens radius."

Omhyggelige målinger af flere transitter kan også afsløre, hvor længe et år er på en exoplanet, og give indsigt i dens dannelse og historie. Omhyggelige målinger af flere transitter kan også give indsigt i exoplanetdannelse og historie.

En sammensætning af billeder af Venus-passagen taget af NASA's Solar Dynamics Observatory den 5. juni 2012. Billedet viser et timelapse af Venus' vej hen over solen. Kredit:NASA/Goddard/SDO

Desuden kan stjernelyset, der skinner gennem exoplanetens atmosfære under dens transit, hvis det måles ved hjælp af et instrument kaldet en spektrograf, afsløre dybere karakteristika ved selve planeten. Lyset er opdelt i et regnbue-lignende spektrum, og skiver, der mangler i spektret, kan indikere gasser i planetens atmosfære, der absorberede denne "farve" - ​​eller bølgelængde.

"At måle planeten ved mange bølgelængder fortæller os, hvilke kemikalier og hvilke molekyler der er i planetens atmosfære," sagde Youngblood.

Formørkelser er så praktisk en måde at fange information om fjerne verdener på, at videnskabsmænd har lært at skabe deres egne. I stedet for at vente på, at formørkelser opstår i naturen, kan de konstruere dem lige inde i deres teleskoper. Instrumenter kaldet koronagrafer, som først blev brugt på Jorden til at studere solens ydre atmosfære (koronaen), er nu båret ombord på flere rumteleskoper.

Når NASAs næste flagskibsrumteleskop, Nancy Grace Roman Space Telescope, opsendes i maj 2027, vil det demonstrere nye koronagrafteknologier, som aldrig har været fløjet i rummet før. Coronagraphs bruger et system af masker og filtre til at blokere lyset fra en central stjerne og afsløre det langt svagere lys fra planeter i kredsløb omkring den.

Det er selvfølgelig ikke helt så nemt, som det lyder. Uanset om de søger efter transitter eller efter direkte billeder af exoplaneter ved hjælp af en koronagraf, må astronomer kæmpe med det overvældende lys fra stjerner - en enorm teknologisk udfordring.

"En jordlignende transit foran stjerner svarer til en myg, der går foran en forlygte," sagde David Ciardi, chefforsker ved NASA Exoplanet Science Institute ved Caltech. "Sådan er lidt lys blokeret."

Vi har ikke dette problem, når vi ser solformørkelser - "vores allerførste koronagrafier," siger Ciardi. Ved et rent tilfælde dækker månen solen fuldstændigt under en formørkelse.

"En solformørkelse er som et menneske, der går foran en forlygte," sagde han.

Sådan held ville vi ikke have på andre planeter i vores solsystem.

Mars' underligt formede måner er for små til fuldt ud at blokere for solen under deres transit; og selvom formørkelser kan være spektakulære blandt de ydre planeter – for eksempel Jupiter og dens mange måner – ville de ikke matche den samlede dækning af en solformørkelse.

Vi lever tilfældigvis på et heldigt tidspunkt for eclipse viewing. For milliarder af år siden var månen langt tættere på Jorden og ville have set ud til at dværge solen under en formørkelse. Og om omkring 700 millioner år vil månen være så meget længere væk, at den ikke længere vil være i stand til at lave totale solformørkelser.

"En solformørkelse er toppen af ​​at være heldig," sagde Tripathi. "Månens størrelse og afstand gør det muligt for den fuldstændigt at blokere for solens lys. Vi er på dette perfekte tidspunkt og sted i universet til at være vidne til et så perfekt fænomen."

Leveret af NASA




Varme artikler