Magyar kutatók és mérnökök segítségével deríti majd fel exobolygók százainak légkörét az Ariel űrtávcső
Legalább ezer exobolygó légkörét tanulmányozza majd a hat év múlva induló európai űrtávcső, az Ariel, amelynek építésében hazai űripari cégek, tudományos munkájában pedig magyar csillagászok is részt vesznek – hangzott el kedden az Ariel Konzorcium Budapesten rendezett találkozójának kezdetére időzített sajtótájékoztatón.
1995 óta több mint 5500 olyan bolygót fedeztek fel csillagászok földi teleszkópok és űrtávcsövek segítségével, amik más csillagok körül keringenek. Az elmúlt években a műszerek fejlődésével pedig már azt is meg lehet állapítani, van-e légkör egy adott bolygó körül, és ha igen, milyen gázokból áll. A James Webb űrtávcső tavalyi beüzemelése óta több ilyen megfigyelést is végzett, köztük a Földtől 40 fényévre elhelyezkedő Trappist–1 rendszeren, ahol a hét kőzetbolygóból három a csillag lakhatósági zónájában kering.
„A James Webb űrteleszkóphoz fordulsz, ha egy nagyon halvány, nagyon gyenge jelet szeretnél vizsgálni, és mindenképpen szükséged van arra a nagy teljesítményű távcsőre. De ha az összképet szeretnéd látni és egy nagy mintát tanulmányoznál, akkor egy erre optimalizált eszközhöz kell nyúlnod, és itt jön be a képbe az Ariel” – mondta el a Qubitnek az űrtávcső tudományos munkáját irányító Giovanna Tinetti, a University College London asztrofizikai csoportjának vezetője.
„Nagyon büszke támogatói vagyunk az Ariel programnak” – mondta a sajtótájékoztatón Ferencz Orsolya, a Külgazdasági és Külügyminisztérium űrkutatásért felelős miniszteri biztosa, aki kiemelte, hogy a projektben a magyar szerepvállalás nem csak a kutatói oldalról, hanem a hazai űripar szempontjából is jelentős. Előbbit Szabó Róbert, a Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézetének vezetője koordinálja.
A kutató a sajtótájékoztatón elmondta, ahhoz, hogy jobban értsük az exobolygókat, azokat a csillagokat is alaposabban meg kell ismernünk, amelyek körül keringenek, mivel azok aktivitása jelentős hatást gyakorolhat a bolygókon uralkodó körülményekre. A CSFK igazgatója, Kiss László az Arielt a nemzetközi és magyarországi exobolygó-kutató közösség nagy kalandjaként írta le. A szakember fontos mérföldkőnek tekinti az október 24-27. között rendezett, a projekt történetének legnagyobb, 200 résztvevőt összehozó konferenciáját, amely a Konkoly Thege Miklós Csillagászati Kutatóintézet és az ELTE Gothard Asztrofizikai Obszervatóriumának közös szervezésében valósul meg.
Az egy méter átmérőjű teleszkóppal felszerelt űreszköz tudományos műszeregysége idén augusztusban sikeresen átesett a kezdeti tervezési felülvizsgálaton, így egyelőre semmi nem állja útját annak, hogy 2029-ben a még fejlesztés alatt álló Ariane–6 rakéta fedélzetén útnak induljon a Francia Guyanában található Guyana Űrközpontból. Az űrtávcső ezután négy évig üzemel majd, ami további két évvel lesz meghosszabbítható. Az Arielre 600 millió eurót biztosító Európai Űrügynökség (ESA) mellett a projektben az amerikai űrügynökség (NASA) és a kanadai űrügynökség (CSA) is részt vesz.
De hogyan méri majd az exobolygók légkörét?
Ahogy korábban Szabó a Qubitnek elmondta, az űrtávcső az exobolygók légkörén áthaladó és így annak lenyomatát szállító csillagfény spektrumát méri majd. Ez a csillagfény a teleszkóp tükréről két detektorba vetül: egy, a bolygó csillag előtti áthaladása által okozott fényességváltozást mérő többcsatornás fotométerbe, valamint egy infravörös spektrométerbe. Ahhoz, hogy az utóbbi detektor kellő érzékenységgel tudjon üzemelni, nagyon hidegen kell tartani. Ezt részben az garantálja, hogy az űreszköz a James Webbhez hasonlóan a Lagrange–2 pontban kering majd, a Földtől 1,5 millió kilométernyire, másrészt pedig az a radiátorrendszer, amit a magyar Admatis Kft. szállít be az ESA-nak.
„Az a célunk, hogy a kutatók álmait valóra váltsuk” – mondta a sajtótájékoztatón Bárczy Tamás, a cég ügyvezető igazgatója, és ehhez az Ariel esetén a különleges kialakítású méhsejtes hűtőradiátorok mellett a teleszkóp földi összeszerelése és szállítása közben használt szerkezeti elemekkel járulnak majd hozzá. Egy ilyen küldetés összetettségét szerinte jól jelzi, hogy csak a cégüknek mintegy 50 beszállítója van, és az űrbe készülő teleszkóp részegységeit Európán keresztül egyik helyről a másikra kell majd szállítani. A miskolci székhelyű Admatis eközben több más projekten is dolgozik, köztük az ESA Comet Interceptor űrszondáján, valamint a NASA és az ESA közös marsminta-visszahozatali programjának európai keringőegységén (Earth Return Orbiter).
„Van különböző szinteken, például a tudományos műszereknél, vagy az egész űrtávcsőnél némi mozgásterünk [a projekt ütemtervében], így jó esélyünk van arra, hogy időben megtörténjen a kilövés” – mondta a 2029-es indítási dátum tarthatóságára vonatkozó kérdésünkre Jean-Christophe Salvignol, az Ariel projektmenedzsere. Az ESA szakembere szerint amikor egy teljesen új űreszközt fejlesztenek ki, mindig van egy eredendő kockázat, de amennyire lehet, a fejlesztési folyamat során megpróbálják ezeket minimalizálni.
Kiegészítik egymást a James Webbel
Az elmúlt évtizedekben rengeteg exobolygót sikerült felfedezni, és soknak ezek közül az alapvető tulajdonságai – méretük, csillagtól mért távolságuk vagy pályájuk –teljesen eltér a saját Naprendszerünkben megszokottól, magyarázta a Qubitnek Tinetti. Vannak a szuperföldek, amelyek egyáltalán nem léteznek a mi Naprendszerünkben, miközben ezek a Föld és a Neptunusz mérete közé eső bolygók máshol nagyon gyakoriak. „Ez arra utal, hogy azok a mechanizmusok, amikkel a bolygók létrejönnek és fejlődnek, valószínűleg komplexebbek, mint kezdetben gondoltuk. Az a tény, hogy a Naprendszer nem feltétlenül jelent egy paradigmát, és csak egy konfiguráció a sok lehetséges közül, arra késztet minket, hogy megértsük, miért látjuk ezt a változatosságot, és hogy mi lehet annak az eredete” – mondta.
Tinetti szerint anélkül, hogy ismernénk a légkörük összetételét, nagyon nehéz megérteni ennek a változatosságnak az eredetét, mert a légköri kémia betekintést ad a vizsgált bolygók történetébe és természetébe, ami jelenleg még sok esetben ismeretlen. Az Ariel nem egy-egy kiragadott, vagy könnyen megfigyelhető exobolygót vizsgál majd, hanem egy teljes katalógusnyit. Ebben lesznek a Napnál hidegebb és melegebb, valamint fiatalabb és idősebb csillagok körül keringő bolygók, amik különböző méretűek és eltérő távolságban találhatók a csillaguktól. „Ezeknek a bolygóknak a sokféleségét szeretnénk valójában tanulmányozni, és megnézni, hogyan módosul a légkör összetétele ezeknek a paramétereknek a megváltozásával” – mondta. Azt remélik, hogy 1000 exobolygó légkörének vizsgálata fényt derít majd arra, miként keletkeztek, milyen anyagokból állnak, és hogyan érték el mai állapotukat ezek az égitestek.
A James Webb űrtávcső 6,5 méteres főtükréhez képest eltörpül az Ariel 1 méter átmérőjű teleszkópja, de Tinetti szerint a két távcső képességei jól kiegészítik egymást. Míg előbbit a legkorábbi galaxisok észlelésére építették, így elképesztően érzékenynek kell lennie, az Ariel jellemzően viszonylag közeli és fényes csillagok fényét méri majd, a NASA TESS és az ESA 2026-ban induló PLATO űrtávcsövéhez hasonlóan. „Ez azt jelenti, hogy a [James Webb űrtávcső] abszolút optimális hideg csillagok körül keringő kis méretű és alacsony hőmérsékletű bolygók megfigyelésére, így például a Trappist–1 rendszer tökéletes célpont a Webbnek” – mondta.
A kutató szerint a James Webbnél elképesztő túljelentkezés van a megfigyelésekre, így egy-egy észlelésre limitált idő jut, és valójában azokban az esetekben lehet jól kihasználni, mint a Trappist–1 esetén, ahol tényleg szükség van a különleges képességeire. De a hatalmas űrtávcső távoli galaxisok és más objektumok vizsgálata mellett nem képes több száz vagy több ezer exobolygót is mérni, amihez évekre lenne szükség.
Nem feltétlenül élet jeleit keresi majd, de így is segíthet megérteni, mely bolygók lakhatók és melyek nem
„Az Ariel legnagyobb hozzájárulása a lakhatóság kérdéséhez bizonyos értelemben az lesz, hogy képet ad majd a nem lakható bolygókról” – mondta Tinetti, aki szerint ma nagyon keveset tudunk arról, hogy milyen a standard kémiája egy bolygó légkörének, de amit eddig láttunk, arra enged következtetni, hogy a kémiai folyamatok még a főleg hidrogénből álló gázóriások esetén is meglehetősen összetettek, és a jelenlegi modelleknek számos hiányossága van. Ehhez képest a szuperföldek, amelyek légköreinek jellemzői a bolygók formálódásától, belső összetételétől és számos más tényezőtől is függenek, még komplikáltabbak.
„Ha nem értjük pontosan, hogy milyen egy élettelen bolygó standard kémiája, honnan lehetünk igazán biztosak abban, hogy egy életre utaló [biosignature] molekulát látunk?” – teszi fel a kérdést a kutató. A Gaia hipotézisről ismert James Lovelock definíciója szerint (amit a mai napig használnak a szakemberek) ha egy bolygó légköre nincs kémiai egyensúlyban, az biológiai folyamatok jele lehet. Ehhez képest Tinetti szerint már számos olyan exobolygót ismerünk, amik biztosan nem lakhatók, de légkörük nincs kémiai egyensúlyban. Ez pedig felveti annak a veszélyét, hogy normál kémiai folyamatokat az élet jeleként értelmezünk az ismereteink hiányosságai miatt.
A kutató úgy látja, ma igazán az az összkép hiányzik, ami segíthetne olyan kulcskérdésekre választ adni, mint hogy miért olyan a saját Naprendszerünk, amilyen, és miért ennyire változatosak a más csillagok körül eddig megfigyelt bolygórendszerek. Bár ezeket szerinte elképesztően bonyolult megválaszolni, azt remélik, hogy a közel ezer bolygót vizsgáló Ariel segítségével sikerül majd közelebb jutni hozzá. Az űrtávcső ezáltal közvetlen kozmikus környezetünk megértéséhez is hozzájárul majd.
A cikk eredeti változatában az szerepelt, hogy a teljes Ariel projektnek 50 beszállítója van. Valójában ez csak a magyar hozzájárulásra és az Admatis Kft-re vonatkozik. A hibáért elnézést kérünk.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
Kapcsolódó cikkek
A James Webb új eredményei alapján még korai vakációt tervezni a TRAPPIST-1 csillag bolygóira
Az exobolygók légkörének vizsgálatával a nem túl távoli jövőben felfedezhetünk egy életet hordozó bolygót
