Czy też mógłbyś wykryć egzoksiężyc? Technologie obserwacji astronomicznych
O technologiach wspomagających astronomów co nieco słyszałam już wcześniej. Na kosmicznej edycji szczecińskich Geek Girls Carrots pan Andrzej Armiński mówił o zrobotyzowanych teleskopach. Odpowiadają one na problem ciągłego ruchu obserwowanych punktów na niebie, śledząc je w sposób zautomatyzowany, odszumiając i składając obraz obserwowanego obiektu z wielu zdjęć dla najlepszej możliwej jakości i ostrości. Pan Andrzej, w swojej prezentacji na temat AVVSO pisze:
Profesjonaliści potrzebują pomocy amatorów nie tylko do monitorowania gwiazd […], ale również do ich badania. Jest zbyt wiele gwiazd, a zbyt mało naukowców, aby zawodowi astronomowie dali radę sami prowadzić naukę o gwiazdach
Więcej ciekawych prezentacji znaleźć możecie w archiwum na stronie szczecińskiego oddziału PTMA, którego pan Andrzej jest prezesem.
Przy okazji prawdopodobnego odkrycia egzoksiężyca orbitującego wokół oddalonej od nas o 8000 lat planety Kepler-1625b i kilku towarzyszących mu uproszczonych wytłumaczeń (jak to wideo od NASA), jak do tego odkrycia doszło, postanowiłam wejść głębiej w szczegóły techniczne odkryć astronomicznych. Jak za pomocą dostępnych dla każdego danych i odpowiedniego oprogramowania może wspomóc je amator?
Co to są egzoksiężyce i co daje nam wykrycie egzoksiężyca?
Jeżeli udało wam się ominąć wszystkie newsy o egzoksiężycu Kepler-1625b-i, chociażby świetny tekst Pulsu Kosmosu, to już spieszę z wyjaśnieniem! Egzoksiężyce to po prostu księżyce spoza naszego Układu Słonecznego.
W artykule space.com z lutego 2018, kiedy to naukowcy z uniwersytetu Columbia David Kipping i Alex Teachey zabiegali dopiero o użycie teleskopu Hubble’a do dalszych badań, Nola Taylor Redd zwraca uwagę na księżyce w naszym układzie słonecznym. Mamy Europę orbitującą wokół Jowisza i Enceladus, księżyc Saturna, gdzie pod pokrywą lodową znajdują się oceany płynnej wody. Tytan z kolei, jedyny znany nam księżyc z gęstą atmosferą i zjawiskami pogodowymi, ma na powierzchni jeziora metanu i etanu, które mogłyby pozwolić na występowanie życia innego typu niż to ziemskie. Widać więc wyraźną dysproporcję między planetami a księżycami w występowaniu warunków potrzebnych do rozwoju żywych organizmów. Jedna Ziemia kontra co najmniej trzy księżyce prawie gotowe do zamieszkania!. Nowoodkryty egzoksiężyc może być zarówno potencjalnym środowiskiem życia dla ludzi, jak i habitatem nieznanej rasy kosmitów.
Badając odkryty egzoksiężyć możemy też dowiedzieć się więcej o samym procesie formowania wszechświata — czy potwierdzi się jedna z trzech teorii powstawania księżyców, które znamy (oderwanie kawałka planety przez uderzającą asteroidę, uformowanie księżyca z pyłu po powstaniu planety, złapanie przez planetę przelatującego ciała)?
Jak działają wielkie kosmiczne teleskopy?
W tej chwili teleskop Hubble’a trochę słabo działa, popsuł się jeden z trzech działających dotychczas żyroskopów. Ale będzie dobrze.
Pierwsze dane, na podstawie których naukowcy przypuścili podejrzenia, że w układzie gwiazdy Kepler-1625 może znajdować się planeta posiadająca księżyc, to ogólnodostępne obrazy z kosmicznego teleskopu Keplera, zorientowanego na poszukiwanie planet pozasłonecznych. W publikacji naukowej Kippinga i Teachey’a dotyczącej tego odkrycia, panowie piszą o metodzie simple aperture photometry (prosta fotometria aperturowa, otworowa). W tej metodzie, do obserwacji gwiazd wykorzystywana jest matryca CCD — stworzona specjalnie do obserwacji ciał niebieskich, wykorzystywana szeroko w aparatach cyfrowych. To jeden z tych kosmicznych wynalazków, z których korzystamy codziennie! Jest to układ wielu światłoczułych elementów, rejestrujących sygnał elektryczny proporcjonalny do natężenia światła w danym punkcie. Tak wykonane zdjęcia dostępne są potem w popularnym dla astronomii formacie .fit
W poradniku fotometrii aperturowej dla programu XVista znalazłam opis wykonania badania gwiazdy tą metodą. Skupiając się na danym ciele niebieskim musimy wybrać odpowiedni otwór (aperture) zawierający większość jej światła i odrobinę tła.
Następnie, przez wyznaczony okres badawczy obserwujemy ile światła (ciemniejszych pikseli) zawierają nasze otwory. Wykryte zmiany porównujemy z modelami matematycznymi dla różnych wariantów — od zakłóceń i błędów pomiarowych, do występowania planet, księżyców i innych obiektów. O modelach opowiada sam Alex Teachey w specjalnym wideo o odkryciu egzoksiężyca, do niego odsyłam wszystkich, którzy chcieliby wiedzieć więcej.
Skąd wziąć kosmiczne datasety?
Wracając do wspomnianego na początku tekstu pana Andrzeja Armińskiego — przygotował on również prezentacje pod tytułem Zostań obserwatorem AAVSO w jeden dzień, która opowiada o obserwacjach wizualnych przy użyciu lornetki lub teleskopu, od których zdaniem pana Andrzeja powinien zacząć każdy stronom-odkrywca! Pierwszym, ogólnodostępnym zbiorem danych jest więc nic innego jak nocne niebo.
Do fotometrii, czyli bardziej zaawansowanej metody, którą stosowali też odkrywcy egzoksięzyca, AAVSO dostarcza sieć zrobotyzowanych teleskopów AAVSOnet. Obrazy dostarczone przez kosmiczny teleskop Keplera — te same których użyli Kipping i Teachey do wykrycia egzoksiężyca — dostępne są na stronie MAST (Mikulski Archive for Space Telescopes), zbioru nazwanego na cześć senator polskiego pochodzenia Barbary Mikulski za jej wieloletnie wsparcie dla badań naukowych. Pliki .fit możemy przetwarzać na swoim komputerze przy użyciu np. pakietu Astropy, rozszerzenia Pythona albo programu od AAVSO VPhot.
Odpowiadając na pytanie z tytułu artykułu — jedyne co dzieli nas od wielkich odkryć astronomicznych w domu, jest czas i chęć odkrywania. W sieci znaleźć możemy zdjęcia, dane badawcze, programy i modele matematyczne opisujące kosmiczne obiekty. Chcielibyście, żebym napisała więcej, przedstawiła od technicznej strony, jak obserwować oddalone o tysiące lat świetlnych gwiazdy i odkrywać ich tajemnice za pomocą Pythona?
Dajcie znać w komentarzu!
