W poszukiwaniu nowej Ziemi

Niczym dzieci czekające na świąteczny prezent, astronomowie z całego świata nie mogą się doczekać, kiedy zostanie uruchomiony Gigantyczny Teleskop Magellana (GMT). Za pięć lat urządzenie to rozpocznie pracę w należącym do amerykańskiego Carnegie Institution of Washington obserwatorium astronomicznym Las Campanas, położonym na wysokości 2400 m n.p.m. w południowej części pustyni Atacama w Chile.

Obecnie obserwatorium to posiada dwuzwierciadłowy Teleskop Cassegraina o średnicy lustra 2,5 metra, za pomocą którego Carnegie Institution realizuje obserwacje supernowych. W programie tym naukowcy wspomagają się także Teleskopem Henrietty'ego Swope'a o metrowym zwierciadle. Z jego pomocą astronomowie z Carnegie Institution dostrzegli najjaśniejszą od ponad 300 lat supernową zaobserwowaną na niebie – SN 1987A w Wielkim Obłoku Magellana.

Od 1996 r. w Las Campanas działa także należący do Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego polski teleskop o średnicy zwierciadła 1,3 metra.

Zajrzeć w głąb wszechświata

W 2024 r. Obserwatorium Las Campanas stanie się jednym z najważniejszych ośrodków badawczych na świecie, kiedy zostanie umieszczony tam siedmiosegmentowy Gigantyczny Teleskop Magellana, którego każdy moduł będzie posiadał zwierciadło o średnicy 8,4 metra. Oznacza to, że będziemy mogli otrzymać obrazy odległych obiektów we wszechświecie z rozdzielczością 10 razy większą niż zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST), który 24 kwietnia 1990 r. został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Discovery. Dotychczas nie uzyskaliśmy dokładniejszych i równie dalekich obrazów odległych przestrzeni kosmosu od tych wykonanych przez HST. O klasie HST świadczy, że od czerwca 2002 do marca 2012 r. teleskop ten wykonał w zakresie światła widzialnego i podczerwieni ponad 2 tys. zdjęć niewielkiego fragmentu nieba w gwiazdozbiorze Pieca, za pomocą urządzeń Advanced Camera for Surveys i Wide Filed Camera 3. Ze zdjęć tych złożono obraz Ekstremalnie Głębokiego Pola Hubble'a, które ukazało nam 5,5 tys. galaktyk odległych od nas o 13,2 mld lat świetlnych.

Trudno sobie nawet wyobrazić, co ujrzymy, kiedy w 2024 r. uruchomiony zostanie GMT. Na każde zwierciadło tego teleskopu użyte zostanie aż 17 ton szkła, które zostanie oszlifowane z dokładnością do 20 nanometrów (jednostka oznaczająca jedną milionową milimetra). Dodatkowo GMT będzie stosował optykę adaptatywną, eliminującą wszelkie zaburzenia spowodowane drganiami skorupy ziemskiej. Stosują ją już trzy olbrzymie teleskopy naziemne o zwierciadle mającym średnicę ok. 8 metrów – Gemini-North, Keck II i zespół teleskopów VLT. Dzięki optyce adaptatywnej udało się zaobserwować najdalszą planetę spoza Układu Słonecznego oraz przeprowadzić badania gigantycznej czarnej dziury w centrum naszej galaktyki.

Nowe odległe światy

Astronomowie mają nadzieję, że Gigantyczny Teleskop Magellana posłuży przede wszystkim do wykrycia planet pozasłonecznych. Obecnie wiemy o istnieniu 3946 egzoplanet opisanych w Encyklopedii Pozasłonecznych Układów Planetarnych. NASA uznaje, że jest ich o 77 mniej.

Historia tych odkryć ciągnie się od drugiej połowy XIX wieku, kiedy niektórzy astronomowie twierdzili, że udało im się zaobserwować pierwsze egzoplanety. Nie mieli na to jednak żadnych dowodów. Ze względu na znikomą ilość światła odbijanego przez te obiekty nie udało się potwierdzić tych obserwacji.

Dopiero zauważenie ciemnego obiektu w 1981 roku, który przez krótki czas przyciemnił blask gwiazdy Beta Pictoris, uznaje się za pierwszy niepotwierdzony dowód istnienia planety znajdującej się w odległym układzie gwiezdnym. Siedem lat później podobne zjawisko miało miejsce w czasie obserwacji odległej o 44 miliony lat świetlnych od Ziemi gwiazdy Gamma Cephei. Istnienie masywnej planety okrążającej tę gwiazdę potwierdzono jednak ostatecznie dopiero 16 lat później.

9 stycznia 1992 r. prestiżowy tygodnik „Nature" ogłosił odkrycie przez prof. Aleksandra Wolszczana trzech pozasłonecznych planet odkrytych za pomocą analizy sygnałów radiowych z milisekundowego pulsara PSR 1257+12 należącego do gwiazdozbioru Panny.

Jednak pierwszej w pełni uznanej przez środowisko naukowe detekcji egzoplanety przy zastosowaniu metod dopplerowskich dokonali w 1988 r. trzej kanadyjscy astronomowie: S. Yang, B. Campbell i G. Walker. Ale także w tym przypadku wyniki ich badań zostały potwierdzone dopiero 14 lat później.

Era gigantów

Obecnie stosuje się kilka metod poszukiwania planet pozasłonecznych. Najstarszą jest stosowana od lat 60. XX wieku astrometria, polegająca na precyzyjnym pomiarze wszelkich zaburzeń grawitacyjnych wpływających na ruch obserwowanych gwiazd. Można zatem powiedzieć, że jest pośrednią metodą dedukcyjną. Podobne zadanie ma metoda mikrosoczewkowania grawitacyjnego wykorzystująca wygięcie promieni światła odległej gwiazdy wywołane przez okrążającą ją planetę. Do lutego 2017 r. tą metodą wykryto 51 gwiazd. Z kolei pomiary nieregularnych zmian blasku pulsarów, białych karłów i układów podwójnych pozwoliły na wykrycie siedmiu egzoplanet.