Milyen módszerrel lehet kimutatni az életet egy földhöz hasonló bolygón?

Egy korábbi kérdésnél kicsit számolgattunk a felbontással, illetve hogy a mai és jövőbeli távcsövek várhatóan mire lesznek képesek, illetve eljátszadoztunk a gondolattal, hogy mire lehetnének (avagy pont, hogy nem lesznek) képesek. Bemásolom ide,mert nyilván nem találtad meg. A hozzászólással leírtam ilyen nehézségekkel fogunk várhatóan szembesülni, és Könnyen belátható, hogy az optikai megfigyelés helyett valami mást kell kitalálni, ha komoly eredményt szeretnénk ...

" ... a HST felbontóképessége 0,014 ívmásodperc. Ez a felbontás a Hold távolságában 27 m nagyságrendű, míg a Nap távolságában 10500 m körüli. Legyen a legközelebbi bolygónk 4,3 fényévre. Ebből a távolságból a HST felbontása 2.87 millió km nagyságrendű. Ez ugye megfelel nagyjából a Nap kétszeres átmérőjének.

Publikálták még az OWL távcső terveit, nézzük meg ezzel mit várhatnánk. Az átmérő már nagyon nagy (100m körüli) és a felbontása 0.0005 ívmásodperc. Mit is jelent ez?

Nos. A Hold távolságában ez 93 cm körüli felbontás, a Nap távolságában 360 m körüli, míg az előbb említett képzeletbeli ponton (4,3 fényévnyire) 98800 km. Ez még mindig a Föld átmérőjének kb. nyolcszorosa !

Tudunk-e még felbontás növelni még? Van-e értelme? Na igen ...

Elméletileg lehet felbontást növelni, hiszen "csak" az átmérőt kell növelni, aminek egyenes következménye a felbontás növekedése.

Másik lehetséges megoldás lenne az egymástól messzebb elhelyezett, egy irányba néző összehangolt távcsövek alkalmazása. Ilyenkor a felbontóképességet a távcsövek egymástól való távolsága határozza meg. Magyarul két egymástól 10 Km távolságra lévő mondjuk 100m ármérőjű távcső felbontásban tudhatja azt, amit egyetlen 10km átmérőjű távcső tudna. Nézzük meg ez mit jelent felbontásban. Egy elméleti képlet alapján tudjuk, hogy a távcsövek felbontása f(b)= 0.04/D(m) Ezek alapján egy 10km átmérőjű műszer (vagy ezzel egyenértékű összehangolt távcsövek) felbontása 0.000004 ívmásodperc lenne. Ez a Hold távolságában kb. 9mm, a Nap távolságában : 3,5 m körüli és a feltételezett távoli bolygó távolságában 950 km körüli részletek megkülönböztethetőségét jelentené.

Igen ám, de nem beszéltünk még a megfigyelés nehézségeiről!

A mai legnagyobb tükrös távcső 10m körüli, amiről beszélünk, az ennek mintegy tízszerese volna! Tehát a két 100 m tükörátmérőjű műszeregyüttes Föld körüli pályára állítása, avagy ottani összeépítése se egyszerű dolog. Aztán ezt a két műszert illik tudni egy pontra irányítani ( ne feledjük a felbontás 4 milliomod ívmásodperc, azaz az egy foknak a 900 milliomod része. Ez kisebb szög, mint ami alatt egy hidrogén atom látszódik 1m távolságról !!!) De tegyük fel, pályán van a két távcső, össze is van hangolva.

Vajon van-e még valami amit nem vettünk figyelembe. Hmmm ...

Tudjuk hogy a Földi telepítésű távcsövek felbontását, nagyítását lekorlátozza a légkör remegéséből, egyenlőtlen hőmérsékletéből adódó légmozgások. Ezeket ugyan többé kevésbé kompenzálják az adaptív optikák, de azért teljesen kizárni nem lehet a hatásukat. Minden okunk megvan feltételezni, hogy a jövő nagy nagyítású optikai távcsöveit egy ehhez hasonló jelenség korlátozni fogja. Ezt ott, és akkor a világűrben előforduló ha még annyira is ritka gáz, por, stb., egyenetlen eloszlása, áramlása kavargása fogja okozni. Hogy ezen jelenség mennyire erőteljesen fog jelentkezni, ma még nem tudjuk pontosan, de az bizonyos, hogy korlátozni fog, és az is biztos, hogy ennek a kiküszöbölése (érthető okokból kifolyólag) korántsem lesz olyan egyszerű dolog, mint a Földi távcsövek esetében.

És aztán van még egy "apró" másik probléma. Ugyanis a megfigyelt objektumok mozognak is. Ez nem annyira gond pl. egy fényévek százaira lévő csillag relatíve kis nagyítású megfigyelése esetében, de nagyon komoly problémát jelenthet egy óriási nagyítású rendszeren! Képzeljük csak el, van egy nagyon komoly rendszerünk. nagyobb mint az összes eddigi űrbe juttatott dolog együttesen. Ezt egyenletesen kell egy pályán tartani. Már az olyan gravitációs hatásokat is kompenzálni kell, mint a Hold árapály hatása (!) És akkor mindezek tetejébe a felbontással összemérhető mértékben tudnunk kell követni egy olyan objektumot, aminek a pályáját jelenleg még csak nem is ismerjük (egy kör 360°, tehát ennek a 360-ad része az egy fok, aminél még mindig 4 milliószor kisebb mozgást kell tudni produkálni egy ilyen monstrumnál, pontosabban kettőnél, esetleg többnél, együttesen, éspedig szinkronban ...)

Nem szabad továbbá azt elfelejtenünk, hogy itt több optika összehangolásáról beszélünk. Mert az ugyan igaz, hogy a felbontás megfelel egyetlen olyan távcsőével aminek az optikája az alkalmazott komponensek távolságának felel meg. De ez sajnos nem igaz a fénygyűjtő képességgel. Könnyen belátható, hogy egy 10km átmérőjű tükör fénygyűjtő képessége 4-5 nagyságrenddel felette van a kettő vagy akár több komponensből álló helyettesítő rendszerének. Ez nem is gond nagy fényerejű megfigyelt objektumoknál (csillag, kvazár, galaxis), de egy bolygónál már biztosan igencsak számít ...

Tehát van egy egész jó tervünk, amivel (egy különben ma létező elképzelésre építve) létre tudnánk hozni egy olyan rendszert, amivel esetleg egy 4.3 fényévnyire lévő térséget képesek lehetünk 1000 km-nél jobb felbontással megfigyelni.

Azt hiszem, ezek alapján könnyen belátható, hogy ezen gondok leküzdése, és ilyen jellegű eredmények elérése sajnos nem a mai, de még csak nem is az elkövetkezendő pár évtized tudósainak gondja lesz.

És ez még csak egy legközelebbi csillag feltételezett bolygóinak viszonylagos megfigyelése lenne ..."

eddig az idézet.

Szóval ez alapján belátható, hogy ez nem is annyira technikai kérdés, hiszen ilyen pontossággal szabályozható mechanikai szerkezet, már csak a felépítés sajátosságai miatt is elképzelhetetlenül nehéz. Megkockáztatom, nem is lehetséges. Így nagy valószínűséggel egy távoli bolygó ilyen felbontású, közvetlen optikai megfigyeléséről le kell mondanunk ...

maci

Ugyan kicsit regi a kerdes, de hatha valakit erdekel. Az a lenyeg, hogy a kimutatas elvileg nem lehetetlen. Ha a foldhoz hasonlo bolygorol van szo, aminek legkore van, es meg lehet figyeli, amint a bolygo elhalad a csillag elott, akkor eszlelni lehet a csillag fenyenek valtozasabol.

Nyilvan nem arrol van szo, hogy "latjuk" a csillag elott elhalado bolygot. (Igazabol meg a legkozelebbi csillagot sem tudjuk felbontani a lathato tartomanyban! Minden csillagot csak egy pontnak latunk meg a legjobb muszerekkel is!) Szoval, amikor a bolygo elhalad a csillag elott annak lathato fenyessege lecsokken, a csillagfenyt gondosan detektalva kapjuk az ugynevezett tranzit gorbet. A tranzitgorbe alakjabol nagyon sok minden mellett lehet kovetkeztetni a legkor osszetetelere: Amikor a bolygo belep a csillag ele a legkor a csillagfenybol nem mindent nyel el, hanem csak bizonyos komponenseket a legkor oszetetelenek megfeleloen. A legkor osszetetelebol vszont arra kovetkeztethetunk, hogy esetleg elet van a bolygon: nagy O2 tartalom, szerves molekulak jelenlete.

Ez nem sci-fi. Ez kb rutin. A modszereket meg csiszolni kell, hogy a csillagtol tavoli, kis bolygokat is fel tudjuk oldani, de nem lehetetlen! (talaltak is fold tipusu exobolygot!) A kepler urtavcso eppen ezeket vizsgalja, es eddig tobb, mint 1000 exobolygot talalt. (A modszer es az erzekenyseg hibajabol becsulve a csillagok kb 20%-a korul lehet bolygo!!!)

(Amugy magyar csillagaszok is elen jarnak az exobolygo keresesben!)

[link]

"Sok csillag pulzál, a fényességét bizonyos periódusonként magétól is változtatja. Persze gondolom nagyon gondos spektroszkópiai módszerekkel meg lehet különböztetni a bolygóelhaladást a pulzálástól, de a légkör összetetételére való következtetés már meghaladja a képzelőerőmet. Gondolom a csillagot folyamatosan követik, hogy hogyan változik a fényessége.. "

A valtozocsillagok fenyereje valtozasa teljesen mas mintazat szerint tortenik, mint a bolygofedes. De valoban sok adatot kell gyujteni. Sok esely van a fals pozitiv talalatokra.

"Ez a módszer ugye akitakarás elvén működik. Ha egy csillag körül a bolygóknak olyan a pályája, hogy nem takarja ki a bolygó a csillagot sosem (értsd.:felülről látunk rá a csillaagrendszerre) akkor a módszer máris nem veszi észer a bolygókat nem? Tehát nem 20%, hanem jóval több csillag körül lehet bolygó."

De, de nagyon jol latod! Ha a naprendszer sikja jelentosen elter, akkor nem lesz fedesben a bolygo. Akkor ezzel a modszerrel termeszetesen nem tudunk bolygot talalni. De szerencsere vannak mas modszerek is, de azok a legkor osszetetelenek vizsgalatara nem alkalmas. Ez bele van szamolva a 20%ba.