Astronom koji je izmjerio dan na vansolarnoj planeti

Da li biste mogali za čitaoce našeg sajta da opišeš ukratko vaše otkriće?

Radi se o prvom mjerenju brzine rotacije neke vansolarne planete do sada - prije šest godina misija Kepler je detektovala tu planetu oko zvijezde Beta-Piktoris koja je udaljena oko 60 svjetlosnih godina od nas. Korišćenjem nove i prvi put primjenjene procedure danas znamo da se Beta-Piktoris b, planeta koja orbitira oko te zvijezde, obrće brzinom od 100 000 km/hh na svom ekvatoru. To nam je dalo informaciju da izračunamo da jedan dan na toj planeti traje 8 časova, a brzina rotacije je mnogo veća od one koju ima bilo koja planeta našeg Sunčevog sistema. Primjera radi, Jupiter rotira brzinom od 47000 km/h što je više od dva puta sporije.

Ljubitelje nauke mnogo zanimaju metode koje koristite služeći se velikim i tehničlki moćnim teleskopima. Šta je to inovativno u vašem radu što je i dovelo do ovog velikog rezultata?

Mi smo za mjerenja koristili teleskop VLT koji se nalazi u pustinjskoj oblasti u Čileu, na visini od preko 2500m. On je sastavljen od četiri velika ogledala dijametra osam metara. Pogodnost tako postavljenog instrumenta je što se on nalazi u vrlo suvoj oblasti na velikoj nadmorskoj visini, a kao dodatak na prvom od teleskopa smješten je kriogeni infracrveni spektrograf visoke rezolucije (CRIRES). Infracrveni dio spektra je neophodan da bi se vršila spektroskopska mjerenja, tj. da bismo mogli da pratimo promjene u temperaturi atmosfere planete na osnovu promjena njene orbitalne brzine. Takav pristup je ranije već bio jednom primjenjen na izučavanje Jupitera, i mi smo razmišljali da li bismo mogli takav metod da upotrebimo i na mnogo dalje objekte. Nakon razgovora sa profesorima Snelenom i Brandlom, koji su idejni tvorci istraživanja i ekperti za infracrvene teleskope, zaključili smo da je to ostvarivo.

Međutim, realizacija rješenja morala je da prođe kroz nekoliko faza. Prvo je trebalo detektovati nekiorganski molekul u atmosferi planete. Razlog - ako želite da mjerite koliko se neko tijelo brzo okreće, morate da nađete još nešto što bi poslužio kao mjerni uređaj. Ako se pitate zašto mora toliko da se komplikuje, odgovor leži u činjenici da smo mi po prvi put direktno snimali toliko daleku planetu, a jedan mali piksel koji dobijete kao rezultat snimka na monitoru vašeg kompjutera ne razlikuje da li ste snimili rotaciju "bliže" ili "dalje" strane planete. U fizici talasa koja se uči u srednjoškolskim udžbenicima to se zove Doplerov efekat. Jedan dio svjetlosti koji se snimi više je pomjeren ka manjim energijama (tzv. crveni pomak), dok se drugi dio svjetlosti čini bržim jer ide ka nama, i on je pomjeren ka većim energijama u spektru. To je tzv. plavi pomak. Druga faza bila je da se snimi kako izgleda spektar tog organskog molekula. Spektar označava ništa drugo do zračenje tijela raspoređeno po frekvencijama. Mi smo našli ugljen-monoksid u atmosferi, i analizom primjetili da je snimljena linija šira od standardne. Prostim jezikom rečeno, iz širine tako snimljene linije naučnici mogu da zaključe koliko brzo planeta rotira.

Ono što znamo iz osnova astronomije jeste da su svi planetarni sistemi rođeni nakon kolapsa međuzvezdanih oblaka. Takvi oblaci su mogli da budu veoma veliki u nekom stadijumu života se okreću velikom brzinom. Deo te brzine prenosi se na tek rođenu planetu. Međutim, detalji između ovih etapa su potpuno nejasni. Da li će vaše otkriće promeniti nešto u tom smislu?

Za sada imamo mali problem sa teorijskim modelima. Naime, u Sunčevom sistemu imamo vrlo jasan odnos između brzine rotacije i mase planete, to je direktna matematička zavisnost, iako poreklo takvog odnosa još uvek ne znamo. Sa druge strane, kolika je tačno masa planete koju smo mi posmatrali, još uvek ne možemo dovoljno precizno da kažemo. Primjera radi, mi smo našom metodom ustanovili da bi masa Beta-Piktorisa trebalo da bude između 11 i 15 masa Jupitera, ali je problem što se ispostavlja da za ove vansolarne planete važi neka mnogo komplikovanija zavisnost mase i brzine, nego što je to slučaj u Sunčevom sistemu. Drugi problem je i što trenutnom tehnologijom mi ne možemo da mjerimo direktno tačan radijus planete, već koristimo indirektne metode.

Kolika je starost planete i kakav će biti njen evolutivni tok?

Starost planete Beta-Piktoris b je oko 20 miliona godina. Ona je, dakle, vrlo mlada planeta i u narednih nekoliko stotina miliona godina temperatura planete će se smanjivati, dok će se i njena veličina smanjiti na približnu veličinu Jupitera. Ono što je možda zanimljivo spomenuti je da očekujemo još veće ubrzanje kod njene rotacije i samim tim maksimalno kratko trajanje dana od oko svega tri časa.

Mateo, pre nekoliko dana dobili ste prestižnu Hablovu) stipendiju da svoje istraživanje nastavišn korišćenjem teleskopa na Havajima. Šta će se razlikovati u istraživačkom konceptu ekstrasolarnih planeta i same Beta-Piktoris, i koje rezultate možemo da očekujemo u budućnosti?

Najvažnije je reći da se ovaj instrument koji smo koristili na VLT-u više neće koristiti, ali ćemo zato imati priliku da koristimo sličan instrument na KECK teleskopima (Havaji). Razlika je samo u tome što instrument na KECK-u pokriva nešto veći opseg frekvencija, pa ćemo samim tim moći da razdvojimo detekciju više različitih molekula na dalekim planetama. Nadam se i da će teorijska fizika dati svoj doprinos kako bismo konačno shvatili bar jednu etapu u razvoju mladih planetarnih sistema. Sve je ovo vrlo uzbudljiva oblast, jer je vrlo mlada, a nove tehnike se bukvalno izmišljaju u "hodu". Želio bih i da se zahvalim na kraju što sam imao priliku da podjelim svoje impresije za ljubitelje nauke u Srbiji, jer je i nama istraživačima to jedan od primarnih ciljeva - približiti značaj otkrića široj javnosti.

Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici i Twitter nalogu.