Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Die sterrenhemel? Het zit vol met verduisteringen

Een kunstenaarsconcept toont de TRAPPIST-1-planeten zoals ze vanaf de aarde kunnen worden gezien met behulp van een extreem krachtige (en fictieve) telescoop. Krediet:NASA/JPL-Caltech

Onze ster, de zon, bundelt af en toe zijn krachten met de maan om ons aardbewoners een spectaculaire zonsverduistering te bieden, zoals degene die op 8 april zichtbaar zal zijn voor delen van de Verenigde Staten, Mexico en Canada.



Maar hoe vaak kunnen we daarbuiten, tussen de andere sterren, soortgelijke verduisteringen zien? Het antwoord hangt af van uw standpunt. Letterlijk.

Op aarde vindt een totale zonsverduistering plaats wanneer de maan de zonneschijf blokkeert, gezien vanaf een deel van het aardoppervlak. In dit geval zal het 'pad van de totaliteit' een strook zijn die door het hele land loopt, van Texas tot Maine.

We kunnen ook ‘verduisteringen’ zien waarbij Mercurius en Venus betrokken zijn, de twee planeten in ons zonnestelsel die dichter om de zon draaien dan de aarde, terwijl ze tussen onze telescopen en de zon passeren (hoewel alleen door telescopen met beschermende filters te gebruiken om oogbeschadiging te voorkomen ). Bij deze zeldzame gebeurtenissen zijn de planeten kleine stipjes die de veel grotere schijf van de zon doorkruisen.

En astronomen kunnen in zekere zin verduisteringen ‘zien’ tussen andere planetenstelsels die rond hun moedersterren draaien. In dit geval is de zonsverduistering een kleine druppel in het sterlicht, terwijl een planeet, vanuit ons gezichtspunt, de zijde van zijn ster kruist.

Die oversteek, een zogenaamde transit, kan zich registreren op gevoelige lichtsensoren die zijn bevestigd aan telescopen op aarde en in de ruimte, zoals NASA's Hubble Space Telescope, James Webb Space Telescope of TESS (de Transiting Exoplanet Survey Satellite). Dit is de manier waarop het grootste deel van de ruim 5.500 bevestigde exoplaneten (planeten rond andere sterren) tot nu toe zijn gedetecteerd, hoewel ook andere methoden worden gebruikt om exoplaneten te detecteren.

"Een zonsverduistering is een enorme transit", zegt Allison Youngblood, plaatsvervangend projectwetenschapper voor TESS bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

En beide soorten ‘transits’ – of het nu om zonsverduisteringen of exoplaneten gaat – kunnen wereldveranderende wetenschap opleveren. Waarnemingen van een zonsverduistering in 1919 hielpen bij het bewijzen van Einsteins algemene relativiteitstheorie, toen de afbuiging van het licht van een ster door de zwaartekracht van de zon ervoor zorgde dat de schijnbare positie van de ster verschoof, wat aantoont dat de zwaartekracht ervoor zorgt dat ruimte en tijd eromheen buigen.

Exoplaneettransities bieden ook veel meer dan alleen detecties van verre planeten, aldus Youngblood.

"De planeet beweegt voor de ster langs en blokkeert een bepaalde hoeveelheid licht van de ster", zei ze. "De dip [in sterrenlicht] vertelt ons over de grootte van de planeet. Het geeft ons een meting van de straal van de planeet."

Zorgvuldige metingen van meerdere transits kunnen ook onthullen hoe lang een jaar op een exoplaneet duurt, en inzicht verschaffen in de vorming en geschiedenis ervan. Zorgvuldige metingen van meerdere transits kunnen ook inzicht verschaffen in de vorming en geschiedenis van exoplaneten.

Een composiet van beelden van de Venusovergang, gemaakt door NASA's Solar Dynamics Observatory op 5 juni 2012. De afbeelding toont een timelapse van het pad van Venus langs de zon. Credit:NASA/Goddard/SDO

Bovendien kan het sterrenlicht dat tijdens zijn transit door de atmosfeer van de exoplaneet schijnt, indien gemeten met een instrument dat een spectrograaf wordt genoemd, diepere kenmerken van de planeet zelf onthullen. Het licht wordt opgesplitst in een regenboogachtig spectrum, en segmenten die in het spectrum ontbreken, kunnen wijzen op gassen in de atmosfeer van de planeet die die 'kleur' ​​(of golflengte) hebben geabsorbeerd.

"Het meten van de planeet op vele golflengten vertelt ons welke chemicaliën en welke moleculen zich in de atmosfeer van die planeet bevinden", aldus Youngblood.

Eclipsen zijn zo'n handige manier om informatie over verre werelden vast te leggen dat wetenschappers hebben geleerd hoe ze hun eigen werelden kunnen creëren. In plaats van te wachten tot er verduisteringen in de natuur plaatsvinden, kunnen ze deze rechtstreeks in hun telescopen maken. Instrumenten die coronagrafen worden genoemd en die voor het eerst op aarde werden gebruikt om de buitenste atmosfeer van de zon (de corona) te bestuderen, worden nu aan boord van verschillende ruimtetelescopen meegenomen.

Wanneer NASA's volgende vlaggenschip-ruimtetelescoop, de Nancy Grace Roman Space Telescope, in mei 2027 wordt gelanceerd, zal deze nieuwe coronagraaftechnologieën demonstreren die nog nooit eerder in de ruimte zijn gevlogen. Coronagrafen gebruiken een systeem van maskers en filters om het licht van een centrale ster te blokkeren, waardoor het veel zwakkere licht van planeten in een baan eromheen zichtbaar wordt.

Dat is natuurlijk niet zo eenvoudig als het klinkt. Of ze nu zoeken naar transits of naar directe beelden van exoplaneten met behulp van een coronagraaf, astronomen hebben te maken met het overweldigende licht van sterren – een enorme technologische uitdaging.

"Een aardachtige doorgang voor sterren is gelijk aan een mug die voor een koplamp loopt", zegt David Ciardi, hoofdwetenschapper bij het NASA Exoplanet Science Institute in Caltech. "Zo wordt er weinig licht geblokkeerd."

We hebben dit probleem niet bij het bekijken van zonsverduisteringen – ‘onze allereerste coronagrafen’, zegt Ciardi. Door puur toeval bedekt de maan de zon volledig tijdens een zonsverduistering.

"Een zonsverduistering is als een mens die voor een koplamp loopt", zei hij.

Op andere planeten in ons zonnestelsel zouden we dat geluk niet hebben.

De vreemd gevormde manen van Mars zijn te klein om de zon volledig te blokkeren tijdens hun transits; en hoewel verduisteringen spectaculair kunnen zijn onder de buitenplaneten – bijvoorbeeld Jupiter en zijn vele manen – zouden ze niet overeenkomen met de totale dekking van een zonsverduistering.

We leven toevallig in een gelukkige tijd voor het waarnemen van eclipsen. Miljarden jaren geleden stond de maan veel dichter bij de aarde, en tijdens een zonsverduistering zou het lijken alsof hij de zon in de schaduw stelde. En over ongeveer 700 miljoen jaar zal de maan zoveel verder weg staan ​​dat zij niet langer in staat zal zijn om totale zonsverduisteringen te maken.

"Een zonsverduistering is het toppunt van geluk hebben", zei Tripathi. "Door de grootte en afstand van de maan kan hij het licht van de zon volledig blokkeren. We bevinden ons op dit perfecte moment en op deze perfecte plaats in het universum om getuige te kunnen zijn van zo'n perfect fenomeen."

Geleverd door NASA