Wyprawa na całkowite zaćmienie Słońca 21.08.2017

Zespół obserwatorów z naszego Instytutu w składzie: prof. P. Rudawy, prof. A. Berlicki i dr K. Radziszewski, dokonał obserwacji korony słonecznej podczas całkowitego zaćmienia Słońca w pobliżu miejscowości Stanley w stanie Idaho, w USA. Obserwacje były prowadzone w ramach wspólnej ekspedycji zorganizowanej przez badaczy z Queen's University Belfast i Uniwersytetu Wrocławskiego.

Warunki obserwacyjne tym razem były bardzo dobre. Na sześć poprzednich zaćmień mogliśmy prowadzić obserwacje tylko w czasie trzech zaćmień. Co prawda podczas fazy całkowitej zaćmienia niebo było pokryte cienką warstwą mgły, ale nie przeszkadzała ona w prowadzeniu obserwacji. Nasz instrument rejestrował obrazy atmosfery słonecznej w tzw. zielonej linii koronalnej (Fe XIV, 530.3 nm), oraz w świetle białym. Zielona linia koronalna jest emitowana przez bardzo gorącą plazmę o temperaturze około miliona kelwinów, ale może być rejestrowana z powierzchni Ziemi, ponieważ jej długość fali znajduje się w paśmie przepuszczalności atmosfery ziemskiej. Analiza uzyskanych danych obserwacyjnych pozwoli określić, czy atmosfera Słońca jest ogrzewana falami magnetohydrodynamicznymi. Obserwacje w świetle białym posłużą do analizy struktury korony słonecznej, a także umożliwią korektę ewentualnych błędów prowadzenia teleskopu, oraz chwilowych zmian przejrzystości atmosfery ziemskiej.

Nasza ekspedycja dotarła na miejsce obserwacji na tydzień przed zaćmieniem. Cały ten czas wykorzystaliśmy na zmontowanie, wyregulowanie i wielokrotną kontrolę instrumentów, pracując od rana do późnej nocy. Niestety, jak zawsze podczas wypraw zaćmieniowych, nie mieliśmy czasu na zwiedzanie okolicy, a w czasie zaćmienia nie mieliśmy dużo czasu na podziwianie tego przepięknego zjawiska, gdyż nasza uwaga koncentrowała się na kontroli pracy aparatury.

Obserwatorzy, prof. Berlicki, prof. Rudawy i dr Radziszewski. Obok zdjęcie aparatury użytej do obserwacji korony słonecznej. W namiocie przechowywane były komputery oraz system awaryjnego zasilania aparatury (z którego na szczęście nie musieliśmy korzystać). Cała aparatura została dostarczona na miejsce obserwacji w widocznej na zdjęciu wielkiej zielonej skrzyni, która podczas zaćmienia służyła za osłonę zacieniającą komputery.

Przykłady uzyskanych obrazów korony słonecznej, po lewej w świetle białym, po prawej w świetle zielonej linii koronalnej FeXIV 530,3 nm.

Układ planetarny TRAPPIST-1

Wizualizacja układu TRAPPIST-1Autorem odkrycia ogłoszonego wczoraj jest zespół projektu TRAPPIST, będącego wspólnym dziełem Uniwersytetu w Liege (Belgia) i Obserwatorium Genewskiego. Sam instrument znajduje się w kompleksie La Silla, czyli jednym z miejsc Europejskiego Obserwatorium Południowego. Teleskop należy do klasy teleskopów małych (średnica tylko 60 cm) i działa autonomicznie, bez bezpośredniego udziału obserwatora. Jednym z jego celów jest poszukiwanie planet krążących wokół innych gwiazd. Detekcji dokonuje się na podstawie obserwacji tranzytów, czyli przejść planet w poprzek tarczy gwiazdy.

Pierwszą gwiazdą, dla której TRAPPIST dokonał odkrycia planet jest właśnie TRAPPIST-1. Jest to bardzo słaba gwiazda widoczna na tle gwiazdozbioru Wodnika. Należy ona do kategorii najmniejszych gwiazd, jej masa to zaledwie 0,08 masy naszego Słońca. Jest to graniczna masa rozdzielająca zwykłe gwiazdy od brązowych karłów. Gwiazda leży w odległości prawie 40 lat świetlnych od nas.

O tym, że jest to gwiazda posiadająca kilka planet o rozmiarach Ziemi zespół TRAPPIST doniósł już w 2015 roku. Mówiono wtedy o detekcji trzech planet. Na wczorajszej konferencji przedstawiono jednak wyraźnie poszerzony obraz tamtego układu planetarnego. Udało się zidentyfikować aż siedem planet, przy czym wszystkie okazały się być planetami o rozmiarach podobnych do Ziemi. Zasadniczymi parametrami jakie wyznacza się przy analizie tranzytów są okresy rotacji wokół gwiazdy, rozmiary orbit i rozmiary samych planet. Metoda ta jednak nie daje informacji o ich masach. Zwykle, aby tego dokonać należy sięgnąć po obserwacje przesunięć dopplerowskich w widmie samej gwiazdy. W przypadku tak słabej gwiazdy jest to problematyczne, gdyż jasność gwiazdy jest bardzo niska. Nie tak dawno udało się tego dokonać dla Proximy-b. Tym razem nie sięgnięto jednak do tej metody, ale wykorzystano klasyczny w mechanice nieba rachunek perturbacyjny. Planety krążące w tym układzie również oddziałują grawitacyjnie między sobą wywołując niewielkie zmiany w swoich okresach rotacji. Dzięki obserwacji wielokrotnych tranzytów udało się je wyznaczyć, a stąd również określić masy poszczególnych planet. Jedynie dla planety krążącej najdalej od tej gwiazdy nie udało się tego uczynić.

Układ planetarny TRAPPIST-1 jest dla nas wyjątkowy pod tym względem, że wszystkie odkryte tam planety są planetami typu Ziemi. Jak dotąd większość odkrywanych przez nas planet pozasłonecznych była gazowymi olbrzymami. Krążą one bardzo blisko swojej gwiazdy i trzy z nich powinny mieć warunki cieplne pozwalające na istnienie tam wody w postaci ciekłej. Czy tak jest pewności niestety nie mamy. Sam rozmiar, masa, i odległość od gwiazdy nie muszą przesądzać o warunkach na powierzchni. Wiele zależy od stanu atmosfery planetarnej. Pamiętajmy, że w Układzie Słonecznym istnieje jeszcze jedna planeta o masie i rozmiarach Ziemi, Wenus, na której dzisiejsze warunki trudno uznać za dogodne dla życia. Atmosfera Wenus wyewoluowała do stanu skrajnie silnego efektu cieplarnianego, i jest tam dziś znacznie goręcej niż w naszych piekarnikach. Prawie na pewno wszystkie planety wokół TRAPPIST-1 rotują w sposób synchroniczny, wystawiając do gwiazdy cały czas tę sama stronę, co skutkuje silnymi zmianami temperatury pomiędzy stroną dzienną i nocną. Te które krążą dalej od swojej gwiazdy mogą nie posiadać własnego pola magnetycznego, które chroniłoby ich atmosfery przed wiatrem gwiazdowym. Dla mniejszych planet długotrwałe oddziaływanie z tym wiatrem musiałoby doprowadzić do utraty istotnej części atmosfery. Zwraca się też uwagę na silny poziom aktywności magnetycznej gwiazd małych. Intensywne promieniowanie rentgenowskie I ultrafioletowe także wspomagałoby proces utraty atmosfery. Na odpowiedzenie czy te procesy odgrywają poważną rolę w tym układzie jest jak na razie za wcześnie.

Na ilustracji pokazujemy wizualizację układu, za JPL/NASA. :)