To rozgwieżdżone nocne niebo? Jest pełen zaćmień

Czasami nasza gwiazda, Słońce, łączy się z Księżycem, aby zapewnić nam, Ziemianom, wspaniałe zaćmienie słońca — takie jak to, które będzie widoczne w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych, Meksyku i Kanady 8 kwietnia.

Ale tam, wśród innych gwiazd, jak często możemy zobaczyć podobne zaćmienie? Odpowiedź zależy od Twojego punktu widzenia. dosłownie.

Na Ziemi całkowite zaćmienie Słońca ma miejsce, gdy Księżyc blokuje dysk słoneczny, widziany z części powierzchni Ziemi. W tym przypadku „ścieżką całkowitą” byłby pas przecinający cały kraj, od Teksasu do Maine.

Możemy również zobaczyć „zaćmienia” z udziałem Merkurego i Wenus, dwóch planet w naszym Układzie Słonecznym, które krążą wokół Słońca bliżej niż Ziemia, gdy przechodzą między naszymi teleskopami a Słońcem (chociaż teleskopy z filtrami ochronnymi są używane, aby uniknąć uszkodzenia oczu) . W tych rzadkich przypadkach planety są małymi kropkami przecinającymi większy dysk Słońca.

Astronomowie mogą do pewnego stopnia „widzieć” zaćmienia wśród innych układów planet krążących wokół swoich gwiazd macierzystych. W tym przypadku zaćmienie to niewielka kropla światła gwiazdy, gdy planeta, naszym zdaniem, przecina twarz swojej gwiazdy. To przejście, zwane tranzytem, ​​może rejestrować obraz za pomocą czułych czujników optycznych podłączonych do teleskopów na Ziemi i teleskopów w kosmosie, takich jak Kosmiczny Teleskop Hubble'a, Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba czy TESS (satelita do badania tranzytowych egzoplanet). W ten sposób odkryto dotychczas większość z ponad 5500 potwierdzonych egzoplanet – planet krążących wokół innych gwiazd – chociaż do wykrywania egzoplanet stosowano również inne metody.

„Zaćmienie słońca to ogromny tranzyt” – powiedziała Allison Youngblood, zastępca naukowca projektu TESS w Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda w Greenbelt w stanie Maryland należącym do NASA.

Obydwa rodzaje „tranzytów” – czy to obejmujące zaćmienia Słońca, czy egzoplanetarne – mogą prowadzić do nauki zmieniającej świat. Obserwacje zaćmienia Słońca w 1919 roku pomogły w udowodnieniu ogólnej teorii względności Einsteina, kiedy zakrzywianie światła gwiazd pod wpływem grawitacji Słońca spowodowało zmianę pozornej pozycji gwiazdy, pokazując, że grawitacja powoduje zakrzywienie przestrzeni i czasu wokół niej.

Youngblood twierdzi, że tranzyty egzoplanet oferują znacznie więcej niż tylko obserwowanie odległych planet.

„Planeta przechodzi przed gwiazdą, blokując pewną ilość światła gwiazdy” – powiedziała. „wycofać się [in starlight] Mówi nam o wielkości planety. „To daje nam miarę promienia planety.”

Precyzyjne pomiary wielokrotnych tranzytów mogą również ujawnić, jak długo trwa rok na egzoplanecie, a także zapewnić wgląd w jej powstawanie i historię. Precyzyjne pomiary wielokrotnych tranzytów mogą również zapewnić wgląd w powstawanie i historię egzoplanet.

Światło gwiazd świecące przez atmosferę egzoplanety podczas jej tranzytu, mierzone za pomocą instrumentu zwanego spektrometrem, może ujawnić głębsze właściwości samej planety. Światło jest podzielone na widmo przypominające tęczę, a brakujące segmenty widma mogą wskazywać, które gazy w atmosferze planety pochłonęły ten „kolor” – czyli długość fali.

„Pomiary planety na wielu długościach fal pozwalają nam dowiedzieć się, jakie chemikalia i cząsteczki znajdują się w atmosferze tej planety” – powiedział Youngblood.

Zaćmienia to łatwy sposób na uchwycenie informacji o odległych światach, a naukowcy nauczyli się tworzyć własne. Zamiast czekać, aż zaćmienie nastąpi w naturze, mogą je zaprojektować bezpośrednio w swoich teleskopach. Instrumenty zwane koronografami, po raz pierwszy użyte na Ziemi do badania zewnętrznej atmosfery Słońca (korony), są obecnie montowane na pokładach wielu teleskopów kosmicznych. Kiedy w maju 2027 r. wystrzelony zostanie kolejny duży teleskop kosmiczny NASA, Rzymski Teleskop Kosmiczny Nancy Grace, zaprezentowane zostaną nowe technologie koronograficzne, które nigdy wcześniej nie były wysyłane w przestrzeń kosmiczną. Koronografy wykorzystują system masek i filtrów do blokowania światła gwiazdy centralnej, odsłaniając słabe światło krążących wokół niej planet.

Oczywiście nie jest to tak proste, jak się wydaje. Niezależnie od tego, czy szukają tranzytów, czy bezpośrednich zdjęć egzoplanet za pomocą koronografów, astronomowie muszą stawić czoła przytłaczającemu światłu gwiazd, co stanowi ogromne wyzwanie technologiczne.

„Tranzyty podobne do ziemskich przed gwiazdami można porównać do komara chodzącego przed reflektorem” – powiedział David Ciardi, główny naukowiec w Instytucie Nauk Exoplanetary NASA w Caltech. „Tyle światła jest blokowane”.

Nie mamy tego problemu podczas oglądania zaćmienia słońca: „Nasza pierwsza korona” – mówi Ciardi. Przez czysty przypadek Księżyc całkowicie zakrywa Słońce podczas zaćmienia.

„Zaćmienie słońca jest jak osoba przechodząca przed reflektorem” – powiedział.

Nie mielibyśmy takiego szczęścia na innych planetach naszego Układu Słonecznego.

Księżyce Marsa o dziwnych kształtach są zbyt małe, aby całkowicie zasłonić słońce podczas jego tranzytu; Choć zaćmienie może być spektakularne wśród planet zewnętrznych – na przykład Jowisza i jego licznych księżyców – nie będzie pokrywało całkowitego zasięgu zaćmienia Słońca.

Żyjemy w szczęśliwych czasach, aby oglądać zaćmienia. Miliardy lat temu Księżyc znajdował się znacznie bliżej Ziemi i podczas zaćmienia wydawał się być karłem Słońca. Za około 700 milionów lat Księżyc będzie tak daleko, że nie będzie w stanie spowodować całkowitego zaćmienia Słońca.

„Zaćmienie słońca to szczyt szczęścia” – powiedział Tripathi. „Rozmiar i odległość Księżyca pozwalają mu całkowicie zasłonić światło słoneczne. Znajdujemy się w idealnym czasie i miejscu we wszechświecie, aby móc być świadkami tak doskonałego zjawiska”.