Едно от вечните питания, които стоят пред човека, е – Земята ли е единственото място, обитавано от живи същества? Новината за наличието на планетната система Трапист – 1 повдигна отново множество въпроси. За да излезем от медийния шум и да навлезем в науката, разговарям с Пенчо Маркишки, физик в Института по астрономия с Национална астрономическа обсерватория, БАН.
От НАСА съобщиха, че са открили планетарна система с най-малко седем планети с размерите на Земята. Доколко това е значимо откритие за човечеството?
Това откритие показва ефективността на методите, чрез които вече можем успешно да детектираме малки извънслънчеви (екзо) планети на разстояния от десетки до няколкостотин светлинни години от нас. Може би малцина знаят, че тези малки планети не са пряко видими в телескопите. За тяхното съществуване се съди по косвени признаци – например по лекото и краткотрайно спадане на блясъка на звездата, около която те обикалят.
В момента, в който една екзопланета преминава между своето слънце и нас, тя закрива малка част от светлината и лекото спадане в яркостта на звездата се регистрира от наблюдателната апаратура.
Можем да илюстрираме метода със следния пример: Ако нощна пеперуда, кръжи около светеща лампа, понякога се случва тя да прелита точно между лампата и нас. В тези моменти крилете й закриват част от светлината и тогава виждаме краткотрайно примигване на лампата. Така накратко можем да обясним т. нар. „метод на транзита“. Разбира се, шансът планетата да обикаля около своята звезда в равнината, в която лежи зрителния лъч към нас, не е голям.
Друг метод за детектиране на екзопланети е чрез отчитане на леки промени в радиалната скорост на дадена звезда, т.е. в скоростта, с която звездата се приближава или отдалечава от нас. Ако покрай дадена звезда обикаля планета, центърът на тежестта на системата звезда-планета няма да съвпада с центъра на звездата и при обикалянето на планетата самата звезда леко ще се отмества в пространството. Това отместване ще бъде със същия период, с който обикаля планетата. Леките колебания в радиалните скорости на звездите вече могат надеждно да се регистрират със съвременните спектрографи чрез прецизно отчитане на т. нар. Доплеров ефект.
Има още няколко метода за детектиране на планети, обикалящи около други звезди, които няма да описваме подробно. Чрез всичките методи досега са открити над 3580 екзопланети, при това не само от земен тип, но и гиганти, някои от които са с екстремни условия на повърхността поради малка дистанция до техните слънца (т. нар. „горещи юпитери“). Има и случаи на недоказани такива открития. Ако при последващи наблюдения съществуването на дадена екзопланета не се потвърди, същата се „закрива“, казано не без известна ирония.
Според учените на три от планетите има условия за развитие на живот. Близката температура до земната и наличието на вода достатъчни условия ли са за присъствието на живот?
Това безспорно са две много важни условия – при средна температура, близка до тази на Земята, водата би била течна, но е нужна също и атмосфера, създаваща нужното налягане, за да не се изпари тази вода в околното космическо пространство. Газовете в тази атмосфера трябва да не са отровни за евентуално зародилия се живот. По-скоро хронологията на събитията би била обратна – в зависимост от състава на атмосферата могат да се появят организми, способни да живеят в нейната среда.
Така например, ако отсъства кислород, на планетата може да се зароди живот, който просто не се нуждае от кислород – като анаеробните организми, съществуващи на Земята. Накратко казано – условията на дадена планета логично биха предопределили вида и формите на евентуално зародилия се там живот, поради което не бива да очакваме непременно „зелени човечета“. Различните условия на отделните светове са повод да очакваме огромно разнообразие от форми на живот, каквито въображението ни дори не може да си представи.
Само тук на Земята познаваме неизброимо многообразие от форми на живот – на сушата и във водата. Затова можем да считаме, че върху планетите от земен тип с подходящи условия ситуацията би била подобна. Разбира се, тук коментираме само условията за възникване на въглеродно-белтъчен живот. Не липсват хипотези за живот на друга основа, който обаче се счита за малко вероятен.
В момента планетната система Трапист – 1 се наблюдава с космическия телескоп „Хъбъл“, за да се установи наличието на атмосфера на планетите. Ако това се докаже, приближаваме ли се по-близо до идеята за живот извън нашата планета?
Да, чрез гореописания „метод на транзита“ има възможност да се съди за химическия състав на атмосферите на планетите, преминаващи между тяхното слънце и нас. По време на такъв транзит част от светлината на звездата преминава през атмосферата на изследваната планета, но, както знаем, светлината носи информация за химическия състав и за ред физични свойства на средата, през която е преминала.
Тази информация се извлича чрез т. нар. спектрален анализ. При този анализ светлината, идваща от обекта и уловена от телескопа, се разлага на съставящите я цветове чрез стъклена триъгълна призма или чрез т. нар. дифракционни решетки. Химическите елементи от състава на атмосферата на изследваната планета имат специфични поглъщания на светлината в точно определени цветове от спектъра, които цветове (т. е. дължини на светлинната вълна) са установени отдавна от лабораторни експерименти.
Поглъщаните дължини на вълната са различни при всеки химичен елемент и те формират своеобразен негов почерк или „баркод“, чрез който елементът може да бъде разпознат, независимо на какво разстояние се намира изследваният обект (планетата).
Ако една скалиста планета има атмосфера и ако планетата обикаля около своето слънце в т. нар. „обитаема зона“, т.е. на такова разстояние, при което температурата на нейната повърхност е близка до тази на земната, това повишава шанса на тази планета да възникне живот.
Новооткритата система се намира на 39 светлинни години от Земята. Могат ли планетите от нея да бъдат проучвани със спътници?
Да, могат да бъдат проучвани с космически телескопи като „Кеплер“ и „Хъбъл“. Засега обаче не може да става дума за изпращане на космически апарати в орбита около самите екзопланети. Разстоянието от 39 светлинни години може да бъде изминато за време 39 години, но само ако апаратът се движи със светлинна скорост, а засега това е възможно само във фантастичните сюжети.
Имаме ли в страната необходимата техника да наблюдаваме планетите от Трапист – 1? С какви телескопи работят българските астрономи?
Споменатият вече космически телескоп „Хъбъл“ има диаметър на главното си огледало 2,4 метра. Най-големият телескоп в България е с немного по-малък диаметър на огледалото – 2 метра. Той е монтиран и работи на вр. Рожен. Детектиране на екзопланети може да се извършва и с по-малки телескопи, но ако става дума за сложни задачи, като изследвания за наличие и състав на атмосфери около споменатите екзопланети – там от решаващо значение е не само телескопът, но и прецизността на спектрографите и поляриметрите, използвани при различните изследвания.
Нашата светоприемна апаратура не позволява провеждането на толкова прецизни изследвания. Други задачи, свързани с детектиране на екзопланети, обаче са били изпълнявани с нашите инструменти. Има различни по сложност задачи, изискващи различно прецизна светоприемна апаратура, която се прикачва към телескопите.
Освен 2-метровият телескоп, в НАО-Рожен са монтирани един 60 см също огледален телескоп и един 50 см Шмит телескоп. В Астрономическата обсерватория в Белоградчик е монтиран 60 см огледален телескоп. Това са най-големите телескопи в България.
Въпреки, че в страната се откриват нови обсерватории като тази в Шумен, други като центърът в Рожен изпитват остра нужда от финансиране и осъвременяване на базата. Какво може да се направи на държавно ниво, за да не бъде астрономията в това незавидно положение?
Има разлика между дейността в народните астрономически обсерватории и планетариуми в страната (т. нар. НАОП) и в Националната астрономическа обсерватория (НАО) Рожен, както и в Астрономическата обсерватория в Белоградчик. Последните две са към Института по астрономия при БАН. В тях са монтирани най-големите телескопи в България, с които се извършват наблюдения за научни цели.
Народните астрономически обсерватории, като тези във Варна, Смолян, Стара Загора, Димитровград, Кърджали и пр. имат не по-маловажните задачи да популяризират астрономията сред обществото и да обучават в своите кръжоци ученици от средните училища, които проявяват повишен интерес към астрономията. Някои от тези подготвени ученици биха могли да поемат пътя към университетите със специалност физика или астрономия. За разлика от народните обсерватории, астрономическата обсерватория на катедра Астрономия при СУ „Св. Климент Охридски“ на Плана планина, както и новата обсерватория на Шуменския университет са нужни за подготовката на бъдещи специалисти.
Разбира се, те също могат да работят по научни програми, според възможностите на своите инструменти. Различната дейност на споменатите обсерватории предполага и различни начини на финансиране, а както знаем, финансирането на БАН не е никак завидно. Оттам произлизат проблемите в двете ни най-големи обсерватории. На държавно ниво проблемът може да бъде решен, ако има воля за съживяване на фундаменталната наука. Темата обаче е твърде обширна.
Вие самият изнасяте лекции, свързани с астрономията, наблюдава ли се интерес към тази наука през последните години? Какви са темите, които занимават най-много любопитството на хората, посещаващи лекциите?
Обсъжданата в началото тема за условията и вероятността за възникване на живот другаде във Вселената е сред най-популярните, независимо дали се коментира задълбочено или полу на шега. С напредването на технологиите и с все по-достъпните цени на фотографската и наблюдателната техника астрономията става по-достъпна като хоби за мнозина. Интерес към нея проявяват най-вече младите хора, любопитни към света около тях.
Това, разбира се, е добре, тъй като астрономията формира у човека правилен реалистичен светоглед. Той на свой ред ни учи на критично мислене, а хората с тези качества са устойчиви на многото заблуди, идващи от псевдонауките и религиите. Така изграденото реалистично мислене безспорно е полезно в нашия живот и това е само една от ползите, които ни носи астрономията.
Вероятно голяма част от посетителите на нашите сбирки осъзнават горното. Спомням си една кратка, но точна фраза, която мой учител произнесе по този повод преди много години: „Друго си е да ти свети под шапката“ ни каза той по време на един урок по астрономия.
Други теми, радващи се на повишено внимание, са конкретните възможности за наблюдение и фотографиране на различни обекти от звездното небе – параметри на техниката, методики на работа и информация за предстоящи астрономически явления.
Тъй като живеем в трудни времена, по-рядко се случва младите хора да запазят интереса си към астрономията до тази възраст, в която трябва да си изкарват прехраната сами и да издържат семействата си. Обективните нужди притискат хората и ги принуждават да се насочат към професии, гарантиращи по-високи доходи.
2017 г. е още в началото си, какви космически явления могат да се наблюдават до нейния край?
През 2017 г. има четири затъмнения, от които две вече минаха. Това бяха лунното затъмнение от полусянката на Земята на 11 февруари и пръстеновидното слънчево затъмнение на 26 февруари, наблюдавано от Чили, Аржентина, Атлантическия океан и Централна Африка.
На 7 август 2017 от Европа, Африка (без най-западните ѝ части), Азия и Австралия ще може да се наблюдава частично лунно затъмнение, което от България ще бъде видимо след изгрева на Луната в 20:29 ч. официално време (за София), а максималната фаза ще настъпи в 21:20 ч. Тогава южният край на лунния диск ще бъде затъмнен от земната сянка.
Безспорно най-забележителното астрономическо явление за 2017 г. ще бъде пълното слънчево затъмнение на 21 август, което ще се наблюдава от Северна Америка и северната част на Южна Америка. То вече е наричано в много медии „Великото американско затъмнение“.
Пътят на пълната лунна сянка ще премине през северните части на Тихия океан, ще прекоси САЩ и по-точно – щатите Орегон, Айдахо, Монтана, Уайоминг, Небраска, Канзас, Айова, Мисури, Илинойс, Кентъки, Тенеси, Джорджия, Северна Каролина и Южна Каролина, след което ще продължи през централните части на Атлантическия океан. Пълната фаза на затъмненнието ще започне в 19:48:36 ч. и ще завърши в 23:02:34 ч. българско официално време.
Най-продължителна пълна фаза ще може да се наблюдава от щата Кентъки около 18:20 UTC (21:20 ч. българско официално време) с времетраене 2 минути и 40 секунди. Очаква се изключително много хора – милиони туристи – да посетят Съединените щати, за да наблюдават явлението. Последното пълно слънчево затъмнение, наблюдавано от Северна Америка, е било на 26 февруари 1979 г.
През 2017 г. ярките планети ще ни представят няколко небесни спектакъла. През февруари и в първата половина на март, вечер след залез слънце ще бъде добре видима най-ярката планета – Венера. Тя ще се наблюдава като Вечерница над югозападния хоризонт.
На 5 октомври 2017-а рано сутрин преди изгрев слънце Венера ще бъде видима много близо до Марс – в т. нар. съединение с Червената планета.
На 13 ноември, макар и по-трудно, около един час преди изгрев слънце над източния хоризонт ще изгреят Юпитер и Венера във видима близост. Тогава с бинокъл двете планети ще могат да бъдат открити по-лесно в сиянието на зората.
През 2017 г. условията за наблюдения на максимумите на най-активните метеорни потоци ще са малко по-добри от тези през 2016 г. Наблюденията на максимума на метеорния поток Персеиди на 12 август все пак ще бъдат затруднени от Луната. В нощите около тази дата Луната ще изгрява немного преди полунощ, като ще създава повишена фонова осветеност на небето.
Максимумът на метеорния поток Геминиди ще бъде на 14 декември 2017-а около 08:30 ч. официално време, с около 120 метеора на час. Това означава, че наблюдения от нашата страна могат да се извършват в нощта на 13 срещу 14 декември. Луната ще изгрее към края на същата нощ със 15% осветен диск и няма да пречи на наблюденията.
