Κυριακή, 4 Οκτωβρίου 2015

Michel Mayor: Κυνηγούμε εξωπλανήτες ψάχνοντας την «άλλη Γη»

Πριν από 20 χρόνια, δύο αστρονόμοι από το Αστεροσκοπείο της Γενεύης ανακάλυψαν τον πρώτο πλανήτη γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ηλιο, φέρνοντας επανάσταση στην αναζήτηση πλανητών εκτός του ηλιακού μας συστήματος.
Ηταν 6 Οκτωβρίου 1995, όταν ο ερευνητής και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης Μισέλ Μαγιόρ και ο διδακτορικός τότε φοιτητής Ντιντιέρ Κελό, ανακοίνωναν την πρωτοφανή τους παρατήρηση, η οποία αποτέλεσε την απαρχή ενός νέου πεδίου έρευνας στην αστρονομία: το «κυνήγι» εξωπλανητών.
Είμαστε μόνοι; Υπάρχουν άλλοι πλανήτες σαν τον δικό μας; Υπάρχει ζωή αλλού στο Σύμπαν; Σε αυτά και πολλά ακόμα ερωτήματα επιχειρούν να απαντήσουν οι επιστήμονες μέσα από την αναζήτηση μιας «άλλης Γης». Μέχρι σήμερα έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξη άνω των 1.890 εξωπλανητών, ενώ οι παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Κέπλερ έχουν δώσει «στίγμα» για ακόμη 3.704... υποψήφιους εξωπλανήτες.
Μετά δεκάδες βραβεία και τιμητικές διακρίσεις, αλλά και το όνομά του να βρίσκεται συχνά ανάμεσα στους πιθανούς για βράβευση με το Νομπέλ Φυσικής, ο Δρ Μαγιόρ, οκτώ χρόνια μετά τη συνταξιοδότησή του, συνεχίζει την έρευνα στο Αστεροσκοπείο της Γενεύης. Εκεί τον συνάντησε η «Κ» συζητώντας για την ιστορία και το μέλλον της αναζήτησης εξωπλανητών.

– Πότε άρχισαν οι επιστήμονες να ψάχνουν για εξωπλανήτες;

– Ανατρέχοντας στη βιβλιογραφία της αστρονομίας των αρχών του 20ού αιώνα, η εκτίμηση των επιστημόνων σχετικά με τον αριθμό των πλανητικών συστημάτων στον γαλαξία ήταν σχεδόν μηδενική. Αυτή η αντίληψη ανατράπηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1940, αρχικά με κακή αφορμή (την πυρηνική βόμβα). Σύντομα όμως η διαπίστωση ότι από μια κατάρρευση προκύπτει αέριο και ύλη σε έντονη περιστροφή, και κατ’ επέκταση η δημιουργία ενός δίσκου σκόνης και αερίου που αποτελεί το φυσικό υποπροϊόν της δημιουργίας των αστέρων, οδήγησε στο συμπέρασμα ότι θα μπορούσε κανείς να βρει όσα αστέρια βάζει ο νους του. Γρήγορα η εκτίμηση του αριθμού των πλανητικών συστημάτων εκτοξεύτηκε σε αρκετά δισεκατομμύρια. Ετσι δόθηκε το έναυσμα για την αναζήτηση τέτοιων πλανητών, αρχικά με τη μέθοδο της αστρομετρίας, χωρίς όμως επιτυχία. Χρειάστηκε να περάσουν δεκαετίες, έως ότου οι επιστήμονες κατασκευάσουν ένα νέο όργανο αναζήτησης πλανητών που στηρίζεται στη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας ή Doppler. Στα τέλη της δεκαετίας του ’80 ξεκινήσαμε να χρησιμοποιούμε αυτή τη μέθοδο, όπως έκαναν και άλλοι κυνηγοί εξωπλανητών στην άλλη μεριά του Ατλαντικού. Δεν ξέρω εάν ήμασταν πιο τυχεροί ή πιο αποτελεσματικοί, όμως το 1995 εντοπίσαμε τον πλανήτη 51 Πηγάσου β, τον πρώτο εξωπλανήτη γύρω από ένα αστέρι που μοιάζει με τον Ηλιο. Ηταν ένα σοκ που οδήγησε σε έκρηξη ανακαλύψεων και ουσιαστικά στη γέννηση του πεδίου αναζήτησης εξωπλανητών.

Πρώτα η αμφιβολία

– Πόσο εύκολο ήταν να πειστείτε για την εγκυρότητα των παρατηρήσεών σας;

– Σίγουρα πρώτα ήρθε η αμφιβολία, η οποία πήγαζε κυρίως από το γεγονός ότι η περίοδος περιφοράς αυτού του πλανήτη ήταν μόλις 4,2 ημέρες. Ξακουστοί θεωρητικοί αστροφυσικοί της εποχής είχαν υπολογίσει ότι η μέθοδος της ακτινικής ταχύτητας δεν είναι ικανή να εντοπίσει γιγάντιους πλανήτες με περιόδους περιφοράς μικρότερες από 10 χρόνια. Οπότε όταν βρήκαμε τον 51 Πηγάσου β, με μάζα ανάλογη με αυτή του Δία, ήταν κάτι που σίγουρα δεν το περιμέναμε. Οταν αποφασίσαμε να δημοσιεύσουμε το εύρημά μας στο επιστημονικό περιοδικό Nature, πείσαμε το 99% των αστρονόμων. Λίγα χρόνια αργότερα, με την ανακάλυψη της μεθόδου της διάβασης για την ανίχνευση εξωηλιακών πλανητών, εξανεμίστηκε και η παραμικρή αμφιβολία.

– Και από τότε δεν σταματήσατε το κυνήγι εξωπλανητών;

– Ακριβώς, συνεχίζω την έρευνά μου στη στατιστική των εξωπλανητών, με όργανα πολύ μεγαλύτερης ακρίβειας. Ημουν επικεφαλής του προγράμματος για την κατασκευή του φασματογράφου HARPS, ο οποίος εδώ και 12 χρόνια λειτουργεί στο τηλεσκόπιο διαμέτρου 3,6 μέτρων του Νότιου Ευρωπαϊκού Αστεροσκοπείου (ESO) στην έρημο Ατακάμα της Χιλής, και αποτελεί το ακριβέστερο όργανο για την αναζήτηση εξωπλανητών με τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας. Ενα από τα κύρια ερευνητικά μας ενδιαφέροντα με τη χρήση αυτού του οργάνου είναι να εντοπίσουμε πλανήτες πολύ χαμηλής μάζας. Η πλειονότητα των λεγόμενων σούπερ-Γαιών, με μάζα 1- 10 φορές τη μάζα της Γης, ανακαλύφθηκαν με αυτό το όργανο.

Οι δύο βασικές μέθοδοι για τον εντοπισμό τους

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι επιστήμονες ανέπτυξαν ποικιλία μεθόδων για τον εντοπισμό πλανητών εκτός ηλιακού συστήματος, ενώ συχνά χρησιμοποιούν και συνδυασμούς μεθόδων για να επιβεβαιώσουν τις αρχικές τους ανακαλύψεις. Δύο από τις σημαντικότερες μεθόδους είναι αυτές της ακτινικής ταχύτητας και της διάβασης. Και οι δύο αποτελούν έμμεσες μεθόδους παρατήρησης πλανητών, δηλαδή οι αστρονόμοι δεν προσπαθούν να φωτογραφίσουν τον πλανήτη, αλλά να επιβεβαιώσουν την ύπαρξή του εντοπίζοντας την επίδραση που έχει αυτός πάνω στο αστέρι του. Άλλωστε τα αστέρια γύρω από τα οποία κινούνται οι μακρινοί αυτοί πλανήτες είναι τόσο φωτεινά που καλύπτουν το φως που εκπέμπει ο ίδιος ο πλανήτης.
Η βαρύτητα είναι μια οδός διπλής κυκλοφορίας, δηλαδή, καθετί ασκεί μία βαρυτική δύναμη σε κάτι άλλο. Ετσι λοιπόν, όπως ένα αστέρι ασκεί βαρυτική δύναμη στον πλανήτη, έτσι και ο πλανήτης ασκεί βαρυτική δύναμη στο αστέρι του. Αυτή η δύναμη καταφέρνει να έλξει ελαφρώς το αστέρι προς την κατεύθυνση του περιφερόμενου πλανήτη και να το κάνει να χαράζει μία μικρή κυκλική τροχιά που σχηματικά αποτελεί μικρογραφία της τροχιάς του πλανήτη γύρω από το αστέρι. Η ελαφριά μετακίνηση του αστεριού, παρότι δεν μπορεί να ανιχνευτεί με το μάτι, δημιουργεί παραμορφώσεις στα φωτεινά κύματα που εκπέμπονται από το αστέρι. Ετσι, στην περίπτωση που αυτές οι παραμορφώσεις εμφανίζονται ανά τακτά και σταθερά χρονικά διαστήματα κάποιων ημερών, μηνών ή και χρόνων, μπορούν να φανερώσουν την ύπαρξη ενός εξωπλανήτη γύρω από αυτό το αστέρι. Με αυτή τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας μπορεί κανείς να υπολογίσει τη μάζα του πλανήτη και την απόστασή του από το αστέρι.
Ακόμα, όπως σε μία έκλειψη Ηλίου η Σελήνη παρεμβάλλεται ανάμεσα στον Ηλιο και τη Γη και εμποδίζει μέρος του ηλιακού φωτός να φτάσει στη Γη, έτσι όταν ένας εξωπλανήτης διέρχεται μπροστά από το αστέρι του «μπλοκάρει» μέρος του φωτός του. Πάνω σε αυτό το φαινόμενο βασίζεται η μέθοδος των διαβάσεων για τον εντοπισμό εξωπλανητών. Οι επιστήμονες παρατηρώντας περιοδικές πτώσεις στη φωτεινότητα ενός αστεριού μπορούν να συμπεράνουν την ύπαρξη ενός ή περισσοτέρων πλανητών σε αυτό το αστρικό σύστημα και να μετρήσουν τη διάμετρο ενός πλανήτη, δηλαδή το μέγεθός του.
«Συνδυάζοντας τα δεδομένα από τη μέθοδο της ακτινικής ταχύτητας και της διάβασης μπορέσαμε να υπολογίσουμε την πυκνότητα του πλανήτη 51 Πηγάσου β διαπιστώνοντας ότι είναι ένας γιγάντιος αέριος πλανήτης», λέει ο Δρ Μαγιόρ.

Κριτήρια η θερμοκρασία, η ύπαρξη ατμόσφαιρας, η απόσταση

– Οι επιστήμονες, στην αναζήτηση ζωής σε άλλους πλανήτες, έχουν εστιάσει τις έρευνές τους στον εντοπισμό πλανητών που μοιάζουν με τη Γη. Μήπως θα έπρεπε να είναι ανοιχτοί και σε εναλλακτικά σενάρια;

– Οχι! Δεν μπορούμε βέβαια να απαγορεύσουμε σε κάποιον να ονειρεύεται διαφορετικούς τόπους για τη δημιουργία ζωής. Ομως η ζωή εμφανίζεται εκεί όπου επικρατούν οι φυσικές συνθήκες που επιτρέπουν την ανάπτυξη σύνθετης χημείας. Πιστεύω ότι χρειάζεται να ξεκινήσουμε από το τι είναι ζωή. Το κυριότερο κριτήριο για την ανάπτυξη ζωής είναι η ικανότητα των οργανισμών να μεταφέρουν πληροφορίες από τη μια γενιά στην επόμενη. Τέτοιες πληροφορίες αφορούν την ανταλλαγή ενέργειας με το περιβάλλον, την προστασία των οργανισμών από το περιβάλλον, όπως και πολλές ακόμα οδηγίες σχετικά με το πώς είναι κανείς να ζει. Ο μόνος τρόπος με τον οποίο γνωρίζουμε ότι μπορεί να συμβεί κάτι τέτοιο είναι μέσω μιας μακριάς αλυσίδας μορίων, του γενετικού κώδικα. Μπορεί κάποιος να φαντάζεται διαφορετικούς τρόπους για να μεταδοθεί ο περίπλοκος τρόπος λειτουργίας των οργανισμών, όμως, μέχρι σήμερα, ο γενετικός κώδικας είναι ο μοναδικός γνωστός μας τρόπος.

– Τι είδους συνθήκες επιτρέπουν την ανάπτυξη αυτής της σύνθετης χημείας;

– Ενα στοιχείο που έχουμε στα χέρια μας είναι ότι αυτή η αλυσίδα μορίων είναι εξαιρετικά εύθραυστη. Εάν την εκθέσεις σε θερμοκρασίες άνω των 150 βαθμών Κελσίου, αρχίζει να σπάει. Επίσης σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες δεν κάνει την εμφάνισή του τίποτα το αξιομνημόνευτο. Οπότε η θερμοκρασία είναι σίγουρα ένας περιορισμός για την εμφάνιση ζωής, και αυτό δεν αποτελεί φαντασία, αλλά φυσική. Ενα άλλο στοιχείο που διαθέτουμε είναι ότι για να αναπτυχθεί αυτή η σύνθετη χημεία χρειάζεται χρόνος. H ύπαρξη και η συγκράτηση ατμόσφαιρας γύρω από έναν πλανήτη παρέχει το αναγκαίο χρονικό περιθώριο για την ανάπτυξη ζωής. Για να συγκρατήσει όμως ένας πλανήτης την ατμόσφαιρά του πρέπει να έχει μάζα περίπου ίδια με αυτή της Γης. Οπότε πιστεύω ότι δεν είναι ανοησία να ξεκινά κανείς την αναζήτηση ζωής από πλανήτες που μοιάζουν με τη Γη.

– Το στοίχημα άραγε είναι να ψάχνουμε για ζωή σε γειτονικούς εξωπλανήτες;

– Ναι, ακριβώς. Ψάχνουμε για πλανήτες γύρω από αστέρες σαν τον Ηλιο και σε απόσταση μικρότερη από 100 έτη φωτός από τη Γη. Μόνο σε μία τέτοια περίπτωση μπορεί στο μέλλον να καταφέρουμε να αναλύσουμε τη σύσταση της ατμόσφαιρας ενός τέτοιου εξωπλανήτη. Κοιτάζοντας το φάσμα εκπομπής της ατμόσφαιρας ενός πλανήτη αναζητούμε τις ανωμαλίες εκείνες που σχετίζονται με την ύπαρξη ζωής σε αυτόν. Παραδείγματος χάρη, το 20% των εκπομπών της γήινης ατμόσφαιρας είναι οξυγόνο. Μια τόσο μεγάλη περιεκτικότητα σε οξυγόνο δεν δικαιολογείται από το βραχώδες έδαφος του πλανήτη, το οποίο δεν είναι ικανό να προάγει ανάλογες φυσικές ή χημικές διεργασίες. Ο μόνος τρόπος που γνωρίζουμε ότι μπορεί να δώσει ένα τέτοιο πλεόνασμα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα είναι η φωτοσύνθεση. Εάν ένας αστρονόμος από ένα μακρινό μέρος κοιτάξει τη Γη, θα παρατηρήσει μία πολύ έντονη «υπογραφή» που δεν εμφανίζεται ούτε στον Αρη, ούτε στην Αφροδίτη.

– Και όλα αυτά γίνονται μόνο και μόνο για να δοθεί απάντηση στο ερώτημα «είμαστε μόνοι μας στο Σύμπαν»;

– Ναι, βέβαια, και αυτό το οφείλουμε στους Ελληνες. Πριν από περισσότερα από 2.000 χρόνια, ένας Ελληνας φιλόσοφος, ο Επίκουρος, έγραψε ένα πολύ σημαντικό γράμμα. Σε αυτό έλεγε ότι είναι απολύτως πεπεισμένος ότι υπάρχει μία απεραντοσύνη κόσμων στο σύμπαν. Στο ίδιο γράμμα συνέχιζε γράφοντας ότι σε κάποιους από αυτούς τους κόσμους πρέπει να υπάρχουν κατοικήσιμες περιοχές, άλλες όμοιες με τη Γη, και άλλες διαφορετικές από αυτή. Αυτή η συζήτηση δεν σταμάτησε ποτέ μέχρι σήμερα να απασχολεί τους φιλοσόφους.

– Εάν εντοπιστεί αυτό το μέρος, η τεχνολογία του μέλλοντος θα μας επιτρέψει να το επισκεφτούμε;

– Ούτε για μια στιγμή δεν πρέπει να ονειρευτούμε ότι θα πάμε εκεί! Οι αποστάσεις είναι τέτοιες που δεν θα επιτρέψουν ένα τέτοιο ταξίδι. Πρώτα απ’ όλα δεν θα ήταν ρεαλιστικό να υποθέσουμε ότι ο πιο σημαντικός εξωπλανήτης, με τις κατάλληλες συνθήκες για ζωή, θα είναι ο κοντινότερος σε εμάς. Οπότε ας πούμε ότι μπορεί ένας τέτοιος πλανήτης να απέχει από τη Γη 50 έτη φωτός. Ο άνθρωπος χρειάστηκε τρεις ημέρες για να φτάσει στο φεγγάρι, το οποίο βρίσκεται σε απόσταση μόλις ενός δευτερολέπτου φωτός. Οπότε χρησιμοποιώντας την ίδια ταχύτητα, το ταξίδι στον εξωπλανήτη θα διαρκέσει ένα δισεκατομμύριο ημέρες...
Αλλά, μια χαρά είμαστε εδώ μέσα. Το καλύτερο που έχουμε να κάνουμε είναι να χρησιμοποιήσουμε με τον βέλτιστο δυνατό τρόπο τον πλανήτη στον οποίο ζούμε. Μια επίσκεψη σε έναν εξωγήινο πολιτισμό ίσως δεν αποτελεί όνειρο, αλλά εφιάλτη...

Η συνάντηση

Συναντηθήκαμε στον σιδηροδρομικό σταθμό της παραλίμνιας πόλης Versoix, μεταξύ Γενεύης και Λωζάννης. Με το αυτοκίνητό του φθάσαμε στο Αστεροσκοπείο της Γενεύης. Στις σκάλες προς το γραφείο του, ομάδα νεαρών ερευνητών τον καλωσόρισε μιλώντας του στον ενικό. Συζητήσαμε για περισσότερες από δύο ώρες, πίνοντας μόνο νερό. Επιστρέψαμε με το αυτοκίνητό του στη Versoix, συζητώντας για το επόμενο ταξίδι του με το εγγόνι του στην Ελλάδα.

Oι σταθμοί του

1942
Γεννιέται στη Λωζάννη της Ελβετίας.

1971
Διδακτορικό στην Αστρονομία από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

1988
Καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

1995
Ανακοινώνει την ανακάλυψη του πλανήτη 51 Πηγάσου β, του πρώτου εξωπλανήτη γύρω από αστέρι που μοιάζει με τον Ηλιο.

1998
Αναλαμβάνει διευθυντής του Αστεροσκοπείου της Γενεύης.

2000
Αναλαμβάνει επικεφαλής της κατασκευής του φασματογράφου HARPS, το πιο γόνιμο επίγειο όργανο για το «κυνήγι» εξωπλανητών, που εγκαταστάθηκε στο 3,6 μέτρων τηλεσκόπιο του Αστεροσκοπείου La Silla της Χιλής.

2004
Του απονέμεται ο τίτλος του Ιππότη της Λεγεώνας της Τιμής της Γαλλικής Δημοκρατίας και το Μετάλλιο Αλμπερτ Αϊνστάιν.

2007
Ομότιμος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης.

2015
Του απονέμεται το Χρυσό Μετάλλιο της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, το πιο πρόσφατο από τα δεκάδες βραβεία που έχει λάβει.

Πηγή: Καθημερινή της Ασπασίας Δασκαλοπούλου


Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...