Garik Israelian: Šta je unutar zvezde?

Imam jako težak zadatak. Spektroskopista sam. Treba da vam pričam o astronomiji, a da vam ne pokažem ijednu sliku nebule, galaksije i tako dalje. Ja radim kao spektroskopista i nikada ne radim sa fotografijama. Pokušaću da vas uverim da je spektroskopija nešto što može promeniti svet. Spektroskopija verovatno može da odgovori na pitanje "Ima li koga tamo?" Da li smo sami? SETI. Spektroskopija nije jako zabavna.

Jedna moj koleginica iz Bugarske, Nevena Markov, provela je dvadeset godina proučavajući ovakve profile. Objavila je 42 članka posvećenih toj temi. Možete li da zamislite? Dan i noć, razmišljati, posmatrati, istu zvezdu dvadeset godina je neverovatno. Ali mi smo ludi. Mi radimo takve stvari. (Smeh)

Ja nisam tako daleko. Proveo sam osam meseci radeći na ovim profilima. Primetio sam vrlo malu simetriju u profilu jedne od zvezda koje imaju planete Mislio sam, možda je to litijum VI u ovoj zvezdi, što je indikator da je ova zvezda progutala planetu. Jer navodno, ne možete imati ovaj krhki izotop litijuma VI u atmosferi zvezda nalik Suncu. Ali postoji u planetama i asteroidima. Dakle, ako ste progutali planetu ili veliki broj asteroida, imaćete ovaj izotop litijuma VI u spektru zvezde. Tako da sam uložio više od osam meseci samo u proučavanje profila linije litijuma ove zvezde.

Zapravo je fascinantno, jer su me zvali mnogi novinari i pitali "Da li ste stvarno videli kako planeta ulazi u zvezdu?" Oni misle da ako imate teleskop, vi ste astronom i to što radite je zapravo gledanje kroz teleskop. I možda ste videli kako planeta ulazi u zvezdu. Na to sam odgovorio: "Ne, izvinite. Ono što ja vidim je ovo." (Smeh) To je neverovatno. Jer niko zapravo nije razumeo. Mogu se kladiti da je vrlo malo ljudi koji su stvarno razumeli o čemu se radi. Jer je ovo pokazatelj da je planeta ušla u zvezdu. To je neverovatno.

Moć spektroskopije je zapravo ostvarena sa Pink Flojdom već 1973. (Smeh) Oni su zapravo rekli kako možete dobiti bilo koju boju koju želite iz spektra. A sve što vam je potrebno je vreme i novac kako biste napravili sopstveni spektrograf. Ovo je najbolji spektrograf visoke rezolucije, najprecizniji spektrograf na ovoj planeti, pod nazivom HARPS, koji se zapravo koristi za otkrivanje ekstrasolarnih planeta i zvučnih talasa u atmosferama zvezda.

Kako dobijamo spektar? Verujem da većina vas to zna iz fizike iz škole da je to u suštini prelamanje belog svetla na boje. A ako imate tečnu vruću masu, ona proizvodi, kako mi kažemo, neprekidan spektar. Vruć gas proizvodi samo emisione linije, ne kontinuum. Ako stavite hladan gas ispred vrućeg izvora, sigurno će te videti štablon koji zovemo apsorpcione linije. Oni se, zapravo, koriste za identifikaciju hemijskih elemenata u hladnoj materiji, koji budu apsorbovani na tim frekvencijama.

Sada, šta možemo učiniti sa tim spektrima? Mi možemo proučavati liniju radijalne brzine kosmičkih objekata. Možemo proučavati i hemijski sastav i fizičke parametre zvezda, galaksija, nebula. Zvezda je najprostiji objekat. U središtu se odvijaju termonuklearne reakcije koje stvaraju hemijske elemente. I imamo hladnu atmosferu. Za mene je hladna. U smislu da je tri ili četiri hiljade stepeni za mene hladno . Moje kolege u infracrvenoj astronomiji kažu da je minus 200 Kelvina hladno za njih. Ali znate, sve je relativno. Tako da je 5.000 stepeni za mene prilično hladno. (Smeh)

Ovo je spektar Sunca - 24.000 spektralnih linija, i oko petnaest odsto tih linija još nije identifikovano. To je neverovatno. Evo nas u dvadest prvom veku i još uvek ne razumemo u potpunosti spektar Sunca. Ponekad imamo posla sa samo jednom tankom, slabom, spektralnom linijom pomoću koje merimo sastav hemijskog elementa u atmosferi. Na primer, vidite da je spektralna linija zlata jedina spektralna linija u spektru Sunca. I mi korisitmo ovu slabu odliku da bismo izmerili sastav zlata u atmosferi Sunca.

Ovaj posao je trenutno u toku. Već smo se bavili sličnim, vrlo slabim karakteristikama, koje pripadaju osmiumu. To je težak elemenat nastao u termonuklearnim eksplozijama supernove. To je jedino mesto gde zapravo možete stvoriti osmium. Samo uporedjujući sastav osmiuma u zvezdama oko kojih se nalaze planete želimo shvatiti zašto je toliko tog elementa. Možda mislimo da su eksplozije supernova okidači za stvaranje planeta i zvezda. To može biti pokazatelj.

Pre neki dan, moj kolega sa Berklija, Gibor Basri, mi je poslao mejlom veoma zanimljiv spektar pitajući me, "Možeš li ga pogledati?" I nisam mogao spavati sledeće dve nedelje. kada sam video ogromne količine kiseonika i drugih elemenata u spektru zvezda. Znam da nikad tako nešto nije uočeno u galaksiji. Bilo je neverovatno. Jedini zaključak koji smo mogli doneti iz toga jeste da je ovo jasan dokaz da se desila eksplozija supernove. u tom sistemu, koja je zagadila atmosferu ove zvezde. A zatim je nastala crna rupa u binarnom sistemu, koji je još uvek tamo s masom od oko pet sunčevih masa. To se smatralo prvim dokazom da crne rupe zapravo nastaju eksplozijama supernova.

Moje kolege, poredeći sastav hemijskih elemenata u različitim zvezdama u galaksijama su zapravo otkrile strane zvezde u našoj galaksiji. Fascinantno je da možete tako daleko otići samo proučavajući hemijski sastav zvezda. Oni su zapravo ustanovili da je jedna zvezda iz spektra stranac. Ona dolazi iz druge galaksije. Postoji interakcija galaksija. Za to znamo. One ponekad prosto otmu zvezde.

Čuli ste za solarne baklje. Bili smo jako iznenađeni otkrićem super baklje, baklje koja je hiljadu miliona puta jača od one koju vidimo na Suncu. U jednoj binarnoj zvezdi naše galaksije zvanoj FH Lav, otkrili smo super baklju. Kasnije smo počeli proučavati spektralne zvezde kako bismo videli ima li u njima nečeg neobičnog. I našli smo da je sve normalno. Te zvezde su normalne kao Sunce. Starost, sve je bilo normalno. To je dakle misterija. To je jedna od misterija koja i dalje nije razrešena, te super baklje. Postoji šest ili sedam sličnih slučajeva objavljenih u literaturi.

No, da nastavimo sa temom, stvarno treba da razumemo hemijsku evoluciju svemira. Jako je komplikovana. Stvarno ne želim da pokušate da razumete šta je ovde. (Smeh) Ovo je da vam pokažem koliko je cela priča o proizvodnji hemijskih elemenata komplikovana. Postoje dva izvora - masivne zvezde i zvezde male mase - koje proizvode i recikliraju materiju i hemijske elemente u svemiru. Nakon 14 milijardi godina, na kraju dobijamo ovakvu sliku. Ovo je vrlo važan grafik, koji pokazuje relativno izobilje hemijskih elemenata u zvezdama sličnim Suncu i u međuzvezdanom mediju.

Što dakle znači da je stvarno nemoguće pronaći objekte gde se može naći oko 10 puta više sumpora od silicijuma, pet puta više kalcijuma nego kiseonika.To je jednostavno nemoguće. A ako nađete nešto takvo, reći ću vam da je to nešto povezano sa SETI-jem, jer ne možete to da nadjete. Doplerov efekat je nešto veoma važno za fundamentalnu fiziku. Ovo je povezano sa promenom frekvencije izvora koji se kreće. Doplerov efekat je korišćen za otkrivanje ekstrasolarnih planeta.

Neophodna preciznost da bi se otkrile planete poput Jupitera koji kruži oko zvezde poput Sunca je približno 28,4 metara u sekundi. Treba nam devet centimetara u sekundi da bismo otkrili planetu poput Zemlje. To će se moći uraditi spektrografima u budućnosti. Ja, lično, sam deo tima koji razvija CODEX, visoko rezolucioni spektrograf nove generacije. za 42 metarski E-ELT teleskop. Ovo će biti instrument za otkrivanje planeta poput Zemlje oko zvezda nalik Suncu. To je fascinantan aparat nazvan astroseizmologija pomoću kojeg možemo otkriti zvučne talase u zvezdanim atmosferama.

Ovo je zvuk Alfa Kentaurija. Možemo detektovati zvučne talase u atmosferama zvezda sličnim Suncu. Ti talasi imaju frekvencije u infrazvučnom domenu, domenu koji niko ne poznaje. Vratimo se na najvažnije pitanje, "Ima li koga tamo?" To je blisko povezano sa tektonskim i vulkanskim aktivnostima planeta. Veza izmedju života i radioaktivnih jezgara je jednostavna. Nema života bez tektonske aktivnosti, bez vulkanske aktivnosti. Jako dobro znamo da geotermalna energija uglavnom nastaje raspadanjem urana, torijuma i kalijuma.

Kako to izmeriti, ako imamo planete gde je količina tih elemenata mala, te su te planete tektonski mrtve, tamo ne može biti života. Ako je previše urana ili kalijuma ili torijuma, verovatno, opet, ne bi bilo života. Možete li zamisliti da sve ključa? To je znak previše energije na planeti. Sada, merili smo količinu torijuma u jednoj zvezdi sa ekstrasolarnim planetama. To je potpuno ista igra. Veoma slaba osobina.

Mi zapravo pokušavamo da izmerimo ovaj profil i detektujemo torijum. To je veoma teško. To je veoma teško. Prvo morate ubediti sebe. Onda morate ubediti svoje kolege. A, onda morate ubediti ostatak sveta da ste zapravo detektovali nešto poput toga u atmosferi ekstrasolarne planete koja kruži oko zvezde na sto parseka odavde. Stvarno je teško. Ali ako želite znati nešto o životu na ekstrasolarnim planetama, morate uraditi taj posao. Jer morate znati koliko imate radioaktivnih elemenata u tim sistemima.

Jedan način da saznate nešto o vanzemaljcima je da uključite svoj radio-teleskop i slušate signale. Ako primite neke interesantne, to je ono što SETI zapravo radi, što je SETI radio mnogo godina. Mislim da je jedan od puteva sa najviše izgleda za uspeh da tražimo biomarkere. Možete videti spektar Zemlje, spektar Zemljinog sjaja i to je veoma čist signal. Kriva koju dobijamo, koju zovemo Crvenom krivom, predstavlja detektovanu površinu, pokrivenu vegetacijom. Neverovatno je da možemo detektovati vegetaciju na osnovu spektra. Sada zamislite da radite taj test za druge planete.

Jako nedavno, jako nedavno, govorim o poslednjih šest, sedam, osam meseci voda, metan, ugljen-dioksid su detektovani u spektru planete van Sunčevog sistema. To je neverovatno. To je dakle moć spektroskopije. Možete detektovati i proučavati hemijski sastav planeta daleko, daleko, daleko od Sunčevog sistema. Moramo detektovati kiseonik ili ozon da bismo bili sigurni da imamo sve neophodne uslove za život.

Kosmička čuda su nešto što se može povezati sa SETI-jem. Sada zamislite objekat, neverovatan objekat, ili nešto što ne možemo objasniti kada samo ustanemo i kažemo, "Pogledajte, odustajemo. Fizika ne funkcioniše." To je, dakle, nešto što uvek možete povezati sa SETI-jem i reći, "Pa, neko mora da radi ovo, nekako."

I sa poznatom fizikom itd. to je nešto što je naglasio Frenk Drejk, pre mnogo godina i Šklovski, Ako u spektru planete koja kruži oko zvezde vidite strane hemijske elemente, to može biti signal neke civilizacije koja je tamo i koja želi to da pokaže. Oni žele da pokažu svoju prisutnost preko ovih spektralnih linija, u spektru zvezde, na različite načine.

Postoji mnogo načina da se to uradi. Jedan je, na primer, tehnecijum to je radioaktivan element sa periodom poluraspada od 4,2 miliona godina. Ako ste slučajno posmatrali tehnecijum u zvezdi nalik Suncu, možete biti sigurni da je neko stavio taj element u atmosferu, jer prirodnim putem je to nemoguće učiniti. Mi sada pregledamo spektar nekih tri stotine zvezda sa ekstrasolarnim planetama. Mi taj posao radimo od 2000. i to je veoma težak projekat. Radili smo jako naporno. I imamo par zanimljivih slučajeva, kandidata, stvari koje ne možemo zapravo da objasnimo. I nadam se da ćemo u bližoj budućnosti moći to da potvrdimo.

Tako da odgovor na glavno pitanje: "Da li smo sami?" neće doneti NLO. Neće nam ga dati radio signali. Mislim da će doći od spektra sličnog ovom. To je spektar planete nalik Zemlji, koji pokazuje prisustvo azot-dioksida, kao čistog signala života, i kiseonik i ozon. Ako, jednog dana, a verujem da hoće za 15 godina od danas ili 20 godina, otkrijemo spektar poput ovog možemo biti sigurni da na toj planeti postoji život. Za jedno pet godina ćemo pronaći planete poput Zemlje, oko zvezda poput Sunca, na istoj udaljenosti kao udaljenosti Zemlje od Sunca. Trebaće oko pet godina. I onda će nam trebati dodatnih 10, 15 godina sa svemirskim projektima da bismo dobili spektre zemljolikih planeta poput onog kojeg sam vam pokazao. I ako vidimo azot dioksid i kiseonik, mislim da ćemo imati odličnog E.T.-a Hvala vam mnogo. (Aplauz)