Peeblesas, Mayoras, Quelozas, egzoplanet, Nobelis – 2019 metais Nobelio premiją gavo astrofizikai
Jamesas Peeblesas (James Peebles), Michelis Mayoras (Michel Mayor) ir Didieras Quelozas (Didier Queloz) pagerbti 2019 metų Nobelio premija už Visatos evoliucijos ir Žemės vietos kosmose suvokimo išplėtimą.
J. Peeblesas argumentai
Kanados mokslinkas Jamesas Peeblesas apdovanotas puse 9 mln. Švedijos kronų (800 000 Eur) prizu už jo teorinius atradimus apie Visatos evoliuciją. J. Peeblesas yra kosmologijos mokslo transformacijos, kuri įvyko per pastaruosius 50 metų, pradedant nuo spėjimų ir baigiant mokslu, pradininkas.
Dar 1965 metais J. Peeblesas kartu su kolegomis pateikė argumentų, kad Visatos evoliucijos pradžioje, nežiūrint į tai, kokia buvo jos būsena iš karto po Didžiojo Sprogimo, medžiaga ir spinduliuotė turėjo būti terminėje pusiausvyroje ir visa ši “sriuba” turėjo pamažu vėsti iki šiandieninės maždaug 10 Kelvinų temperatūros. Tais pačiais metais A. Penziasas ir R. Wilsonas padarė Nobelio premija įvertintą reliktinės spinduliuotės atradimą mikrobangų regione, kurios temperatūra buvo 3.5 K, t.y. gana artima teoriniam J. Peebleso ir kolegų numatymui.
Naujos žinios apie reliktinį spinduliavimą leido J. Peeblesui žengti kitą svarbų žingsnį, įvertinant laiką, kada Visatos būsena pasikeitė tiek, kad karšti fotonai nustotų trukdyti protonams ir neutronams jungtis į branduolius – atomų užuomazgas. Jis įvertino, kad Didžiojo Sprogimo metu galėjo susidaryti apie 27–30% helio branduolių – šis numatymas yra įspūdingai artimas dabar žinomai 25% vertei. J. Peeblesas yra pateikęs ir daug kitų teorinių įžvalgų: jis numatė kosminės mikrobangų spinduliuotės temperatūros fliuktuacijas (dabar stebimas Planko ir WMAPS kosminiais teleskopais), su kolegomis pateikė santykinį tamsiosios medžiagos ir energijos kiekį stebimosios medžiagos atžvilgiu; kartu su J. Ostrikeriu paaiškino, koks turi būti kinetinės ir gravitacinės energijų santykis, kad galaktika taptų skersėta (tokia yra ir mūsų Galaktika). J. Peeblesas yra paskelbęs 340 mokslinių darbų, cituotų virš 33 tūkst. kartų.
2019 metų fizikos Nobelio premijos laureatai Jamesas Peeblesas, Didieras Quelozas ir Michelis Mayoras
M. Mayoras ir D. Quelozas – už egzoplanetą
Du Šveicarijos astronomai Michelis Mayoras ir Didieras Quelozas pasidalino antra Nobelio premijos puse už pirmosios ne Saulės sistemai priklausančios planetos atradimą prie Saulės tipo žvaigždės. Jie 1995 metais atrado egzoplanetą prie 51 Pegasi žvaigždės, esančios už 50 šviesmečių Pegaso žvaigždyne. Nuo tada atrasta tūkstančiai egzoplanetų ir jų sistemų – prasidėjo nauja era, transformuojanti suvokimą apie žmonijos padėtį Visatoje.
Egzoplanetai atrasti M. Mayoras ir D. Quelozas naudojo būdą, kuris vadinamas radialinių greičių metodu. Kadangi planetos ir jų žvaigždė skrieja aplink bendrą masės centrą, tai žvaigždės radialinis greitis (greitis, kuriuo žvaigždė juda link mūsų arba nuo mūsų) nuolatos kinta. Kintant radialiniam greičiui dėl Doplerio efekto sugerties linijos, žvaigždės spektre periodiškai slankioja. Kai žvaigždė, skriedama aplink bendrą masės centrą, artėja link mūsų, tai stebimas sugerties linijų poslinkis link mėlynų spindulių, kai nuo mūsų tolsta – stebimas poslinkis link raudonų spindulių pusės.
51 Pegasi b yra pirmoji egzoplaneta atrasta prie Saulės tipo žvaigždės. 51 Pegasi yra tik 23% didesnė ir 11% masyvesnė už Saulę. Palyginus su Saulės sistemos kūnais atrastoji egzoplaneta yra 50% didesnė ir 47% lengvesnė už Jupiterį. Tai reiškia, kad ji yra labai išsipūtusi ir turi labai storą atmosferą. Iki šios planetos atradimo mokslininkai net negalėjo įsivaizduoti, kad Jupiterio dydžio planetos galėtų skrieti taip arti savo žvaigždės. 51 Pegasi b orbita yra tokia maža (tik 0.053 av), kad aplink žvaigždę ji apskrieja per 4.23 dienas. Skriejant taip arti žvaigždės planetos paviršius įkaista net iki 1000 °C.
Tokio tipo egzoplanetos buvo pavadintos karštaisiais jupiteriais. Atradę 51 Pegasi b ir kitas panašias planetas mokslininkai suprato, kad Jupiterio dydžio planetos gali formuotis toli nuo savo žvaigždės ir per milijonus metų prie jų priartėti. 2017 metais mokslininkams pavyko užregistruoti 51 Pegasi b atspindžio spektrą ir jos atmosferoje rasti vandens garų pėdsakų.
Kairėje paveikslo dalyje pateiktas 51 Pegasi b ir Jupiterio dydžių palyginimas, o dešinėje – 51 Pegasi ir Saulės dydžių palyginimas (NASA)
Egzoplanetos ir jų paieškos
Pastaraisiais metais egzoplanetų paieškoms dažniau naudojamas vadinamasis tranzitų metodas, kai planetai praslenkant savosios žvaigždės disku yra stebimas šviesio sumažėjimas, nes praslenkanti planeta blokuoja dalį šviesos. Tranzitui pasibaigus, žvaigždės šviesis vėl atsistato. Planetų milžinių tranzitus sėkmingai galima stebėti ir su antžeminiais teleskopais. Bet Žemės dydžio egzoplanetų tranzitų stebėjimams labiausiai tinka kosminiai teleskopai. Ypatingai sėkmingas buvo NASA Keplerio kosminis teleskopas, kuris tranzitų metodu atrado tūkstančius egzoplanetų.
Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos instituto astronomai taip pat dalyvauja ieškant naujų egzoplanetų bei jas tyrinėjant. 2010 metais Rimvydas Janulis kartu su Serenos Benati vadovaujama tarptautine EXOTIME projekto komanda paskelbė straipsnį apie egzoplanetos atradimą prie kintamos žvaigždės PG 1325+101 (QQ Vir). Skriejant egzoplanetai aplink šią žvaigždę buvo pastebėtas jos pulsacijų periodiškumo nepastovumas. Stebėjimai buvo atliekami ir Molėtų astronomijos observatorijoje su 1.65 m teleskopu.
Nuo 2015 metų egzoplanetų tranzitų stebėjimai Molėtų astronomijos observatorijoje atliekami ypač aktyviai. Vyksta bendradarbiavimas su Danijos Orhus universiteto mokslininkais KOINet (Kepler Object of Interest Network) konsorciume, kurio tikslas koordinuotai stebėti Keplerio kosminio teleskopo atrastų egzoplanetų tranzitų periodiškumo ir trukmės netolygumus, kuriuos gali sukelti kaimyninės, galbūt mažesnės ir dar neatrastos egzoplanetos. Pradėtas bendadarbiavimas su Rusijos Pulkovo observatorija ieškant naujų egzoplanetų tranzitų būdų bei tiriant tranzitų periodiškumo bei trukmės netolygumus. 2018 metais buvo atrasta Jupiterio masės egzoplaneta KPS-1b, skriejanti prie raudonosios nykštukės, kurios paieškose dalyvavo ir Erika Pakštienė.
2016 m. prie 1.65 m teleskopo instaliuotas didelės skiriamosios gebos spektrografas leido pradėti detalios ryškių žvaigždžių cheminės sudėties tyrimus, kurie bus reikalingi charakterizuojant egzoplanetas, atrastas su NASA TESS ir Europos kosmoso agentūros PLATO kosminiais teleskopais.
Gražina Tautvaišienė, Erika Pakštienė