Den totala solförmörkelsen över Nordamerika den 8 april 2024 är en fantastisk och minnesvärd händelse för alla i dess väg. Men förmörkelser värderas inte bara för sin visuella inverkan, de är i centrum för banbrytande vetenskap.

Förmörkelser kan berätta en hel del om avlägsna planeter bortom vårt solsystem - eller exoplaneter. Sedan den första exoplaneten upptäcktes 1992 har astronomer upptäckt mer än 5 600 världar som kretsar om andra stjärnor än solen. De har använt en mängd kraftfulla teleskop för att observera dem.

Men precis som med den totala solförmörkelsen, finns det fortfarande en viktig roll att spela av amatörastronomer, genom flera medborgarvetenskapliga projekt utformade för att hjälpa till med observationer av dessa avlägsna världar.

En solförmörkelse inträffar när månen passerar mellan jorden och solen. Även om solen är 400 gånger större än månen, är den också cirka 400 gånger längre bort. Det är därför det verkar vara lika stort på vår himmel. När en förmörkelse inträffar, blockerar månen knappt solen, och lämnar en vacker egenskap som kallas "korona" (latin för krona) runt kanten.

Något liknande händer när vi tittar mot en avlägsen stjärna med en planet. Om allt stämmer in på rätt sätt kommer exoplaneten att passera mellan oss och sin stjärna. Detta kallas transit. Men eftersom planeten är mycket mindre än sin stjärna, och de är mycket närmare varandra än de är oss, kommer planeten att se ut att vara mindre än stjärnan och kommer inte att blockera den som händer med en total solenergi. förmörkelse.

Dessa stjärnor är så långt borta, även med våra bästa teleskop, att de visas som en liten ljuspunkt. När en transit inträffar blir den lilla ljuspunkten en bråkdel dämpare i några timmar och återgår sedan till det normala.

Om exoplaneten har en atmosfär kommer en del stjärnljus att filtreras genom den innan den når teleskopet. Stjärnljuset kan delas upp i olika färger, vilket berättar om vad som finns i atmosfären. Detta kallas ett spektrum.

Varje element har en specifik uppsättning färger som det föredrar att absorbera och avge. Till exempel hade äldre gatlyktor en distinkt orange färg, vilket är karakteristiskt för natrium - metallen som dessa lampor var fyllda med. Om vi ​​delar upp ljuset från gatlyktan i ett spektrum skulle vi se natriumsignaturen.

På samma sätt trycker kemiska föreningar i planetens atmosfär sina signaturer på stjärnljuset som filtreras genom dem. Detta gör det möjligt för astronomer att mäta vad som finns i atmosfären genom att undersöka dess spektrum.

Jordens atmosfär sprider blått ljus, vilket gör att himlen ser blå ut, och det som är kvar ser rött ut. Det överblivna röda ljuset är ansvarigt för att solen ser röd ut när den går upp och ned och för "blodmåne"-effekten, där månen blir orangeröd under en månförmörkelse (där jorden passerar mellan solen och månen). Om vi ​​var på månen under en sådan händelse skulle vi kunna använda spektrumtekniken för att mäta jordens atmosfär.

Nasas rymdteleskop James Webb (JWST) och Europeiska rymdorganisationens (Esa) kommande rymdteleskop Ariel är bland de enda instrument som är tillräckligt känsliga för att upptäcka och mäta atmosfären på en exoplanet.

Att karakterisera och jämföra dessa atmosfärer kan berätta mycket om andra planetsystem. Fram till 1990-talet hade vi bara ett exempel – solsystemet. Astronomer kommer också att leta efter "biomarkörer" i atmosfären på dessa planeter.

Biomarkörer är livets potentiella kemiska signaturer. Till exempel utgör syre drygt 20 % av jordens atmosfär och produceras av växter. Genom att studera potentiella biomarkörer i exoplanetatmosfärer kan astronomer bara hitta bevis för främmande liv.

Det kommer sannolikt att finnas debatt om några av dessa resultat, dock. Förra året tillkännagav ett team av astronomer trevande tips om en kemikalie som kallas dimetylsulfid i spektrumet från en exoplanet som heter K2-18b. På jorden släpps denna kemikalie ut av marin plankton. Men många astronomer väntar på uppföljande observationer av denna planet innan de drar några slutsatser.

En återstående utmaning kring studiet av exoplaneter är osäkerheten i tidpunkten för förmörkelserna, eller transiterna. Interaktioner med andra planeter och andra effekter kan göra att en exoplanets bana förändras över tiden. Om en transitering är sen, kan detta göra att rymdskepp som JWST eller Ariel väntar på att det ska hända, vilket slösar bort mycket begränsad teleskopobservationstid. Om en transitering sker tidigt kan rymdteleskopet missa det helt.

Exoplanet Watch och ExoClock är medborgarvetenskapliga projekt som låter allmänheten bidra till studiet av exoplaneter. Deltagarna kan använda små teleskop de har hemma, eller fjärrstyra andra teleskop via internet för att observera transiter och sedan bearbeta resultaten på sina datorer. Genom att ladda upp dessa resultat kan de hjälpa till att hålla JWST och Ariel punktliga och placera dem i en position för att göra observationer som kan förändra vår förståelse av kosmos.

Tillhandahålls av The Conversation

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.