Är det bättre att satsa på avancerade jordbaserade teleskop än rymdteleskop?

Jag tänkte denna söndag i ett par inlägg reflektera lite över vägval vad gäller sökandet efter exoplaneter i vår galax, Vintergatan. Jag blir emellanåt förvånad över vad som tycks vara en brist på strategiskt tänkande inom astronomisk forskning. Mycket av utforskning av exoplaneter tycks ske mer eller mindre ad hoc. Den här första artikeln handlar teknologiska vägval - om rymdteleskop kontra jordbaserade teleskop.

Vi står vid en punkt då viktiga vägval behöver göras. Om det är forskarna eniga. Det finns en viss frustration bland forskare över att det är så svårt att finna planeter som liknar jorden. Att upptäcka jordkopior är varje exoplanetforskares dröm och ett av de viktigaste målen för exoplanetforskningen. Det har så här långt gått trögt. Antalet upptäckta exoplaneter närmar sig visserligen 900, men det är till helt övervägande del stora och mycket heta planeter som upptäckts. Stora gasplaneter i all ära, men det är jordliknande planetfynd vi väntar på. Vad krävs för att ett genombrott ska ske? Kanske en mer utvecklad exoplanetstrategi med tydliga mål för utforskningen. Kanske flera mer specialiserade projekt snarare än ett fåtal projekt som ska studera allt.

Illustration av ett planetsystem (Bildkälla: ESO)

Jag har tidigare här i bloggen ifrågasatt NASA:s rymdsondsstrategier (läs HÄR). Då handlade det om utforskningen av vårt solsystem. Samma problem finns vad gäller utforskningen av exoplaneter. Bristen på en tydlig strategi gör att NASA mycket väl kan bli omkört av ESO, av olika forskningsinstitut och av universitet som med hjälp av avancerade jordbaserade teleskop upptäcker jordliknande planeter. Det sker en snabb teknologisk utveckling inom området just nu. Mer om det nedan, men först lite om NASA:s planer.

NASA planerar att sända upp rymdteleskopet TESS 2017 (läs min artikel om teleskopet HÄR). TESS har i uppdrag att söka efter exoplaneter kring stjärnor i vår närhet. Även om det kan tänkas hitta jordstora exoplaneter är teleskopet sannolikt inte tillräckligt kraftfullt för att studera dem mer i detalj. Teleskopets uppgift kan därför snarare bli att ge uppdrag till ett annat och mycket kraftfullare teleskop, James Webb-teleskopet (JWST), som sänds upp i slutet av 2018. JWST-projektet är det i särklass dyraste av NASA:s pågående projekt. Häromdagen lämnade Obamaadministrationen sitt budgetförslag för 2014 och i den fortsätter man finansieringen av JWST. Projektet kommer att ha kostat över 50 miljarder kronor när det väl är dags för uppskjutning av teleskopet 2018!

Illustration av JWST (Bildkälla: NASA)

Är det verkligen rimligt att satsa mångmiljardbelopp (i dollar) på nya rymdteleskop i den ekonomiska situation som många av rymdnationerna befinner sig i. Trots teleskopets enorma potential att upptäcka nya världar och ge oss en ny kunskap om universum och dess utveckling; är det verkligen värt pengarna? Jag för min del börjar tveka, trots att jag vet vad t.ex Hubbleteleskopet betytt för astronomins utveckling. Orsaken till min tvekan är att vi för dessa pengar kunde ha finansierat flera mycket stora rymdsondsprojekt + ett tiotal mindre rymdsondsprojekt + ett eller ett par enormt avancerade jordbaserade teleskop + en hel skock små jordbaserade teleskop. Och tänk om uppskjutningen av JWST misslyckas? Vilken mardröm!

Paul Gilster på Centauri Dreams tänker i samma banor i en artikel där han funderar på framtida exoplanetutforskning (läs HÄR). I artikeln funderar han på vilken av upptäcktsmetoderna som egentligen är att föredra. De olika metoderna har sina fördelar och nackdelar. Ett intressant projekt som nämns i artikeln är det s.k Minervaprojektet. Det handlar om att installera en ny typ av relativt små teleskop på klassisk mark, uppe på Mount Palomar i Kalifornien. Teleskopen använder sig av både radialhastighetsmetoden och transitmetoden och ska användas för att upptäcka jordstora exoplaneter kring stjärnor i vår närhet. Det rör sig om ett multiteleskopsystem där man med fyra 0,7 metersteleskop med stor flexibilitet ska kunna utforska olika stjärnor och söka efter planeter. Under en treårsperiod ska stjärnor inom 75 ljusår från oss studeras. Projektet verkar vara så långt gånget att man redan nästa år kan börja observationerna. Hela projektet går, enligt Gilster, på i sammanhanget fjuttiga 3,5 miljoner dollar!! Kanske är det den här typen av projekt man i större utsträckning borde satsa på?

Illustration av ett par Minervateleskop (Bildkälla: Caltech)

Förutom den här typen av små teleskop finns också flera stora observatorier runtom i världen som upptäcker alltfler exoplaneter. Det ska bli intressant att t.ex följa ESO:s, det europeiska sydobservatoriets, arbete under de närmaste åren. Ett flertal mycket avancerade teleskop, såsom VLT, Alma, samt om några år E-ELT, kan komma att göra väl så många fynd som rymdteleskopen.

Så vilka vägval behöver då göras? Sannolikt handlar det om att rymdteleskop och jordbaserade teleskop kompletterar varandra. Det som behövs är därför kanske i steg 1 en strategi över vad man ska studera och inte med vilken utrustning. Om det handlar artikel 2 nedan. När man har en tydlig inriktning för utforskningen av exoplaneter bör vägval avseende teleskop m.m göras.

Astrobiologer diskuterar framtida utforskning av exoplaneter

Här följer del 2 i mina reflektioner vad gäller framtida utforskning av exoplaneter. Läs del 1 HÄR.

Den eminenta tidskriften Astrobiology Magazine har nästan dagligen intressanta artiklar på sin websida. Förutom nyhetsförmedling anordnar man emellanåt debatter mellan forskare. En sådan debatt handlar om framtida utforskning av exoplaneter. Själva debatten hölls i samband med Astrobiology Science Conference i höstas. En hel del intressant framfördes och jag ska försöka sammanfatta det viktigaste nedan.

Illustration av ett exoplanetsystem (Bildkälla: NASA)

Det finns ett missnöje bland forskare över att NASA inte tycks ha någon riktig strategi i sökandet efter planeter med förutsättningar för liv. Exoplanetutforskningen är lite ad hoc. En av forskarna efterlyser en "Terrestrial Planet Finder", dvs ett rymdteleskop med uppgift att söka efter jordkopior. Trots att exoplanetforskningen är ett synnerligen hett område just nu tycks området hamna mellan stolarna i den strategiplanering som det amerikanska forskarsamfundet gör och som utmynnar i den s.k Decadal Survey. Denna survey är forskarnas syn på vad NASA bör prioritera. Strategiprocesserna hänger helt enkelt inte med i den snabba utveckling som skett vad gäller utforskning av exoplaneter.

Terrestrial Planet Finder var ett förslag på NASA-projekt som dock inte blev prioriterat. Projektidéen byggde på ett avancerat teleskopsystem som skulle kunna upptäcka jordliknande planeter. Många forskare hoppas fortfarande på att projektet så småningom blir av.

Illustration av TPF (Bildkälla: NASA)

Några av de stora strategiska frågorna när det gäller exoplanetutforskning lyfts i debatten:

• Kring vilken typ av stjärnor ska vi söka efter exoplaneter? Ofta talar man om att fokusera på de solliknande stjärnorna, men kanske finns skäl att också studera lite svalare stjärnor (M-klass). Dessa är ju trots allt i majoritet i vår galax. Häromdagen kom en forskningsrapport som beräknar antalet jordliknande planeter till kanske 100 miljarder kring just den här typen av stjärnor (läs HÄR)!  De är också enklare att studera, men frågan är om det är "rätt" stjärnor att titta på om vi vill upptäcka en jordkopia.Å andra sidan så är det kanske fel att bara titta på solliknande stjärnor bara för att vår jord råkar kretsa kring en sådan. Det är kanske också fel att vara så fokuserad på jordkopior.
• Hur ska vi se på den beboeliga zonen? I januari i år föreslog forskare en ny definition som innebär att jorden nästan hamnar utanför den beboeliga zonen (läs HÄR). Definitionen visar att faktorer som planetatmosfärers sammansättning, "energitillskott" från en annan himlakropp (t.ex Jupiters månar får energi från Jupiter) m.m kan skapa förutsättningar för liv även utanför den beboeliga zonen. Därför borde man kanske ha en vidare syn på beboelighet på en himlakropp. Det kan innebära att exomånar kan vara väl så beboeliga som exoplaneter.
• Ska vi fortsätta fokusera på jordlika planeter som kretsar relativt nära stjärnorna eller ska vi bygga mer avancerade rymdteleskop som kan upptäcka planeter som kretsar lite längre från stjärnorna men ändå inom den beboeliga zonen? I dagsläget sker en stor del av observationerna utifrån vad som kan observeras och inte utifrån vad som bör observeras. Det är naturligt så här i inledningen av exoplanetutforskningen, men i förlängningen bör vi göra tydligare val av vad som ska observeras.
• Planeter har visat sig vara väldigt olika vad gäller utveckling, sammansättning m.m. Kanske är vi för enkelspåriga när vi letar efter jordkopior. Andra utvecklingslinjer kan finnas som också leder till att liv utvecklas på en planet. "Beboelig zon" och en planets beboelighet är verkligen relativa begrepp. Faktum är att jorden under långa perioder av sin utveckling varit en synnerligen ogästvänlig plats. Likväl har liv upprätthållits. Om väl liv uppkommer på en himlakropp kan det överleva långa perioder av värme eller kyla eller under andra "omöjliga livsbetingelser". Se bara på de mikroorganismer, s.k extremofiler, som lever kring heta källor, under enormt tryck i djuphaven eller på mycket torra platser här på jorden.

Så vilka vägval bör då göras? Om det lär forskarna inte vara eniga. En del vill fokusera på jordliknande planeter kring solliknande stjärnor. En del vill titta närmare på dvärgstjärnor och leta efter planeter runt dem. Andra vill lägga mer forskningsresurser på att öka vår kunskap om eventuell förekomst av liv på månar såsom Europa, Titan och Enceladus. Debatten lär fortsätta, men någon slags strategiskt vägval åtminstone vad gäller kommande rymdsondsprojekt bör tas. NASA, ESA och andra rymdmyndigheter har inte råd att utforska allt utan måste prioritera.