Prieš porą savaičių pasaulį apskriejo žinia, kad atrasta pirmoji gyvybei tinkama planeta už Saulės sistemos ribų. Žiniasklaidos pranešimai buvo įvairūs – nuo beveik teisingų teiginių, kad analizuojant duomenis aptiktas signalas planetos, kelis kartus masyvesnės už Žemę ir esančios savo žvaigždės gyvybinėje zonoje, iki sensacingų nesąmonių kaip kad protingos gyvybės signalo radimas toje planetoje. Maždaug savaite vėliau buvo paskelbtos kitos naujienos – patikslinus duomenis, planetos egzistavimu suabejota. Delfio ir panašaus lygio naujienų portalų komentatoriai netrukdo prieiti kone vieningos išvados, kad šitaip vyriausybės slepia kontaktą su ateiviais ir bando uždangstyti didžiausią mokslinį perversmą ir taip toliau. Taigi šita proga pabandysiu detaliai paaiškinti, kaip čia viskas vyko ir kur ta konspiracija paslėpta.

Pradėti kažką aiškinti, kaip esu pastebėjęs iš asmeninės patirties, geriausia nuo pradžių. Bet kad straipsnis nepasidarytų siaubingai per ilgai, kaip įvadą duosiu nuorodą į dviejų metų senumo savo rašliavą, kurioje pristačiau kelis pagrindinius egzoplanetų (t.y. planetų už Saulės sistemos ribų) aptikimo metodus. Šiuo atveju mums įdomus radialinių greičių (radial velocity, RV) metodas, susijęs su žvaigždžių spektrais. Būtent tokiu metodu naudojantis ir buvo aptikta toji planeta.

Truputį detaliau papasakosiu apie šį metodą ir kaip jis naudojamas konkrečiu atveju. Iš spektrų periodiško slankiojimosi pirmyn-atgal galima apskaičiuoti, kokiu greičiu mūsų link (arba tolyn nuo mūsų) juda žvaigždė ir, tęsiant stebėjimus ilgą laiką, sudaryti to greičio priklausomybės nuo laiko grafiką. Jeigu aplink žvaigždę sukasi viena planeta apskritimine orbita, tai šis grafikas bus tvarkingai "banguojantis", t.y. sinusoidės formos. Jeigu ta planeta sukasi eliptine orbita, "bangavimas" grafike bus netvarkingas – žvaigždės greitis didės palengva, paskui staiga sumažės ir vėl ims didėti, ar panašiai (detalės priklauso nuo orbitos eliptiškumo ir orbitos plokštumos pasvirimo į dangaus plokštumą). Dar sudėtingesnė situacija tampa tada, kai planetų yra ne viena. Tokiu atveju kartais abi planetos yra vienoje žvaigždės pusėje ir žvaigždė savo masės centro atžvilgiu juda labai greitai, kartais – tik vos vos. Iš pirmo žvilgsnio judėjimas atrodo chaotiškai ir nieko ten neįžvelgsi. O dar jei pridėtume tai, kad kiekvienas matavimas turi tam tikrą paklaidą, tai išvis baisu darosi, maždaug šitaip.

Laimei, čia į pagalbą mums gali ateiti XIX a. prancūzų mokslininkas Žanas Baptistas Žozefas Furjė ir jo sukurta Furjė eilučių bei Furjė transformacijų metodika. Furjė eilutė – tai būdas bet kokią periodinę funkciją išreikšti kaip begalinę sinusų irba kosinusų sumą. Furjė transformacija – eilučių apibendrinimas neperiodinėms funkcijoms, leidžiantis iš, pavyzdžiui, duomenų variacijos laiko atžvilgiu rasti įvairių dažnių periodinių svyravimų santykinius stiprumus. Originali metodika leido šitai padaryti tik analitiškai išreiškiamoms funkcijoms, tačiau vėliau ji buvo patobulinta ir dabar galima ją taikyti stebėjimų duomenims, sudarytiems iš pavienių taškų. Sudėtingos žvaigždės ir planetų sistemos atveju tai labai naudinga, nes kiekviena planeta aplink žvaigždę sukasi (beveik) nekintamu periodu, taigi ir apsisukimų dažnis nekinta, todėl atlikus Furjė transformaciją žvaigždės judėjimui, galima aptikti atskirų planetų dažnius, nes jų įtakų santykinė galia yra gerokai didesnė, nei atsitiktinių svyravimų.

Gliese 581 sistemos stebėjimų duomenys. Horizontalioje ašyje – svyravimų periodas, vertikalioje – santykinis svyravimų stiprumas. Kiekvienas grafikas rodo vaizdą, gautą atmetus sekančios akivaizdžiausios planetos įtaką (plačiau žr. tekste). Grafikas nukopijuotas iš čia

Būtent tai ir buvo padaryta analizuojant maždaug 10 metų trukmės (1998-2008) Gliese 581 žvaigždės stebėjimų duomenis. Ir nubraižius jų grafiką, akivaizdžiai matoma pirma planeta, kurios orbitos periodas – maždaug 5,5 dienos. Tada buvo sukurtas dirbtinis analogiškas spektras, koks jis atrodytų, jei planeta būtų tik viena (šiuo atveju planetos orbitos eliptiškumas nelabai svarbus, be to, orbita turėtų būti beveik apskrita, nes sistema su keliomis planetomis negali išlikti stabili ilgą laiką, jei tų planetų orbitos nėra labai artimos apskritimams). Tas spektras tada buvo atimtas iš turimų duomenų, ir pamatyta antra planeta, kurios periodas maždaug 12,5 dienos. Tęsiant procesą toliau, buvo aptiktos dar keturios planetos. Jų orbitų periodai atitinkamai yra 67, 3,5, 430 ir 36,6 dienos. Toliau analizuojant kiekvienos planetos įtakos stiprumą, nustatytos ir jų masės (tiksliau sakant, masių apatinės ribos). Taip jau išėjo, kad paskutinės aptiktos planetos masės apatinė riba yra 3,1 Žemės masės, o jos atstumas nuo žvaigždės – 0,15 astronominio vieneto – yra kaip tik per vidurį Gliese 581 gyvybinės zonos.

Šioje vietoje truputėlį nukrypsiu į lyrines pievas ir paaiškinsiu, kas per dalykas yra gyvybinė zona. Įvairūs tyrimai (tiek teoriniai skaičiavimai, tiek ekspedicijų atokiuose Žemės kampeliuose duomenys) teigia, kad gyvybė gali egzistuoti labai įvairiose terpėse. Visgi dėl vieno dalyko mokslininkai daugmaž sutaria – gyvybės atsiradimui beveik neabejotinai reikalingas stiprus tirpiklis, pageidautina toks cheminis elementas ar junginys, kuris išlieka skystas dideliame temperatūrų ruože. Vanduo – vienas toks tirpiklis. Kitas variantas būtų, pavyzdžiui, etanas, kuris yra skystas tarp -181 ir -89 laipsnių Celsijaus temperatūros, t.y. irgi labai plačiame ruože. Tačiau mes tikrai žinome, jog vandeningoje planetoje gyvybė atsirasti gali, o dėl etano ir kitų tirpiklių dar abejojama, taigi prioritetinės gyvybės paieškoms yra tokios planetos, kuriose gali egzistuoti skystas vanduo. Tam, kad skystas vanduo egzistuotų, planeta turi būti ne per karšta ir ne per šalta. Na o planetos paviršiaus temperatūrą didžiąja dalimi nulemia jos žvaigždės teikiama šiluma. Tą šilumą ir planetos temperatūrą idealiomis sąlygomis (planeta yra šiluminėje pusiausvyroje, jos atmosferoje neegzistuoja šiltnamio efektas) apskaičiuoti nesudėtinga, ir ji priklauso tik nuo žvaigždės temperatūros (kuri savo ruožtu priklauso beveik vien tik nuo žvaigždės masės) ir atstumo tarp žvaigždės ir planetos. Taigi galima rasti ruožą atstumų nuo duotos masės žvaigždės, kuriuose esančios planetos vidutinė paviršiaus temperatūra yra tarp 0 ir 100 laipsnių Celsijaus. Būtent šis ruožas ir yra vadinamas gyvybine zona. Tiesa, toks primityvus skaičiavimas nėra visiškai teisingas – štai Žemė pagal jį yra Saulės gyvybinės zonos išorėje, nes mūsų planetos vidutinę temperatūrą maždaug 30 laipsnių pakelia šiltnamio efektas atmosferoje – tačiau apytikriams įvertinimams jis tinka ir yra plačiai naudojamas. Ir taip jau išeina, kad tokio tipo žvaigždėms, kaip Gliese 581, gyvybinė zona driekiasi tarp 0,1 ir 0,2 AV.

Savaime suprantama, tokia naujiena neliko nepastebėta – vyko specialios spaudos konferencijos, žiniasklaida daugiau ar mažiau sensacingai pranešinėjo apie tai, ir taip toliau. Atsirado ir pranešimų apie neva aptiktą nenatūralios kilmės signalą iš tos sistemos, nors spėju, kad tai greičiausiai buvo ‘sugedusio telefono’ pasėkmė. Bet mokslas nebūtų mokslu, jei nebūtų patikrinamas ir pertikrinamas. Tuo labiau, kad iš aukščiau pateikto grafiko matyti, kad šeštosios planetos signalas yra tik vos vos stipresnis už 99% teisingo aptikimo limitą (vidurinė horizontali linija). Kita mokslininkų grupė (šveicarai, anksčiau pirmieji atradę trečią ir ketvirtą šitos sistemos planetą) paėmė truputį didesnį tos pačios sistemos stebėjimų duomenų rinkinį ir atliko tokią pačią analizę Jos rezultatas – šeštoji planeta ne tik kad neaptikta, bet bandant priderinti duomenis prie šios planetos įtakos įvertinimo, gaunamas netgi prastesnis rezultatas, nei tokio priderinimo nepadarius. T.y. iš duomenų atėmus šeštos planetos įtakos modelį, statistinis "triukšmas" netgi padidėja. Apie šiuos rezultatus straipsnio kol kas nėra, bet vienas mokslininkų grupės narys, F. Pepe, apie apie tai pranešė konferencijoje prieš porą savaičių. Žodžiu pagal šituos duomenis atrodo, kad tai, ką pirmoji grupė palaikė planetos signalu, tebuvo tik nereikšmingi statistiniai svyravimai.

Kaip yra iš tiesų? Kuri mokslininkų grupė teisi? Vieno tvirto atsakymo pateikti negaliu, nors esu labiau linkęs tikėti šveicarais, kurie naudojo didesnį duomenų kiekį. Visgi laikas ir tolesni stebėjimai parodys, kaip čia viskas gausis. Bet kuriuo atveju, laikui bėgant atrandamos vis mažesnės ir mažesnės masės egzoplanetos, taigi manau, jog nepraeis nė penkmetis, kol bus tikrai aptikta (t.y. su >99% tikimybe) Žemės masės planeta. O kol kas belieka džiaugtis ta planeta, kurią dar tebeturime :) Ir dar reikėtų mažiau tikėti konspiracijos teorijomis, kad ir kaip įdomiai jos atrodytų.