В NASA активно готовятся к созданию Habitable Worlds Observatory (HWO) — первого в истории космического телескопа, чья главная цель состоит в поиске внеземной жизни. Однако просто сфотографировать далекую «бледную голубую точку» будет недостаточно. Группа астрономов подсчитала, что для подтверждения обитаемости телескопу придется провести 200 дней в режиме сверхточных взвешиваний, наблюдая, как звезды «виляют бедрами» на фоне далеких галактик.
Мы живем в эпоху экзопланетного бума. Сегодня счет открытым мирам идет на тысячи, но найти планету размером с Землю в так называемой «обитаемой зоне» (где вода может быть жидкой) — это лишь половина дела. Чтобы по-настоящему понять, смотрим ли мы на скалистый мир с океанами, на пухлый газовый «мини-Нептун» или на нечто совершенно экзотическое, нам нужно знать плотность планеты. А для этого требуются ее точные размеры и масса.
В недавнем препринте, исследователи во главе с Касом Гари (Kaz Gary) и Скоттом Гауди (B. Scott Gaudi) показывают: чтобы правильно расшифровать химический состав атмосферы и не перепутать случайную аномалию с дыханием биосферы (привет, фосфин на Венере!), массу планеты нужно знать с погрешностью не более 10%.
Исторически для взвешивания экзопланет астрономы полагаются на метод лучевых скоростей (доплеровская спектроскопия). Идея в том, чтобы следить за изменениями в спектре звезды, когда гравитация планеты ритмично тянет ее то на себя, то от себя. Но этот метод дает сбой, если звезда слишком «активная» — ее поверхность бурлит пятнами и вспышками, которые смазывают спектр и имитируют ложные планетарные сигналы. Кроме того, доплеровский метод пасует, если мы смотрим на звездную систему «плашмя» (face-on).
Вот тут и поможет астрометрия. Вместо того чтобы ловить спектральные сдвиги, астрометрия предлагает просто смотреть на звезду и фиксировать ее физическое смещение из стороны в сторону (то самое «виляние»). Планета и звезда вращаются вокруг общего центра масс, из-за чего звезда описывает на небе микроскопические круги.
Звучит отлично, если бы не масштаб. Попытка разглядеть такой сдвиг похожа на попытку заметить, как подрагивает пламя свечи в Москве, если вы смотрите на нее из Владивостока, причем свеча еще и вращается. Чтобы уловить это движение, звезду нужно измерять относительно неподвижных «обоев» — далеких фоновых звезд.
Habitable Worlds Observatory (HWO) — флагманский проект NASA, гигантский космический телескоп с 6-метровым зеркалом, который придет на смену «Уэббу» и должен будет напрямую фотографировать землеподобные экзопланеты. Проект пока находится на ранней стадии разработки и полетит в космос в лучшем случае в начале 2040-х годов. Но астрономы уже сейчас скрупулезно делят его наблюдательное время.
Исследователи смоделировали, сколько ресурсов понадобится HWO, чтобы взвесить инопланетные миры. Выяснилась любопытная деталь: фоновые звезды — ресурс крайне капризный. Если телескоп будет смотреть на них в длинноволновом инфракрасном диапазоне, он потеряет в оптической резкости (дифракционный предел). Если переключится на короткие волны (ультрафиолет), там попросту окажется недостаточно ярких фоновых звезд, за которые можно «зацепиться» взглядом.
Золотой серединой оказался широкий оптический диапазон — фильтр Gaia G band, который сейчас использует европейский зонд Gaia для картографирования нашего Млечного Пути.
Авторы исследования пришли к выводу, что для выполнения задачи HWO должен быть оснащен камерой с широким полем зрения — 6 на 6 угловых минут. За первые 5 лет своей основной миссии телескоп должен будет потратить около 200 дней чистого времени только на астрометрическую съемку. Это означает, что на каждую из целевых звезд он посмотрит примерно по 100 раз (эпох наблюдения).
Такая усидчивость обязательно окупится: телескоп сможет измерить массы примерно 40 планет размером с Землю, находящихся в обитаемой зоне. И не просто измерить, а с той самой заветной точностью в 10%, отделяющей уверенность в существовании жизни от статистической ошибки.
К сожалению, поиск жизни — это не голливудский блокбастер, где мы наводим объектив на соседнюю звезду и сразу видим зеленые континенты. Это десятилетия подготовки, сотни бессонных ночей за симуляциями и планирование миссий, результаты которых, возможно, будут анализировать уже следующие поколения ученых. Но если мы хотим однажды получить научно обоснованный ответ на вопрос «Одиноки ли мы во Вселенной?», нам придется начать с самых точных космических весов в истории.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
Читайте также: Телескоп «Уэбб» обнаружил самую плотную дымку из когда-либо виденных на планете
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.