Поиск в космосе строительных блоков жизни во Вселенной
Телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST) готов вывести изучение экзопланет на новый уровень. Европейские исследователи провели масштабную подготовительную работу.
JWST, совместный проект NASA, Канадского космического агентства (CSA) и Европейского космического агентства (ESA), стоимостью €10 млрд, начал передавать первые изображения в июле 2022 года. Его научные цели включают поиск строительных блоков жизни во Вселенной.
Научная золотая жила
Пьер-Оливье Лагаж, астрофизик из Французской комиссии по альтернативной энергии и атомной энергии (CEA), — руководитель проекта ExoplANETS A. Проект разработал инструмент для анализа спектроскопических данных с предыдущих миссий, чтобы изучать атмосферы экзопланет.
Спектроскопия транзитных экзопланет — ключевой метод. Когда планета проходит перед своей звездой, свет звезды, проходя через атмосферу планеты, меняет спектр. Анализ этих изменений позволяет определить химический состав атмосферы и потенциальную обитаемость.
Инструмент ExoplANETS A помогает астрономам характеризовать атмосферы, отделяя полезный сигнал от систематического шума, который возникает из-за того, что сигнал от атмосферы крайне мал на фоне света звезды. Проект также создал базу данных свойств звезд, имеющих экзопланеты, на основе архивов обсерваторий ESA XMM-Newton и Gaia.
Первые наблюдения JWST за экзопланетой — горячий газовый гигант WASP-39b — уже позволили впервые достоверно обнаружить в атмосфере экзопланеты диоксид углерода (CO2).
Пойманные в TRAPPIST-1
Проект ESCAPE искал новые методы для характеристики атмосфер планет, подобных Земле. Астрофизик Мартин Тюрбе (CNRS) и его коллеги разрабатывали способы расчета плотности планет в системе TRAPPIST-1 — ультрахолодного красного карлика в 40 световых годах от нас, вокруг которого вращаются семь небольших экзопланет.
Классический метод измерения массы планеты (по гравитационному влиянию на звезду) для небольших планет TRAPPIST-1 не работает. Однако планеты в этой системе расположены очень близко и сильно влияют друг на друга гравитацией, что вызывает отклонения в времени их транзита перед звездой. Измеряя эти отклонения, ученые смогли оценить массы планет и рассчитать их плотность.
Благодаря этой технике и наблюдениям с наземных телескопов (например, SPECULOOS в ESO, Чили) и космических телескопов, были получены самые точные на сегодня оценки содержания воды на семи планетах TRAPPIST-1.
Отраженный звездный свет
Тюрбе и коллеги также исследуют более новую технику — спектроскопию отраженного света. Вместо анализа того, как меняется свет звезды при прохождении через атмосферу планеты, этот метод изучает, как свет звезды отражается от атмосферы планеты.
Модели содержания воды и атмосфер, созданные в проекте, помогут астрономам эффективно планировать наблюдения на JWST и будущем Чрезвычайно Большом Телескопе (ELT), которые смогут обнаруживать потенциальные биомаркеры в атмосферах экзопланет.
Тюрбе отмечает, что биомаркеры (например, кислород) не могут служить окончательным доказательством жизни, так как могут образовываться и абиогенным путем.
Исследования экзопланет важны не только для поиска внеземной жизни. Как подчеркивает Лагаж, они также могут дать информацию об истории Земли и развитии ее атмосферы. Его главный научный интерес — атмосферы суперземель и экзопланет земного типа.