Новые телескопы улучшат поиск жизни в атмосферах экзопланет
Следующее поколение продвинутых телескопов сможет улучшить поиск потенциальной внеземной жизни, детально изучая атмосферы ближайших экзопланет.
В статье, опубликованной в The Astronomical Journal, астрономы из Университета штата Огайо исследовали способность будущих телескопов обнаруживать химические следы кислорода, углекислого газа, метана и воды на 10 каменистых экзопланетах. Эти элементы — биосигнатуры, также присутствующие в атмосфере Земли, — могут служить ключевым научным доказательством жизни.
Исследование показало, что для двух ближайших миров — Proxima Centauri b и GJ 887 b — эти телескопы будут особенно хорошо обнаруживать потенциальные биосигнатуры. Только для Proxima Centauri b приборы смогут обнаружить CO2, если он присутствует. Хотя экзопланета, в точности повторяющая ранние земные условия для жизни, ещё не найдена, эта работа предполагает, что при детальном изучении такие уникальные Суперземли (планеты массивнее Земли, но меньше Нептуна) могут стать подходящей целью для будущих исследовательских миссий.
Чтобы углубить поиск обитаемых планет, авторы также оценили эффективность специализированных приборов, таких как Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и наземных Чрезвычайно Больших Телескопов (ELT), в прямом получении изображений экзопланет.
Прямой метод получения изображений экзопланет использует коронограф или звездный экран, чтобы блокировать свет звезды-хозяина, позволяя получить слабое изображение планеты на орбите. Поскольку такой поиск сложен и требует много времени, исследователи смоделировали, насколько хорошо телескопы ELT справятся с этой задачей.
Они протестировали способность приборов каждого телескопа отличать универсальный фоновый шум от полезного сигнала планеты при обнаружении биосигнатур. Отношение сигнал/шум — чем оно выше, тем легче обнаружить и проанализировать длину волны планеты.
Результаты показали, что режим прямого получения изображений одного из приборов европейского ELT — Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph — лучше справился для трёх планет (GJ 887 b, Proxima b и Wolf 1061 c) в обнаружении метана, CO2 и воды. Другой его прибор, High Angular Resolution Monolithic Optical and Near-infrared Integral field spectrograph, мог обнаружить метан, CO2, кислород и воду, но требовал значительно большего времени экспозиции.
Эти выводы, касающиеся наземных инструментов, которым придётся "смотреть" сквозь химическую дымку атмосферы Земли, сравнили с текущими возможностями JWST в космосе.
Выяснилось, что GJ 887 b — одна из наиболее подходящих целей для прямого получения изображений на ELT, так как её расположение и размер дают особенно высокое отношение сигнал/шум. Однако для некоторых транзитных планет, таких как в системе TRAPPIST-1, методы JWST для изучения атмосфер более подходят, чем прямое получение изображений с наземных ELT.
Поскольку в исследовании использовались консервативные допущения, реальная эффективность будущих астрономических инструментов может удивить учёных. Эти мощные технологии призваны расширить наше понимание Вселенной и дополнять друг друга.
Следующие шаги исследователей будут связаны с моделированием того, насколько хорошо будущие приборы ELT смогут изучать сложные детали и многочисленные доказательства жизни в атмосфере нашей собственной планеты.