Проксима b, найближча до Землі екзопланета, інтригує астрономів тим, що на ній може існувати життя. На жаль, традиційні методи виявлення для неї незастосовні. Однак у нещодавньому дослідженні застосовують інноваційний підхід із використанням Надзвичайно великого телескопа (ELT).
Проблема визначення характеристик Проксими b
Проксима b, найближча до Землі екзопланета, має масу, схожу з масою нашої планети. Отримуючи близько 65 % сонячної енергії, яку отримує Земля, ця планета, залежно від її минулої еволюції, потенційно може мати океани і багату киснем атмосферу.
Незважаючи на те, що ця планета є нашим найближчим сусідом і являє собою перспективну ціль для пошуку позаземного життя, залишається одна складність: класичні методи виявлення ознак життя не пристосовані для Проксими b.
Переважним методом виявлення екзопланет є транзитний. Принцип полягає в тому, що планета періодично проходить перед своєю зіркою з нашої точки зору, що призводить до регулярного зменшення зоряної світності.
Коли світло зірки проходить через атмосферу екзопланети, певні довжини хвиль також поглинаються, створюючи виразну картину поглинання. Аналізуючи ці картини, можна визначити наявність в атмосфері екзопланет певних молекул, таких як вода, вуглекислий газ та інші сполуки. Однак у Проксими Центавра b немає планетарного транзиту. Її відкриття ґрунтується на особливому підході, званому доплерівською спектроскопією.
Говорячи конкретніше, спостерігаючи за світлом, випромінюваним Проксимою Центавра, дослідники виявили невеликий червоно-синій зсув у часі, що свідчить про її рух. Іншими словами, зірка дуже невловимо рухалася до нас і від нас. Ці рухи спричинені гравітаційними силами, які чинить Проксима b.
Хоча такий підхід дозволив отримати інформацію про розмір і масу екзопланети, відсутність транзиту перед зіркою обмежує нашу можливість спостерігати спектр поглинання її атмосфери, що повертає нас до недавньої роботи.
Відображення зоряного світла
Нове дослідження пропонує альтернативний підхід до виявлення життя, заснований на відбитті зоряного світла атмосферою планети. По суті, замість того щоб аналізувати світло, що проходить безпосередньо через атмосферу, потрібно досліджувати світло, безпосередньо відбите планетою. Цей метод, уже використовуваний для таких планет, як Марс і зовнішні планети, що не проходять перед Сонцем, можна застосувати і до екзопланет.
Однак існує серйозна проблема: світло, відбите планетою, вкрай слабке порівняно з яскравістю зірки-господаря. Виявлення відбитого світла від планети схоже на спробу вловити світіння світлячка поблизу прожектора.
Тому астрономи стали використовувати “маски” (коронографи), щоб блокувати центральну яскравість зірки і таким чином спостерігати будь-які планети навколо неї. Цю техніку вже застосовували для безпосереднього вивчення масивних газоподібних планет, що обертаються навколо зірок, але вона ще не була повністю використана для вивчення світів розміром із Землю.
- Астрофізики зафіксували 25 000 чорних дір на одній карті
- На Енцеладі виявили спирт і кисень
- Стало відомо, коли Сонце буде максимально гарячим (відео + фото)
Надзвичайно великий телескоп
У рамках цієї роботи дослідники вивчили потенціал Надзвичайно великого телескопа, що будується нині на півночі Чилі, і, зокрема, його інструменту HARMONI. Цей телескоп – амбітний проєкт, очолюваний Європейською південною обсерваторією (ESO). Це оптичний та інфрачервоний телескоп діаметром 39 метрів, покликаний стати найбільшим телескопом такого роду у світі. ELT (Extremely Large Telescope) покликаний зіграти важливу роль у розвитку спостережної астрономії, пропонуючи неперевершені можливості для вивчення екзопланет, далеких галактик, наднових і багато чого іншого.
Ключовим компонентом ELT є монолітний оптичний інтегральний польовий інтегральний спектрограф з високою кутовою роздільною здатністю в ближній інфрачервоній області (HARMONI). HARMONI призначений для отримання спектральних даних високої роздільної здатності в оптичному і ближньому інфрачервоному діапазоні. Це універсальний прилад, що має можливості візуалізації, спектроскопії та поляриметрії в поєднанні з високою кутовою роздільною здатністю. Перш за все, він дасть змогу астрономам детально вивчити хімічний склад, динаміку та інші характеристики небесних об’єктів.
Необхідні деякі коригування
Для цього дослідження дослідники змоделювали спостереження Проксими Центавра, використовуючи ефект маскування, щоб ізолювати світло від її екзопланети. Головне питання полягало в тому, чи зможе HARMONI зібрати достатньо даних з високою роздільною здатністю, щоб виявити будь-які біогенні молекули.
У підсумку з’ясувалося, що в поточній конфігурації це неможливо, оскільки коронограф занадто великий і загороджує більшу частину світла, що йде від екзопланети. Однак дослідники знайшли можливість змінити його конфігурацію таким чином, щоб можна було вивчити атмосферу Проксими Центавра B.
Хоча ці модифікації не є ні простими, ні економічними, вони можуть бути виправдані, якщо врахувати, що Проксима Центавра B – головний кандидат до списку світів, які ми плануємо відвідати насамперед під час відправки зондів за межі нашої Сонячної системи. Перспектива виявлення потенційного життя поставить цю сусідню екзопланету на перше місце в списку пріоритетів для міжзоряних досліджень. Однак нам доведеться запастися терпінням, оскільки відкриття телескопа, спочатку заплановане на 2024 рік, у підсумку заплановано на 2027 рік.