Чи існує ще одна Земля десь у нашій галактиці? З недавнім виводом космічного корабля Кеплера астрономи все ближче і ближче до пошуку планети розміром з Землею на орбіті, подібній Землі. Але після того, як цей пошук буде успішним, наступними питаннями, що сприяють дослідженню, будуть: Чи ця планета є придатною для проживання? Чи має атмосфера земля? Відповісти на ці питання буде непросто. Але телескопом для вирішення цього завдання є космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), встановлений на плановий запуск у 2013 році. Двоє дослідників нещодавно дослідили здатність JWST характеризувати атмосфери гіпотетичних планет, подібних Землі, і виявили, що це телескоп які могли б виявити певні гази, звані біомаркерами, такі як озон та метан, для близьких світів розміру Землі. (Дивіться нашу пов’язану статтю: Питання та відповіді з доктором Джоном Матсером на JWST.)
Завдяки великому дзеркалу та розташуванню в точці L2 у космічному просторі, космічний телескоп Джеймса Вебба запропонує астрономам першу реальну можливість знайти відповіді про заселеність довколишніх землеподібних світів, кажуть Ліза Калтенеггер з Гарвард-Смітсонівського центру для астрофізики та Веслі Трауба з Лабораторії реактивного руху. "Нам доведеться пощастило розшифрувати атмосферу, схожу на Землю, під час транзитного події, щоб ми могли сказати, що вона схожа на Землю", - сказав Калтенеггер. "Для цього нам потрібно буде скласти багато транзитів - сотні з них, навіть для зірок на відстані 20 світлових років".
"Незважаючи на те, що це важко, це буде неймовірно захоплююче намагання охарактеризувати атмосферу далекої планети", - додала вона.
У транзитній події далека позасонячна планета перетинається перед зіркою, як видно із Землі. Під час руху планети гази в її атмосфері поглинають крихітну частину світла зірки, залишаючи відбитки, характерні для кожного газу. Розбивши світло зірки на веселку кольорів або спектру, астрономи можуть шукати ці відбитки пальців. Калтенеггер і Трауб вивчали, чи зможуть JWST виявити ці відбитки пальців.
Техніка транзиту дуже складна. Якби Земля була б розміром з баскетболу, атмосфера була б такою тонкою, як аркуш паперу, тому отриманий сигнал неймовірно крихітний. Більше того, цей метод працює лише тоді, коли планета знаходиться перед зіркою, і кожен транзит триває не більше кількох годин.
Калтенеггер і Трауб вперше розглянули землеподібний світ, який обертався навколо Сонця, як зірка. Щоб отримати сигнал, який можна виявити з одного транзиту, зірка і планета повинні були бути надзвичайно близькими до Землі. Єдина зірка, схожа на Сонце, - це Альфа Кентавр А. Такого світу ще не знайдено, але технологія лише зараз здатна виявляти світи розмірів Землі.
Дослідження також розглядало планети, що обертаються навколо червоних зірок-карликів. Такі зірки, звані типу М, є найпоширенішими в Чумацькому Шляху - набагато частіше, ніж жовті, зірки типу G, як Сонце. Вони також прохолодніші та тьмяніші за Сонце, а також менші, що полегшує пошук планети, що перебуває на Землі, яка перебуває через зірку М.
Землеподібний світ повинен був орбіти близько до червоного карлика, щоб бути досить теплим для рідкої води. Як результат, планета орбітала б швидше, і кожен транзит тривав би пару годин до декількох хвилин. Але воно пройшло б більше транзитів за певну кількість часу. Астрономи могли б покращити свої шанси на виявлення атмосфери, додавши сигнал від декількох транзитів, зробивши червоних карликових зірок привабливими цілями через їх частіші транзити.
Землеподібний світ, який обертається навколо зірки, як Сонце, проходитиме 10-годинний транзит раз на рік. Накопичення 100 годин транзитних спостережень зайняло б 10 років. Навпаки, Земля, що обертається навколо середньої величини червоної зірки карлика, проходила б погодинний транзит раз на 10 днів. Накопичення 100 годин транзитних спостережень зайняло б менше трьох років.
"Золоті червоні карликові зірки пропонують найкращу можливість виявлення біомаркерів в атмосфері Землі, що проходить", - сказав Калтенеггер.
"Зрештою, пряме зображення - вивчення фотонів світла з самої планети - може виявитись більш потужним методом характеристики атмосфери земляних світів, ніж техніка транзиту", - сказав Трауб.
Безпосередні дослідження вже були використані для створення сильних температурних карт надзвичайно гарячих, гігантських позасонячних планет. За допомогою інструментів нового покоління астрономи можуть мати можливість вивчати атмосферні композиції, а не лише температури. Характеристика "блідо-синьої точки" - це наступний крок звідти, будь то складання сотень транзитів однієї планети чи блокування зоряного світла та безпосередньо аналіз світла планети.
У найкращому випадку Альфа-Кентавр А може виявитися перехідною планетою, схожою на Землю, яку ще ніхто не помітив. Тоді астрономам знадобиться лише кілька проїздів, щоб розшифрувати атмосферу планети і, можливо, підтвердити існування першої Землі-побратима.
Джерело: Гарвардський центр астрофізики
