Per pastaruosius kelis dešimtmečius aptiktų ir patvirtintų nepaprastųjų saulės planetų skaičius eksponentiškai išaugo. Šiuo metu 3818 egzoplanetų egzistavimas patvirtintas 2 818 planetų sistemose, o papildomi 2737 kandidatai laukia patvirtinimo. Esant tokiam tyrimui skirtų planetų kiekiui, egzoplanetų tyrimų dėmesys pradėtas pereiti nuo aptikimo prie apibūdinimo.
Pavyzdžiui, mokslininkams vis labiau įdomu apibūdinti egzoplanetų atmosferą, kad jie galėtų užtikrintai pasakyti, kad turi tinkamus gyvenimo komponentus (t. Y. Azotą, anglies dioksidą ir kt.). Deja, tai yra labai sunku naudojant dabartinius metodus. Tačiau, kaip rodo naujas tarptautinės astronomų komandos tyrimas, naujos kartos prietaisai, kurie priklauso nuo tiesioginių vaizdų, bus žaidimų keitikliai.
Neseniai internete pasirodė tyrimas „Tiesioginis vaizdavimas atspindėtoje šviesoje: senesnių, vidutinio sunkumo egzoplanetų apibūdinimas naudojant 30 metrų teleskopus“. Tyrimui vadovavo atitinkamai Michaelas Fitzgeraldas ir Benas Mazinas - atitinkamai Kalifornijos Los Andželo universiteto (UCLA) astrofizikos profesorius ir Kalifornijos Santa Barbaros (UCSB) eksperimentinės fizikos Worsterio katedra.
Prie jų prisijungė tyrėjai iš Monrealio universiteto Eksoplanetų tyrimų instituto (iREX), NASA reaktyvinio varymo laboratorijos, Carnegie observatorijos, Stewardo observatorijos, Japonijos nacionalinės astronomijos observatorijos, Masačusetso technologijos instituto (MIT), Kalifornijos. Technikos institutas (Caltech) ir keli universitetai.
Kaip jie nurodo savo tyrime, šiuo metu mūsų galimybės apibūdinti egzoplanetas yra ribotos. Pavyzdžiui, dabartiniai mūsų metodai, kurie yra plačiausiai naudojami tranzito metodo ir radialinio greičio matavimai, paskatino tūkstančius trumpalaikių planetų (planetų, kurios orbituoja arti saulės. Orbita yra maždaug 10 dienų). Tačiau šių metodų jautrumas pradeda smarkiai sumažėti, kuo toliau nuo saulės yra egzoplaneta.
Be to, ilgo laikotarpio planetos taip pat yra beveik neprieinamos, atsižvelgiant į jų spektrus. Šio tipo analizė apima šviesos, praleidžiančios planetos atmosferą, prasiskverbimą iš žvaigždės, matavimą. Išmatuodami spektrą, kad nustatytumėte jo sudėtį, mokslininkai gali apibūdinti egzoplanetos atmosferą ir nustatyti, ar planeta iš tikrųjų galėtų būti apgyvendinta.
Siekdama išspręsti šią problemą, komanda siūlo, kad tiesioginis aptikimas (dar žinomas kaip tiesioginis vaizdas) būtų efektyvesnis egzoplanetų atmosferos apibūdinimo metodas. Kaip aiškino „iREX“ tyrėja ir tyrimo bendraautorė dr. Etienne Artigau el. Paštu „Space Magazine“ (išversta iš prancūzų kalbos)
„Atspindimoje šviesoje“ nerasta nė vienos dabar aptiktos planetos. Kai mes matome savo saulės sistemos planetas, mes galime jas pamatyti todėl, kad jas apšviečia Saulė. Tuo pačiu būdu kitų žvaigždžių planetos atspindi šviesą ir šią šviesą turi būti įmanoma aptikti pakankamai galingu teleskopu. Srauto santykis tarp planetų ir jų žvaigždžių yra milžiniškas, maždaug 1 milijardas, palyginti su planetomis, kurias aptinka jų šiluminė emisija, arba šis santykis yra maždaug 1 milijonas. “
Šiuo metu tiesioginis vaizdavimas yra vienintelė priemonė ne tranzitinių egzoplanetų, ypač tų, kurios yra vidutiniu ir dideliu atstumu nuo saulės, spektrams gauti. Tokiu atveju astronomai gauna šviesos, atspindimos egzoplanetos atmosferoje, spektrus, kad nustatytų jo sudėtį. Iki šiol buvo atvaizduota tik keletas egzoplanetų, kurios visos buvo savaime šviečiantys super-Jupiteriai, kurie skriejo aplink savo žvaigždes šeimininkei šimtų ar tūkstančių AS atstumu.
Šios planetos buvo labai jaunos ir jų temperatūra viršijo 500 ° C (932 ° F), todėl jos yra gana reta planetų klasė. Dėl to astronomai neturi informacijos apie egzoplanetų atmosferų įvairovę, ypač kai kalbama apie mažesnes, uolėtas planetas, kurių temperatūra yra panašesnė į Žemės - kur paviršiaus temperatūra yra vidutiniškai apie 15 ° C (58,7 ° F).
Taip yra dėl to, kad esami teleskopai tiesiog neturi jautrumo tiesiogiai atvaizduoti mažesnes planetas, kurios skrieja arčiau žvaigždžių. Kaip jie nustatė savo tyrime, apibūdinant planetų, esančių 5 AU atstumu nuo jų žvaigždžių, atmosferą (kur radialinio greičio tyrimai atskleidė daugybę planetų), prireiks teleskopo su 30 metrų diafragma, sujungta su pažangia adaptyvia optika, koronagrafu ir spektrometrų ir imtuvų rinkinys.
"Trumpai tariant, nė vienas dabartinis teleskopas negali aptikti šių planetų, net ir aplink žvaigždes, esančias arčiausiai mūsų, tačiau yra pagrindo manyti, kad naujos kartos teleskopai, kurių skersmuo yra 30 m ir daugiau, galės tai padaryti", - sakė jis. Artiqua. „Nežinia, ar iš pradžių pavyks aptikti tokias planetas kaip Žemė, tačiau bent jau viena turėtų sugebėti aptikti tokias pat planetas, kaip Uranas ir Neptūnas, o tai jau būtų puikus rezultatas“.
Tokius naujos kartos įrenginius ir adaptyvius optikos prietaisus sudaro „Planetary Systems Imager“ (PSI) ant trisdešimties metrų teleskopo (TMT), kurį siūloma statyti Mauna Kea mieste, Havajuose. Čia yra „GMagAO-X“ instrumentas ant Milžiniškojo Magelano teleskopo (GMT), kuris šiuo metu yra statomas Las Campano observatorijoje ir planuojamas baigti gaminti 2025 m.
Kaip nurodė Artigau, tyrimai, atlikti su šiais naujos kartos prietaisais, leis astronomams aptikti ir apibūdinti platesnį planetų diapazoną, taip pat leis ieškoti galimų gyvybės ženklų (dar vadinamų biopartais), kaip niekad anksčiau:
„Tai leis mums tiesiogiai tirti šviesą, sklindančią iš planetų, šiek tiek didesnių už Žemę (ir galbūt kaip Žemę, jei būsime optimistiškos). Tai yra vienas iš geriausių mūsų šansų ieškoti gyvenimo parašų šioje atmosferoje. Net jei nerandame gyvenimo parašo, tai leis suprasti ištisas planetų klases, kurias matome netiesiogiai (tranzitus, radialinį greitį), bet kurių nieko nežinome ... Tiesioginio vaizdavimo svarba yra tai, kad jis leidžia tiesiogiai tirti šių planetų atmosfera ir net paviršius. Pridėjus aukštos skiriamosios gebos spektrografą, taip pat susidaro vėjų ir pasaulinės vėjo cirkuliacijos idėja, taip pat patikrinama, ar nėra skirtingų molekulių. “
Žinoma, vis dar bus ribota to, ką mokslininkai gali išmokti naudodamiesi tiesioginio vaizdo gavimo metodu, net turėdami šiuos naujos kartos prietaisus ir teleskopus. Tačiau egzoplanetų tyrimų galimybės ir padariniai yra be galo dideli. Pirmiausia astronomai galėtų geriau suprasti mažesnių, uolėtų planetų, besisukančių aplink atitinkamas žvaigždžių gyvenamąsias zonas, demografiją.
„„ Potencialiai apgyvendinamų “planetų aptikimas yra neabejotinai įdomiausias atvejis, tačiau svarbu nepamiršti, kad tai padaryti bus gana sunku net ir naudojant 30 metrų teleskopą“, - sakė Artigua. „Kai darysime statistinę prognozę, turėtų būti tik kelios (tikriausiai mažiau nei 10) sausumos planetų, prie kurių bus galima patekti ir kurių temperatūra bus panaši į mūsų.“
Artigau ir jo kolegos šiame planetoje gali įsivaizduoti daugybę įdomių scenarijų. Pavyzdžiui, kai kurie gali būti panašūs į Veneras, kai tanki atmosfera ir santykinai artima orbita sukelia išbėgusį šiltnamio efektą. Kiti gali būti tokie kaip Marsas, kur saulės vėjas ar išsiveržimai atitraukė planetų atmosferą. Be to, gali būti ir antžeminių planetų, kurių net negalime įsivaizduoti.
„Trumpai tariant, gyvenamos planetos gali turėti daugiau vaizduotės nei mes“, - padarė išvadą dr. Artiqau. „Ši egzoplanetų įvairovė taip pat reiškia, kad turime būti atidūs numatydami, kad ji bus tinkama gyventi.“
„Esmė yra ta, kad mes galime padaryti nuostabius dalykus tyrinėdami egzoplanetas nuo žemės paviršiaus 30 metrų teleskopu, tačiau norint pasiruošti šiuos instrumentus 30 metrų teleskopams reikia didelių investicijų į technologijas“, - pridūrė Mazin.
Tyrimas tapo įmanomas dėl papildomos pagalbos, kurią suteikė Kanados Nacionalinė tyrimų taryba (NRC) ir „Giant Magellan Telescope Organization“ (GMTO) korporacija.
