Телескоп Уэбба будет искать жизнь в далеких мирах

Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба готовится дать нам лучшее представление о мирах за пределами нашей Солнечной системы, широко известных как экзопланеты. Ученые из Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии будут одними из первых, кто будет наблюдать за космосом при помощи Уэбба, и они ищут подсказки о том, как формируются экзопланеты, из чего они состоят и могут ли они быть потенциально пригодными для жизни.

24 января 2022 года телескоп достиг своей цели, совершив орбиту примерно в 1,5 миллионах километров от Земли вокруг места, называемого точка 2 Лагранжа Солнце-Земля, также известного как L2. Теперь Уэбб на один шаг ближе к запуску своей научной миссии по изменению нашего понимания Вселенной.

Сравнение размеров субнептуновых экзопланет TOI-421 b и GJ 1214 b с Землей и Нептуном
Иллюстрация сравнения размеров субнептуновых экзопланет TOI-421 b и GJ 1214 b с Землей и Нептуном. И TOI-421 b, и GJ 1214 b находятся между Землей и Нептуном по радиусу, массе и плотности. Планеты расположены слева направо в порядке увеличения радиуса и массы.
Авторы и права: НАСА, ЕКА, CSA и Д. Плейер (STScI).

Заполнение пробела в планетарных знаниях

Когда мы ищем экзопланеты, ученые часто используют в качестве ориентира миры, которые мы знаем лучше всего — наш собственный и наших соседей в Солнечной системе. Но большинство планет не совсем похожи на наших соседей.

«Разнообразие планет, которые мы обнаружили в галактике, намного превышает разнообразие планет в нашей собственной Солнечной системе, — сказала Наташа Баталья, научный сотрудник Эймса, которая является соисследователем нескольких программ Уэбба. – В нашей Солнечной системе у нас есть внутренние каменистые миры и внешние газовые планеты, но наиболее распространенные экзопланеты, которые мы видим, на самом деле находятся между ними».

Команда Батальи будет использовать Уэбб для изучения 11 из этих «промежуточных» планет, больше Земли, но меньше Нептуна, чтобы узнать больше о том, как они формировались и развивались во времени. Получение базового представления о том, как выглядит это планетарное население — оно каменистое или состоит из газа? – это начало. Большая часть исследований экзопланет Эймса, проводимых Уэббом, будет сосредоточена на создании базовых знаний такого рода, что даст ученым больше кусочков, чтобы собрать воедино то, как выглядит население планет за пределами нашей Солнечной системы и могут ли такие миры содержать потенциальную жизнь.

Томас Грин, астрофизик из Эймса, более 20 лет участвовавший в разработке приборов и методов анализа Уэбба, руководит исследованием девяти планет, которые менее массивны и холоднее, чем многие из изученных с помощью предыдущих телескопов. Его исследование будет сосредоточено на химическом составе атмосфер, окружающих эти миры, содержании более тяжелых элементов в их составе по сравнению с их родительскими звездами, температурах на поверхности каждой планеты и многом другом.

Поиск атмосферы и потенциальной обитаемости

Другой тип планет, нуждающихся в дальнейшем изучении, — это небольшие каменистые миры, вращающиеся вокруг холодных карликовых звезд. Эти планеты часто находятся очень близко к своим солнцам, но поскольку их солнца маленькие и холодные, они находятся в обитаемой зоне. Однако об этих мирах известно очень мало, в том числе о том, способны ли они вообще поддерживать атмосферу, не говоря уже о том, может ли в них быть жизнь.

Хотя большинство миров в исследовании Грина состоят из газа, один из них — каменистый — TRAPPIST-1b. Это самая внутренняя планета в системе TRAPPIST-1, группе из семи скалистых планет размером примерно с Землю, вращающихся вокруг небольшой холодной карликовой звезды. Поскольку так мало известно о составе планеты, в том числе о том, есть ли у нее атмосфера или нет, данные, собранные Уэббом, могут показать, это мертвый и бесплодный мир или даже мир с потенциалом для жизни.

«Атмосфера планеты необходима для возможности жизни, какой мы ее знаем, — сказал Грин. – Мы разработали инструменты Уэбба, чтобы иметь возможность давать нам данные, необходимые не только для обнаружения атмосферы, но и для определения того, из чего она состоит».

Команда Грина будет внимательно изучать спектр планеты, чтобы увидеть, какой свет она излучает, что дает представление о ее химическом составе. Исследование будет сосредоточено на инфракрасном излучении планеты и поиске признаков углекислого газа. Если есть признаки присутствия атмосферы и особенно углекислого газа, то TRAPPIST-1b мог сформироваться и развиваться подобно скалистым планетам в нашей Солнечной системе, которые также содержат углекислый газ — Венере, Земле и Марсу.

Экзопланеты в системе TRAPPIST-1
Концепция художника изображает семь скалистых экзопланет в системе TRAPPIST-1, расположенных в 40 световых годах от Земли. Астрономы будут наблюдать за этими мирами при помощи Уэбба, чтобы обнаружить первую атмосферу планеты размером с Землю за пределами нашей Солнечной системы.
Авторы и права: НАСА и Лаборатория реактивного движения / Калифорнийский технологический институт.

Ближайшие экзопланеты

Баталья также участвует в двух программах Уэбба, направленных на описание пяти похожих каменистых миров, в том числе двух в одной системе — TRAPPIST-1h и TRAPPIST-1e, последний из которых находится в обитаемой зоне. Эти программы определят, сколько из этих миров имеют атмосферы, и если да, то из чего они состоят.

Многие из целей Уэбба находятся в сотнях или даже миллиардах световых лет от нас, но некоторые из ближайших к нам экзопланет — это такие же маленькие скалистые миры. Проксима Центавра, самая близкая к нам звезда, расположенная чуть более чем в четырех световых годах от нас, является карликом класса М и потенциально является домом для двух таких миров. Изучение далеких миров может помочь нам понять перспективы обитаемости ближе к дому.

Телескоп Уэбба — крупнейшая астрофизическая космическая обсерватория и самая технически сложная научная миссия, которую когда-либо создавало НАСА.

«Это прекрасный опыт — быть частью такого масштабного проекта, – подчеркнула Баталья. – Около 10 тысяч человек внесли свой вклад в этот телескоп, и еще тысячи в более чем 400 учреждениях будут анализировать данные его первого цикла. Это потрясающая возможность заняться наукой в ​​таком масштабе».

Дивіться огляди:

-->