Kas Webbi teleskoop suudab tuvastada elumärke läheduses asuvatel eksoplaneetidelt?

Kunstniku kontseptsioon James Webbi kosmoseteleskoobist, nagu see ilmub pärast selle orbiidile Maa orbiidile jõudmist 2021. aastal. Kas soovite näha, kuidas tegelik teleskoop praegu välja näeb? Vaadake selle postituse alaosa. Pilt Northrop Grummani / JWST kaudu.

Ainult 39 valgusaasta kaugusel Maast - otse kosmiliselt öeldes - asub seitsme Maa suuruse kivise planeediga päikesesüsteem. Süsteemi nimi on TRAPPIST-1. Kõik selle seitse planeeti on intrigeerivad ja kolm neist tiirlevad tähe asustatavas tsoonis, kus temperatuurid võivad lubada vedela vee olemasolu nendel.

Neid maailmu on viimastel aastatel palju uuritud, kuid on piiratud piirid sellega, mida praegused teleskoobid nende kohta rohkem teada saavad. Veelgi enam, on olnud arutelu selle üle, kas James Webbi kosmoseteleskoop - Hubble'i järeltulija, mille turuletoomine on kavandatud 2021. aasta märtsis - on piisavalt võimas, et avastada elumärke nende Maa-suuruste planeetide kaugusel, kui tõepoolest on elumärke olemas. seal. Kuid nüüd öeldakse uues uuringus, et jah, Webb saab biosignatuuride jaoks analüüsida nende atmosfääri. Veelgi enam, uuringus öeldakse, et seda analüüsi saaks teha vaid aasta pärast, ehkki pilved planeetide atmosfääris võivad tekitada probleeme.

Uus paber ilmus esmakordselt 21. juunil 2019 ajakirjas The Astronomical Journal ja uuringut juhtis Washingtoni ülikooli astronoomiatudeng Jacob Lustig-Yaeger.

Lustig-Yaegeri sõnul:

Webbi teleskoop on ehitatud ja meil on idee, kuidas see töötab. Kasutasime kõige optimaalsemale küsimusele, mida tahame küsida, teleskoobi kasutamise tõhusaima viisi leidmiseks arvutimudelit: Kas nendel planeetidel on isegi atmosfäär või mitte?

Kunstniku kontseptsioon seitsmest Maa-suurusest eksoplaneedist planeedisüsteemis TRAPPIST-1. Pilt R. Hurt / T kaudu. Pyle / NASA / JPL-Caltech / WOSU.

Kõik seitse teadaolevat planeeti TRAPPIST-1 süsteemis on kivised ja Maaga sarnase suurusega. Kõik nad tiirlevad tähe lähedal, kuid kuna täht on punane kääbus ja päikesest jahedam, tähendab see, et kolm planeeti on tähe asustatavas tsoonis, kus temperatuurid võivad vedelat vett võimaldada, sõltuvalt muudest teguritest, näiteks atmosfääri tüüp. Eeldatakse, et enamikul või kõigil planeetidel on atmosfäär, kuid see pole veel kindel. Webbi teleskoop suudab seda kinnitada ja analüüsida atmosfääre võimalike biosignatuuride, gaaside, näiteks hapniku või metaani suhtes, mis võivad näidata pindade elu. Lustig-Yaegeri sõnul:

Praegu on põllul suur küsimus, kas nendel planeetidel on isegi atmosfäär, eriti sisemised planeedid. Kui oleme kinnitanud, et on olemas atmosfäärid, siis mida saaksime teada iga planeedi atmosfääri, selle moodustavate molekulide kohta?

Uuringust selgub, et Webbi teleskoop peaks suutma atmosfääri üsna kiiresti, umbes aasta jooksul tuvastada ja analüüsida. Kuna kõik planeedid on tähe lähedal, tähendab see, et nende läbimise ajad - aeg, mis kulub planeedil tähe ees meie vaatepunktist ületamiseks - on suhteliselt lühikesed. Vöö peaks suutma atmosfääri kinnitada (või mitte) 10 või väiksema transiidi korral.

Kunstniku kontseptsioon TRAPPIST-1e, mille teadlaste arvates on parim võimalus saada elamiskõlblik atmosfäär ja ookean nagu Maa. Pilt NOAA kaudu / vastupidine.

See sõltub aga ka sellest, kas neis atmosfäärides on pilvi. Kui planeedil oleks paks pilvine atmosfäär nagu Veenusel, võiks selle kinnitamiseks kuluda kuni 30 transiiti. Nii et Webbi teleskoop saaks seda ikkagi teha, see võtab lihtsalt kauem aega, ütles Lustig-Yaeger:

Kuid see on ikkagi saavutatav eesmärk. See tähendab, et isegi realistlike suure kõrgusega pilvede korral suudab James Webbi teleskoop ikkagi tuvastada atmosfääri olemasolu, mida enne meie paberit ei olnud teada.

James Webbi kosmoseteleskoobi võime tuvastada väiksemate kiviste planeetide atmosfääri on põnev, kuna teised teleskoobid pole seda veel suutnud. Gaasihiiglike planeetidega, nagu Jupiter, on see palju lihtsam, väiksemate planeetidega aga nii raske, kui nad on nii kaugel.

Teine võimalus on see, et Webb leiab veest tõendeid, mille järgi planeedid kaotasid, kui süsteem oli palju noorem ja täht oli palju kuumem. Sellistel juhtudel võib atmosfäär sisaldada abiootilist hapnikku - mida elu ei loo - see võib olla aktiivse bioloogia valepositiivne signaal. Teadlased peaksid kindlaks tegema, kas hapnik on biootiline või abiootiline.

Kunstniku kontseptsioon TRAPPIST-1f pinnast. Pilt tagurpidi.

James Webbi kosmoseteleskoop on hindamatu väärtusega selliste kiviste planeetide uurimisel nagu Maa, nagu astronoomid ütlevad, ja paljusid neist kivistest maailmadest avastatakse meie Linnutee galaktika suures ruumis kogu aeg. Arvatakse, et ainuüksi meie galaktikas on miljardeid selliseid maailmu ja Webb võib anda esimesed kaalukad tõendid ühe (või mitme) elu kohta. Isegi kui see ei õnnestu, aitab see ümber pöörata meie arusaamale nendest planeetidest. Nagu märkis astronoomia doktorant Andrew Lincowski:

Seda uuringut tehes vaatasime: millised on James Webbi kosmoseteleskoobi parimad stsenaariumid? Mida see suudab teha? Sest kindlasti leidub rohkem Maa-suuruseid planeete, mis leitakse enne selle käivitamist 2021. aastal.

TRAPPIST-1 planeedisüsteem on ainulaadne selliste süsteemide seas, mida seni tuntakse, seitsme Maa suuruse eksoplaneediga. Kas kellelgi neist võiks olla elu? Nad on ideaalsed kandidaadid Webbi edasiseks uurimiseks, mis võib aidata sellele põnevale küsimusele vastata lähitulevikus. Nagu Lustig-Yaeger lisas:

James Webbile paremini sobivat planeedisüsteemi on teoreetiliselt raske ette kujutada kui TRAPPIST-1.

28. augustil 2019 teatas NASA, et James Webbi kosmoseteleskoobi kaks poolt on nüüd edukalt ühendatud. Teleskoop monteeritakse Northrop Grummani rajatistesse Redondo rannas Californias. Loe rohkem.

Alumine rida: esimest korda saavad teadlased uurida TRAPPIST-1 süsteemis seitsme Maa-suuruse eksoplaneedi atmosfääri, kasutades Hubble'i järeltulija James Webbi kosmoseteleskoopi, mille käivitamine peaks toimuma 2021. aastal.

Allikas: TRAPPIST-1 eksoplaneedi atmosfääri tuvastamine ja iseloomustamine JWST-ga

UW uudiste kaudu