Пошук інопланетного життя вимагатиме нового космічного телескопа

Вчені вважають, що якщо NASA дійсно хоче серйозно зайнятися пошуком життя за межами Землі, агентству потрібен новий великий космічний телескоп — такий, який зможе безпосередньо фотографувати планети за межами нашої Сонячної системи. Таких технологій на даний момент не існує — тільки їх сирі версії. Але астрономи стверджують, що це наш найкращий шанс знайти іншу Землю, на якій можуть жити біологічні організми.

Така концепція місії стала вищої рекомендацією в новому звіті, складеному членами Національних академій наук, інженерії та медицини. Академії було доручено Конгресом розробити найкращу стратегію вивчення і дослідження екзопланет — світів, які знаходяться за межами Сонячної системи. І після збору інформації від експертів в цій галузі, Національні академії представили сім рекомендацій, серед яких у верхній частині списку — новий телескоп.

астрономи планують робити з космосом?

Звичайно, ніхто не буде форсувати виконання запиту, враховуючи сувору реальність, з якою зіткнулося NASA при спробі побудувати свою нову велику космічну обсерваторію, космічний телескоп Джеймса Вебба, або JWST. Спочатку планувалося, що він буде коштувати 1 мільярд доларів і запущений в 2007 році. Але в минулому червні стало відомо, що на проект було витрачено 9,66 мільярда доларів, а сам телескоп буде запущений в кращому випадку в 2021 році. А новий телескоп, який повинен бути побудований для пошуку інопланетного життя, також буде включати нові технології, які ще навіть не випробовувалися в космосі. Він може бути ще складніше і дорожче, ніж навіть JWST.

Однак, при створенні цієї доповіді, автори не замислювалися про можливі фінансові обмеження. «Ми спеціально не враховували витрати, графік або будь-які подібні речі», говорить Скотт Гауді, професор астрономії Університету штату Огайо, який брав участь у створенні доповіді, а також працює над концепцією місії космічного телескопа HabEx. «Це просто консенсус щодо того, що відчуває экзопланетарное співтовариство, і найважливіші речі, які треба зробити, щоб відповісти на поставлені нами наукові завдання».

Цілі відносно прості. Перша порядок доповіді викладає, що нам потрібно, щоб зрозуміти, як формуються планети. Коли народжуються зірки, вони зазвичай формуються в закрученому диску газу і пилу, а потім у цих дисках з'являються окремі планети. Як же ці диски перетворюються з простого газу в повноцінні планети?

Друга мета приваблює всіх на цій планеті: чи існує інша планета за типом Землі, на якій може бути життя? І ось тут нам просто необхідний новий телескоп. Прямі знімки планет могли б багато розповісти про те, як вони виглядають і що знаходиться у них в атмосферах. Газ, який оточує планету, може містити важливі підказки про те, що знаходиться під ним, на поверхні. Наприклад, гази, що асоціюються з життям, на зразок кисню і метану, стали потужним сигналом на користь присутності біологічних організмів на далекій планеті. «Ми могли б провести перепис атмосферного складу великої вибірки планет земного типу», говорить Лаура Крейдберг, экзопланетарный астроном з Гарвардського університету.

Як розгледіти екзопланету?

У наші дні астрономи знаходять екзопланети за допомогою хитромудрих методів, але не безпосередньо. Найпростіший спосіб спостерігати віддалені світи — дивитися, як вони проходять перед своєю батьківського зіркою, тобто транзитом. Ці переходи злегка затьмарюють світло зірки, викликаючи невелике потускнение в яскравості, яке можна виміряти з Землі. Космічний апарат NASA TESS, що знаходиться на орбіті Землі, шукає планети саме таким чином, і майбутній телескоп Джеймса Вебба також буде. Інший метод — спостерігати, як гравітація планети впливає на батьківську зірку. Незважаючи на невеликі розміри, планети можуть викликати легке погойдування зірки, тим самим видаючи свою присутність.

Проте безпосереднє зображення екзопланети — це монументальна завдання, особливо розміром із Землю. Ці планети дуже близько знаходяться до своїх батьківських зірок і їх заглушає зоряний світ. Окрема планета земного типу в 10 мільярдів разів тьмяніше зірки, на орбіті якій знаходиться. Тому, щоб безпосередньо їх зняти, вченим необхідно обладнати майбутні космічні телескопи спеціальними інструментами, які блокують або зменшують зоряний світ.

На щастя, астрономи над цим працюють. Одна з концепцій, які розглядаються до застосування, це коронограф — оптичний інструмент, який можна прикріпити до телескопа для придушення світла зірки за допомогою дзеркал, так що буде простіше побачити планети, які ховаються неподалік. Телескопи на Землі і в космосі були забезпечені коронографами для вивчення Сонця, але в космосі подібні висококонтрастні інструменти для блокування світла далеких зірок повною мірою ще не випробовувалися. NASA в даний час планує продемонструвати роботу цієї технології вперше на одному з майбутніх космічних телескопів — WFIRST. Цей крок також рекомендований Національними академіями.

Крім коронографа є ще один цікавий варіант. Астрономи хотіли спробувати щось, відоме як «зоряна тінь». Це велика квіткова структура, яка літає перед телескопом, блокуючи світло від зірки, «відкидаючи тінь». «Жоден промінь зоряного світла не потрапить в телескоп, тільки світло планети», говорить Гауді.

Проблема лише в тому, що ця технологіядосить складна. Квітки доведеться плавати в 100 000 кілометрів від телескопа в космосі — і його становище повинно бути точно контролюватися — щоб нормально блокувати світло далекої зірки. І як і коронограф, зоряна тінь (або старшейд) поки ще дуже сира технологія. На додаток до цього, багато запропоновані телескопи, за допомогою яких астрономи хочуть спостерігати екзопланети, що будуть великі і важкі. Приміром, у концепту LUVOIR дзеркало буде більше, ніж навіть у JWST.

Будь-які проекти телескопів з можливістю прямого спостереження планет обійдуться в мільярди доларів, а такі витрати нелегко буде взяти навіть Конгресу, враховуючи затримки в реалізації і розтягування бюджету JWST. Але астрономи оптимістично дивляться в майбутнє, вважаючи, що одного разу проект таки буде реалізований. Це амбітне, але досяжна мета, особливо в порівнянні з уже досягнутими — взяти ту ж висадку людей на Місяць.

Гауді також розуміє труднощі, які будуть стояти на шляху реалізації такого проекту. Але цей доповідь просто відображає, чого сподівається досягти экзопланетарное співтовариство.

Як думаєте, чи знайдемо ми коли-небудь інопланетян? Розкажіть в нашому