По мотивам Инженерного подкаста с астрономом, кандидатом физ.-мат. наук Владимиром Сурдиным и доктором физ-мат. наук Сергеем Попруженко собрали полезную информацию об участии Джеймса Уэбба в исследовании экзопланет. Публикуем самое интересное!
Что нового Джеймс Уэбб может привнести в исследование экзопланет?
Телескоп уже работает для этого. Он обнаружил кислород в составе атмосферы одной планеты. Но вряд ли это биологическое происхождение кислорода. Бывают и химические реакции. Дело в том, что молекулы вообще излучают в инфракрасном диапазоне. Поэтому очень много спектральных линий молекул в инфракрасном диапазоне, которые мы надеемся найти в атмосферах экзопланет. Для этого есть специальные спектрографы на борту этого большого телескопа.
Единственная помеха – это присутствие родительской звезды рядом с планетой. Возьмём Землю: она отражает солнечный свет, но Солнце примерно в 10 миллиардов раз ярче, чем наша планета. Если издалека посмотреть на Солнечную систему, источник будет яркий, а Земля рядом с ним в 10 миллиардов менее яркой. Увидеть ее излучение не получится из-за ослепляющего Солнца. Такая же ситуация с экзопланетами.
Надо как-то прикрыться от света родительской звезды, чтобы рассмотреть рядом с ней планету. Для этого придумали заслонку в фокусе телескопа. Маленький черный экранчик, с помощью которого закрывают изображение звезды, а рядом с ним, если повезет, становится видна экзопланета. Такие эксперименты уже имеют успех.
Телескоп Джеймс Уэбб был запущен в конце 2021 года. На орбите уже чуть более года (на момент записи подкаста. - Прим. ред.). Первые полгода он вообще никакой наукой не занимался, а остывал, приходил в рабочее, холодное состояние. Только с середины 2022 года он начал давать научную информацию. При этом она была пристрелочная. Сначала стали смотреть на всевозможные планеты, кометы, астероиды, звезды, планеты, галактики, чтобы проверить диапазон возможностей этого телескопа. Также надо было оправдаться перед публикой, показать яркие фотографии, оправдывающие большие затраты. Только сейчас началась публикация научных статей, и для самых серьезных работ пока необходимо накопить хороший наблюдательный материал для серьёзной обработки.
Сможет Джеймс Уэбб спектроскопически подтвердить высокое содержание кислорода, которое, по-видимому, ничем кроме жизни объяснить нельзя?
Для этого должно быть определенное везение. Надо, чтобы такая планета регулярно проходила на фоне своей звезды. Тогда ее свет, проходя через верхние слои атмосферы планеты, может продемонстрировать спектральные линии газа в атмосфере этой планеты. Пока такого вот яркого везения не было.
Не так давно (весной 2023 г. – Прим. ред.) наблюдали одну планету у соседней с TRAPPIST-1 звезды и надеялись по яркости планеты понять, есть ли у неё атмосфера, облака. Чем больше облаков, тем лучше она отражает солнечный свет, как наша Венера. Она оказалась слишком близко к звезде, температура на ней горячая, облаков не было обнаружено. Может быть, даже и атмосферы там нет: она испарилась, потому что звезда очень близко. Но чем дальше планета от своей звезды, тем дольше она совершает один оборот, что может растянут исследования на несколько лет.
TRAPPIST-1 – это звезда карлик, для жизни не очень приспособлены. Планеты рядом с ними нагреты горячо именно потому, что за несколько дней вокруг своей звезды обегают. Для наблюдения это удобно, потому что необходимо затратить 2-3 недели. Но карликовые звёзды очень неустойчивы. Наше Солнце стабильное, а карлики постоянно вспыхивают, постоянно возникают взрывы на их поверхности, а их поля мощные. И какая жизнь может быть рядом с такой неустойчивой звездой? На таких планетах нет зоны возможной жизни. Зона обитаемости в данном случае не совсем корректный термин. На Земле есть необитаемые острова, но это не значит, что на них нет жизни. А зона возможной жизни — это зона, температурный коридор, где на поверхности планеты жидкая вода может быть.
После всех миссий внутри Солнечной системы такой телескоп может дать новую информацию?
Вы удивитесь, не только такой телескоп, но даже скромные телескопы любителей астрономии приносят иногда очень важную информацию при наблюдении планеты. Дело в том, что астрономов мало: всего около 13 тысяч человек на всем земном шаре. Задач и интересных направлений исследований много. И даже если у тебя большой профессиональный телескоп, ты не будешь каждую ночь смотреть, например, на Юпитер. А на него время от времени падают кометы. Когда комета падает, взрывается атмосфера, благодаря этому появляется окно в облаках, и мы можем заглянуть внутрь туда, в глубину атмосферы.
Из трех падений комет на Юпитер два любителями астрономии. То же самое касается космических телескопов. Он может сфотографировать Юпитер, но не будет 24 часа на него смотреть, ведь у него много других задач. В Солнечной системе остается много неисследованного, а зонды редко летают к планетам. За всю историю космонавтики к Урану и Нептуну, двум самым далеким планетам от Солнца, мимо пролетал один раз космический зонд, Voyager 2. И было это в конце 70-х. Он, кстати, до сих пор функционирует благодаря своим атомным батарейкам, которые питают его электронику, ещё будет несколько лет.
БОЛЬШЕ ПРО ЯДЕРНЫЕ БАТАРЕЙКИ СЛУШАЙТЕ В НАШЕМ ПОДКАСТЕ
Читайте другие статьи, по этой теме. Подписывайтесь, чтобы не пропустить продолжение! Следите за нами в Телеграмме, ВКонтакте, на официальном сайте.
#инженерный_подкаст #все_ответы_в_науке_МИФИ #десятилетиенауки #МинобрнаукиРоссии #популяризациянауки