Ученые продолжают активно работать над концепцией Обсерватории обитаемых миров (HWO), которая станет ключевой для поиска внеземной жизни в 2040-х годах. Недавняя работа группы исследователей под руководством Дэниела Джаффе из Университета Техаса в Остине акцентирует внимание на важности внедрения высокорас Resolution спектроскопии в проект HWO. Это позволит значительно повысить точность исследований экзопланет, хотя ранее такая технология сталкивалась с серьезными техническими ограничениями.
ВЫСОКОЕ РАЗРЕШЕНИЕ КАК КЛЮЧ К ИЗУЧЕНИЮ ЭКЗОПЛАНЕТ
Сейчас рекордсменом по разрешающей способности инфракрасных сенсоров в космосе является телескоп James Webb (JWST), однако его разрешение в 3600 считается низким по сравнению с наземными сенсорами. При таком уровне детализации важные спектральные линии, необходимые для определения составных частей атмосферы экзопланет, становятся размытыми. Это затрудняет фильтрацию света от звезды-родителя экзопланеты, что может привести к потере критически важной информации.
Исследователи под руководством Джаффе предлагают обновить технологию, оснастив HWO высокоразрешающим спектрографом с разрешением 45000, что в более чем 12 раз превышает способности JWST. Это обеспечит три основных преимущества: возможность обнаруживать молекулы с «слабыми» спектральными сигнатурами, такими как CO2, что значительно улучшит соотношение сигнал/шум; возможность отслеживать погодные условия на экзопланетах, используя точные допплеровские сдвиги спектральных линий.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПЯТСТВИЯ И ИХ РЕШЕНИЯ
Несмотря на многообещающие перспективы, реализация высокоразрешающей спектроскопии сталкивалась с серьезными преградами. Ограничения в размерах и весе оборудования, а также высокая чувствительность к «темному току» (электрическому току, возникающему без света) делали старые поколения высокоразрешающих сенсоров малополезными.
Однако, согласно Джаффе и его команде, эти проблемы практически решены благодаря новым технологиям. Первая из них — это силиконовые погружные гратины и гризмы, которые заставляют свет дифрагировать внутри высокорефракционного материала, что позволяет значительно уменьшить размер и вес спектрографа и исключить подвижные части.
Вторая важная разработка касается массивов лавинных фотодиодов (APA). Эти новые детекторы имеют почти нулевой «темный ток», что делает их намного более чувствительными к свету от экзопланет. Сигнал от одного фотона становится заметнее, что упрощает отделение света от звезды от света самой экзопланеты.
ТЕСТИРОВАНИЕ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В КОММЕРЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
Хотя эти технологии успешно тестировались на Земле, их необходимо испытать в космосе перед тем, как они будут внедрены в такой значимый проект, как HWO. Дьяффе и его группа предлагают запустить демонстрационную миссию, целью которой будет тестирование силиконовых гратино и массивов APA в условиях космоса еще до начала основного этапа миссии HWO.
Следует учесть, что проект HWO всё еще находится на стадии определения, и его запуск может занять до двадцати лет. За это время у исследователей будет возможность провести необходимые испытания, если будет обеспечено соответствующее финансирование. К сожалению, пока нет ясного пути к получению необходимого финансирования, и нельзя исключать, что появятся дополнительные научные работы, способствующие формированию требований к будущему обсерватории. Однако без демонстрационной миссии и внедрения высокорас Resolution спектрографа трудно представить, как HWO сможет максимально раскрыть свой потенциал.