Астрономи хочуть створити рій телескопів для пошуку ЖИТТЯ

Поточні плани щодо флагманських телескопів у 2040-х роках зосереджені на відповіді на просте питання - чи ми самотні? Наші найкращі телескопи на сьогодні, такі як Космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST), лише дали нам спокусливі погляди на атмосфери інших світів, але недостатньо, щоб дійсно визначити, чи існує там життя, як ми його знаємо. Астрономи чекали, поки технології наздоженуть їхні мрії про те, що можливо в плані нових типів телескопів, і нещодавно Інститут космічних досліджень імені В.М. Кека опублікував звіт, що деталізує місію Великого інтерферометра для екзопланет (LIFE), яка, як вони сподіваються, допоможе дати остаточну відповідь на це просте питання.

Екзопланети важко фотографувати. По-перше, вони зазвичай дуже близько до своєї зірки-господаря, яка також яскравіша за них у мільярди разів. Одним із рішень цієї проблеми є використання пристрою, званого коронографом, який фізично блокує світло зірки, дозволяючи телескопу захоплювати лише (відбите) світло, що виходить від самої планети. Ця техніка запланована для використання в Спостережному центрі придатних для життя світів NASA (HWO), і вона ефективна для захоплення видимого та ультрафіолетового світла.

Але є ще один тип світла, який особливо корисний для пошуку придатних для життя екзопланет - середньоінфрачервоне. На цих довжинах хвиль, які контролюють випромінюване тепло, контраст між планетою та зіркою різко знижується, що дозволяє телескопам безпосередньо спостерігати (невідбите) теплове світло від планети. Але, можливо, ще важливіше, середньоінфрачервоне є справжньою скарбницею потенційних спектральних біосигнатур, включаючи озон, метан, воду, вуглекислий газ і навіть фосфін, потенційну "кульмінаційну" біосигнатуру в деяких контекстах.

Фрейзер інтерв'ює доктора Даніеля Ангерхаузена про телескоп LIFE.

Створення системи для захоплення цього світла - непросте завдання. JWST вже спроектований для захоплення інфрачервоного світла, але навіть він був занадто малим, щоб ефективно ізолювати екзопланети з роздільною здатністю, необхідною для надання детальної картини їх атмосфери. Насправді, будь-який космічний телескоп, достатньо великий для цього, був би занадто громіздким, щоб поміститися на ракеті. Тому дизайнери LIFE пропонують альтернативу - формування безпілотних інтерферометрів.

По суті, вони хочуть запустити кілька космічних апаратів і літати ними в точній, не прив'язаній формації на відстані десятків до сотень метрів один від одного. Потім вони передають світло, яке вони збирають, до центрального космічного апарата, що дозволяє йому виконувати деякі складні оптичні трюки, щоб "нульувати" світло від центральної зірки, одночасно підсилюючи тепловий підпис самої планети.

Це звучить чудово в теорії, але на практиці це було відомо як надзвичайно складне завдання. LIFE не є першим запропонованим космічним інтерферометром - насправді дві місії цього століття (Terrestrial Planet Finder-Interferometer від NASA та Darwin від ESA) вже були скасовані, оскільки технології просто ще не були готові. Однак, згідно з новим звітом, наші інженерні навички нещодавно наздогнали нашу уяву.

Фрейзер говорить про обмеження HWO.

Прориви в астрофотоніці зменшили те, що колись було оптичним інструментом розміром з лавку, до форм-фактора мікрочіпа. А комерційна космічна індустрія продовжує знижувати витрати на запуски для всіх видів місій. У звіті зазначається, що формування польотів, одна з найскладніших частин запропонованої місії LIFE, заплановано для кількох демонстраційних місій технологій, таких як SEIRIOS і SunRISE, які в найближчі роки літатимуть CubeSats у формації.

Як технологія зріє, ймовірність того, що місія LIFE насправді буде технологічно здійсненною, зростає. Але що з тією іншою місією пошуку життя - HWO? Звіт вказує на те, що LIFE і HWO насправді є чудовими партнерами по команді і дивляться на абсолютно окремі частини одного й того ж пазлу. HWO зосередиться на видимому/ультрафіолетовому світлі, тоді як LIFE вимірюватиме теплове випромінювання в середньоінфрачервоному, щоб визначити температуру, радіус і склад атмосфери планети. Поєднання даних з обох місій є критично важливим для усунення "помилкових позитивів", коли щось, що може виглядати як біосигнатура, насправді викликано абіотичним процесом.

HWO планується запустити в 2040-х роках, але все ще проходить етап проектування. LIFE також розробляється, і хоча обидва можуть бути запущені в схожі терміни, основною метою LIFE є надання додаткових даних до HWO. Звіт вказує на те, що, щоб рівномірно розподілити фінансування, проект LIFE має бути міжнародною співпрацею, а не залежати від одного джерела фінансування.

Якщо проект LIFE буде профінансовано, сподіваємося, HWO також отримає фінансування. Але навіть якщо ні, ми нарешті досягаємо точки, де можемо створити систему, яка може допомогти нам знайти докази того, що ми не самотні, і якщо це не є достатньо надихаючим, щоб профінансувати ці програми, незрозуміло, що ще може бути.