Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба (JWST) работает всего чуть больше года, но это не мешает крупнейшему в мире космическому агентству обсуждать следующий большой космический телескоп, который мог бы стать преемником JWST когда-нибудь в будущем. Посетите Обсерваторию обитаемых миров (HWO), которая впервые была предложена в качестве следующей флагманской астрофизической миссии НАСА во время Десятилетнего исследования Национальной академии наук по астрономии и астрофизике 2020 (Astro2020). Хотя его потенциальные технологические возможности включают изучение экзопланет, звезд, галактик и множества других небесных объектов на предмет существования жизни за пределами Земли, предстоит пройти долгий путь, прежде чем HWO поразит ученых и публику захватывающими дух изображениями и новыми наборами данных.
«Прежде чем мы сможем спроектировать миссию, нам необходимо как можно больше разработать ключевые технологии», — сказал доктор Дмитрий Мавет, профессор астрономии в Калифорнийском технологическом институте и старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL). «Мы находимся на этапе зрелости технологий. Идея состоит в том, чтобы и дальше продвигать технологии, которые позволят Обсерватории обитаемых миров проводить свою революционную науку, минимизируя при этом риски перерасхода средств в будущем».
Доктор Мавет — один из 56 человек, выбранных в состав Группы технической оценки (TAG) HWO, первые встречи которой запланированы на период с 31 октября по 2 ноября 2023 года в Вашингтоне. На собраниях участники будут состоять из двух групп в рамках «Большой программы развития обсерваторий» НАСА (GOMAP): группы анализа науки, технологий и архитектуры (START) и группы технической оценки (TAG), с полным списком членов для обеих групп. команды доступны здесь. В то время как START сосредоточится на научных целях HWO, TAG сосредоточится на дизайне HWO и необходимых технологиях для удовлетворения проектных требований.
«Декадный обзор рекомендовал эту миссию в качестве своего главного приоритета из-за преобразующих возможностей, которые она будет иметь для астрофизики, а также ее способности понимать целые солнечные системы за пределами нашей собственной», — сказала доктор Фиона Харрисон, которая была сопредседателем десятилетней программы Astro2020. Комитет по составлению отчетов, профессор физики Гарольда А. Розена и руководитель кафедры физики, математики и астрономии Кента и Джойс Креса в Калифорнийском технологическом институте.
На данный момент попытки идентифицировать биосигнатуры на экзопланетах ограничиваются изучением их атмосфер с помощью спектроскопии — метода, который включает в себя анализ света для выявления любых газов, которые могут там присутствовать. Ключевым аспектом анализа атмосфер экзопланет является блокирование огромных бликов родительской звезды экзопланеты, оставляя только слабый звездный свет, отражающийся от атмосферы соседней экзопланеты. Блокировка звездного блика осуществляется одним из двух основных способов: коронографом и звездным блендом.
Коронограф, впервые изобретенный французским астрономом доктором Бернаром Лио в 1939 году для изучения нашего Солнца, находится внутри телескопа и блокирует звездный свет посредством многоэтапного процесса, включающего маску, шайбу (также называемую остановкой Лио) и специальную Все зеркала работают в тандеме, чтобы сначала уменьшить большое количество звездного света, попадающего в телескоп, и, наконец, обнажить экзопланеты, которые прятались в ярком свете звезды. Затем астрономы смогут использовать спектроскопию для анализа света этих экзопланет и идентификации газов в их атмосферах.
В настоящее время космический телескоп НАСА «Хаббл» и JWST являются единственными космическими телескопами, использующими коронографы для изучения экзопланет, наряду с несколькими наземными телескопами, в том числе Очень большим телескопом (VLT) Европейской южной обсерватории (ESO), Gemini Planet Imager и телескопами. Расположен в обсерватории Кека на Гавайях. В будущем планируется, что будущий римский космический телескоп НАСА Нэнси Грейс (часто сокращенно римский космический телескоп) будет использовать усовершенствованный коронограф, известный как коронографический инструмент (CGI), для получения изображений газообразных экзопланет, а римский планируется запустить на борту космического корабля SpaceX Falcon. Тяжелый где-то в 2027 году.
Если коронограф находится внутри телескопа, звездный оттенок является его внешним аналогом. Хотя ни в одном нынешнем космическом телескопе не используются звездные тени, разрабатываемые модели, спроектированные и построенные НАСА, будут отделяться от будущего космического телескопа и разворачиваться на определенном расстоянии перед ним, действуя как буквальная тень, блокирующая звездный свет от далекой звезды, с целью обнаружения экзопланет на орбите. Хотя метод звездной тени предлагает множество инженерных проблем, включая правильное развертывание и развертывание на правильном расстоянии перед космическим телескопом, ученые предполагают, что его простота и универсальность позволяют использовать его для других научных целей, а не для охоты на экзопланеты. идеальное дополнение для будущих космических телескопов.
«По нашим оценкам, только в нашей галактике в обитаемой зоне находится несколько миллиардов планет размером с Землю», — сказал доктор Ник Сиглер, главный технолог программы исследования экзопланет НАСА в Лаборатории реактивного движения НАСА. «Мы хотим исследовать атмосферы этих экзопланет в поисках кислорода, метана, водяного пара и других химических веществ, которые могут сигнализировать о наличии жизни. Мы увидим не маленьких зеленых человечков, а скорее спектральные сигнатуры этих ключевых химических веществ, или то, что мы называем биосигнатурами».
Доктор Зиглер отметил, что НАСА выбрало путь коронографа для HWO, о чем свидетельствует его потенциальное использование на предстоящем римском космическом телескопе. Согласно Десятилетнему обзору, HWO планируется запустить где-то в конце 2030-х или начале 2040-х годов, при этом время наблюдений планируется разделить между изучением экзопланет и обычной астрофизикой.
Какие новые открытия сделает HWO о том, где мы можем найти жизнь за пределами Земли в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
