Проксима Центавра B — ближайшая к Земле экзопланета. Это мир земной массы прямо в обитаемой зоне красного карлика, всего в 4 световых годах от Земли. Он получает около 65% энергии, которую Земля получает от Солнца, и в зависимости от истории его эволюции может иметь океаны воды и атмосферу, богатую кислородом. Наш ближайший сосед может содержать жизнь или это может быть сухая скала, но он является отличной целью в поисках инопланетной жизни. Есть только одна загвоздка. Наши обычные методы обнаружения биосигнатур не будут работать с Проксимой Центавра B.
Большинство экзопланет обнаруживаются транзитным методом, когда с нашей точки зрения планета регулярно проходит перед своей звездой. Мы видим периодическое снижение яркости звезды и знаем, что планета там. Для транзитных экзопланет мы можем искать изменения в спектре звезды по мере прохождения планеты. Часть звездного света проходит через атмосферу экзопланеты, а некоторые длины волн поглощаются атмосферой. Глядя на структуру поглощения, мы можем определить различные молекулы. Именно так мы обнаружили присутствие воды, углекислого газа и других молекул в атмосферах экзопланет.
Но Проксима Центавра B не является транзитной планетой. Он был обнаружен с помощью другого метода, известного как доплеровская спектроскопия. Когда мы смотрим на свет Проксимы Центавра, мы видим, что его спектр с течением времени слегка смещается в красную и голубую сторону. Гравитационное притяжение Проксимы Центавра B заставляет звезду слегка покачиваться. Итак, мы знаем, что экзопланета существует, и имеем хорошее представление о ее размере и массе, но, поскольку она не проходит мимо своей звезды, мы не можем наблюдать ее спектр поглощения в атмосфере.
Но новое исследование утверждает, что есть другой способ найти жизнь, используя отражение звездного света от атмосферы планеты. В принципе идея проста. Вместо того, чтобы искать свет, проходящий прямо через атмосферу, ищите свет, который напрямую отражается от планеты. Мы сделали это для таких планет, как Марс, и внешних планет, которые не проходят транзитом через Солнце, поэтому мы могли бы сделать то же самое и для экзопланет.
Проблема в том, что отраженный от планеты звездный свет ничтожен по сравнению с сиянием самой звезды. Обнаружение отраженного света планеты похоже на улавливание света светлячка, порхающего возле края прожектора. Поэтому астрономы использовали маски, чтобы заблокировать центральный блеск звезды и увидеть ее семейство планет. Мы сделали это, чтобы напрямую наблюдать большие газовые планеты, вращающиеся вокруг звезд, а не миры размером с Землю.
В этой работе авторы рассматривают потенциал Чрезвычайно Большого Телескопа (ELT), который в настоящее время строится в Северном Чили. В частности, они рассматривают монолитный оптический и интегральный полевой спектрограф ближнего инфракрасного диапазона с высоким угловым разрешением (HARMONI), который сможет захватывать спектры высокого разрешения с помощью ELT. Команда смоделировала наблюдения Проксимы Центавра, используя эффект маскировки, чтобы уловить свет ее экзопланеты. Сможет ли HARMONI собрать достаточно данных с высоким разрешением для открытия биогенных молекул?
Они обнаружили, что ответ — нет. В текущей предложенной конфигурации конфигурация маски слишком велика и будет блокировать большую часть света от экзопланеты. Но они также обнаружили, что конфигурацию можно изменить таким образом, чтобы можно было изучать атмосферу Проксимы Центавра B. Речь идет не просто об уменьшении маски, поскольку это позволит большему количеству звездного света достичь ELT, что приведет к размыванию данных об экзопланете. Вместо этого команда предлагает провести детальное моделирование для оптимизации конструкции Проксимы Центавра B.
Модификации не будут ни простыми, ни дешевыми, но они могут того стоить. Проксима Центавра B, наша ближайшая соседка по экзопланете, входит в короткий список миров, которые мы впервые посетим, отправив зонды за пределы нашей солнечной системы. Если бы там была жизнь, это поставило бы его на первое место в списке.
Ссылка: Воган, София Р. и др. «За маской: может ли HARMONI@ ELT обнаружить биосигнатуры в отраженном свете Проксимы b?» Препринт arXiv arXiv:2401.09589 (2024).
