Число экзопланет продолжает расти. В настоящее время подтверждено наличие 5819 экзопланет в 4346 звездных системах, а еще тысячи ожидают подтверждения. Подавляющее большинство этих планет было обнаружено за последние двадцать лет благодаря таким миссиям, как Космический телескоп Кеплер, Транзитный спутник исследования экзопланеты (ТЕСС), почтенный Хаббл, Конвекция, вращение и планетарные транзиты (CoRoT) миссия и многое другое. Ожидаются еще тысячи, поскольку Космический телескоп Джеймса Уэбба продолжает свою миссию и к нему присоединились Римский космический телескоп Нэнси Грейс (РСТ).
Тем временем у астрономов скоро появится еще одна современная обсерватория, которая поможет искать потенциально обитаемые экзопланеты. Он называется «Пандора», небольшой спутник, который был выбран в 2021 году в рамках проекта НАСА по разработке концепций миссии «Пионер». Эта обсерватория предназначена для изучения планет, обнаруженных другими миссиями, путем изучения атмосфер экзопланет и активности их звезд-хозяев с помощью длительных многоволновых наблюдений. Миссия стала на один шаг ближе к запуску после завершения строительства автобуса космического корабля, который обеспечивает структуру, мощность и другие системы.
Проект «Пандора», финансируемый «Пионерами астрофизики НАСА», является совместным проектом Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса в Калифорнии и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Миссия будет изучать планеты, обнаруженные другими обсерваториями, которые полагаются на транзитную фотометрию (также известную как метод транзита), где астрономы отслеживают звезды на предмет периодических спадов яркости, которые указывают на присутствие планет на орбите. Затем Пандора будет следить за этими планетами на предмет будущих транзитов и получать спектры их атмосфер – процесс, известный как транзитная спектроскопия.
Используя этот метод, ученые могут определять химический состав атмосфер экзопланет и искать признаки биологической активности (так называемые «биосигнатуры»). В ходе своей годовой основной миссии SmallSat изучит 20 звезд и их 39 экзопланет в видимом и инфракрасном свете. Команда миссии ожидает, что Пандора будет наблюдать как минимум 20 экзопланет 10 раз в течение 24 часов, в течение которых будут происходить транзиты, а спутник получит спектры атмосфер экзопланет.
В частности, Pandora будет стремиться определить наличие дымки, облаков и воды. Полученные данные создадут прочную основу для интерпретации измерений Уэбб и будущие миссии по поиску обитаемых миров. Дэниел Апай, один из исследователей миссии, является профессором астрономии и планетарных наук в Обсерватории Стюарда и Лунной и планетарной лаборатории Университета Стюарда, который возглавляет рабочую группу миссии по изучению экзопланет. Как он сказал в выпуске U of A News:
«Хотя Пандора меньше и менее чувствительна, чем Уэбб, она сможет дольше смотреть на звезды-хозяева внесолнечных планет, что позволит проводить более глубокие исследования. Лучшее понимание звезд поможет Пандоре и ее «старшему брату», космическому телескопу Джеймса Уэбба, распутать сигналы звезд и их планет».
Идея телескопа возникла для решения конкретной проблемы транзитной спектроскопии. Во время транзитов телескопы фиксируют гораздо больше, чем просто прохождение через атмосферу планеты. Они также улавливают свет самой звезды. Кроме того, поверхности звезд неоднородны и имеют более горячие и яркие области (факелы) и более холодные и темные области (звездные пятна), размер и положение которых изменяются по мере вращения звезды. Это создает «смешанные сигналы», которые затрудняют различие между светом, проходящим через атмосферу планеты, и светом звезды, который может имитировать сигнал, создаваемый водой.
Пандора распутает эти сигналы, одновременно отслеживая яркость родительской звезды в видимом и инфракрасном свете. Эти наблюдения дадут ограничения на изменения света звезды, которые можно будет использовать для отделения спектра звезды от спектра экзопланеты. С завершением строительства автобуса космического корабля «Пандора» стала на шаг ближе к запуску благодаря завершению строительства автобуса космического корабля, который обеспечивает структуру, мощность и другие системы, жизненно важные для миссии.
О завершении строительства автобуса было объявлено 16 января во время пресс-брифинга на 245-м собрании Американского астрономического общества (ААС) в Нэшнл-Харборе, штат Мэриленд. «Это огромная веха для нас, и она помогает нам подготовиться к запуску осенью», — сказала Элиза Кинтана, главный исследователь Пандоры в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА. «В автобусе находятся наши инструменты, он управляет навигацией, сбором данных и связью с Землей — это мозг космического корабля». Сказал Бен Хорд, научный сотрудник постдокторской программы НАСА, который обсуждал миссию на 245 AAS:
«Мы рассматриваем наличие воды как важнейший аспект обитаемости, потому что вода необходима для жизни в том виде, в котором мы ее знаем. Проблема с подтверждением ее присутствия в атмосферах экзопланет заключается в том, что изменения света родительской звезды могут маскировать или имитировать сигнал воды. Разделение этих источников — вот где Пандора проявит себя».
«Детектор ближнего инфракрасного диапазона Пандоры на самом деле является запасным устройством, разработанным для телескопа Уэбба, который на данный момент является обсерваторией, наиболее чувствительной к атмосфере экзопланет. В свою очередь, наши наблюдения улучшат способность Уэбба отделять сигналы звезды от сигналов атмосферы планеты, что позволит Уэббу проводить более точные измерения атмосферы».
В отличие от Уэбб и других флагманских миссий, Пандора может проводить непрерывные наблюдения в течение длительных периодов времени, поскольку потребность во времени наблюдения по сравнению с этим будет низкой. Таким образом, спутник «Пандора» заполнит решающий пробел между открытием экзопланеты, обеспеченным флагманскими миссиями, и характеристикой экзопланеты. Эта миссия также является благом для Университета Аризоны, поскольку оттуда возглавляется научная рабочая группа Пандоры, и Пандора станет первой миссией, операционный центр которой будет располагаться в Космическом институте Университета штата Калифорния.
Дополнительная литература: Новости Университета
