Когда был запущен космический телескоп Джеймса Уэбба, он появился с фанфарами, ожидающими удивительных вещей, во многом похожих на космический телескоп Хаббл. Одной из самых ожидаемых целей JWST был TRAPPIST-1. Эта неприметная звезда является домом для семи планет размером с Землю, по крайней мере три из которых находятся в обитаемой зоне. Две внутренние планеты являются безвоздушными мирами, но до сих пор не было никаких сведений о третьей планете, первой в обитаемой зоне. Вопрос в том, почему и что делает ее столь сложной для наблюдения?
TRAPPIST-1 — красный карлик, расположенный примерно в 41 световом году в созвездии Водолея. Интерес к планетам в обитаемой зоне заключается в том, что условия могут допускать существование жидкой воды. Семь планет были обнаружены с помощью транзитной фотометрии, при которой наблюдаются крошечные падения яркости звезды из-за прохождения планет перед звездой. Все планеты, вращающиеся вокруг звезды, имеют довольно короткие орбитальные периоды от 1,5 до 20 дней. Результатом этого является то, что их транзиты по поверхности звезды часто перекрываются.
Запуск JWST в 2021 году возродил интерес к исследованию экзопланет. Его предшественник, космический телескоп Хаббл, никогда не ожидал, что прослужит так долго, чтобы JWST смог дополнить знаменитый телескоп. Отличаясь от Хаббла своими передовыми инфракрасными возможностями, JWST был идеально расположен для изучения атмосфер экзопланет. Основой работы JWST является большое многосегментное зеркало диаметром 6,5 метров и целый ряд сложных инструментов.
Группа астрономов изучала TRAPPIST-1 и его систему планет с помощью JWST, используя его инфракрасные возможности. Используя технику, известную как трансмиссионная спектроскопия, звездный свет исследуется, когда он проходит через планетарные атмосферы, когда они проходят перед звездой. Изучение света таким образом может выявить элементы в атмосфере. Три года раздумий и трудности замедлили их.
Теперь статья, опубликованная в Nature Astronomy, освещает проблемы, с которыми они столкнулись, и предлагает способы их преодоления. Первая в списке относится к неоднородности звезды. Те, кто интересуется солнечной астрономией, уже знакомы с солнечными пятнами, вспышками и другими солнечными явлениями. Они также наблюдаются на звездах, а области, где образуются более холодные области, часто могут содержать водяной пар, что создает хаос в спектрах пропускания и затрудняет идентификацию элементов в планетарной атмосфере, а не в звезде. Это известно как звездное загрязнение.
Ранее подобные проблемы наблюдались астрономами, изучающими атмосферы экзопланет с помощью наземных телескопов, таких как Магелланов телескоп в Чили. Однако ранее эти проблемы часто просто игнорировались, но более высокая чувствительность JWST вызывает больше проблем. Однако существует относительно простой способ обойти эту проблему, наблюдая за вращением звезды, чтобы построить изображение ее поверхности, что позволяет провести более точный анализ планетарной атмосферы.
Используя TRAPPIST-1 в качестве испытательного стенда, можно надеяться, что другие проблемы и их решения могут быть проверены перед применением к другим, менее простым для наблюдения объяснительным системам. Команда предлагает, чтобы сообщество экзопланет и JWST работало вместе над исследовательскими проектами, чтобы максимизировать эффективность в поиске решений для других проблем на пути вперед.
Источник: Дорожная карта с подробным описанием того, как улучшить исследование экзопланет с помощью JWST.
