Forskare letar efter tecken på liv bland exoplaneternas atmosfärer

By | January 30, 2024

Vi valde ut 10 och 5 kandidatplaneter runt närliggande stjärnor för ELT/HARMONI respektive ELT/METIS. Eftersom den rumsliga upplösningen för ELT/HARMONI är mindre än plottningsområdet, visar vi endast den rumsliga upplösningen för ELT/METIS som den vertikala streckade blå linjen. Planeter som ligger till höger om den streckade linjen är lämpliga planeter för ELT/METIS. Alla färgade prickar är planeter lämpliga för ELT/HARMONI. Storleken på den färgade punkten är proportionell mot planetens radie. Färgen på fläcken är baserad på jämviktstemperaturen. Alla färgade datapunkter är kandidatplaneterna som listas i tabell 1. Urvalskriterier finns i avsnitt 2.1. De grå prickarna är andra NEA-exoplaneter som är mindre lämpliga för direkt avbildning med ELT. Kreditera: Den astronomiska tidningen (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ad109e

Ny forskning tyder på att nästa generation av avancerade teleskop kan skärpa sökandet efter potentiellt utomjordiskt liv genom att noggrant undersöka atmosfären hos närliggande exoplaneter.

Nyligen publicerad i Den astronomiska tidningen, en artikel beskriver hur ett team av astronomer från Ohio State University undersökte förmågan hos kommande teleskop att upptäcka kemiska spår av syre, koldioxid, metan och vatten på 10 steniga exoplaneter. Dessa element är biosignaturer som också finns i jordens atmosfär och kan ge viktiga vetenskapliga bevis på liv.

Studien fann att för ett par av dessa närliggande världar, Proxima Centauri av GJ 887 b, är dessa teleskop mycket skickliga på att upptäcka närvaron av potentiella biosignaturer. Av de två visar resultaten att endast i fallet med Proxima Centauri b kunde maskinerna detektera koldioxid om den fanns. Även om inga exoplaneter har hittats som exakt matchar de tidiga livsförhållandena på jorden, föreslår detta arbete att dessa unika superjordar (planeter som är mer massiva än jorden men mindre än Neptunus) om de undersöks mer i detalj kan vara ett lämpligt mål för framtida forskningsuppdrag.

För att främja sökandet efter beboeliga planeter försökte Huihao Zhang, huvudförfattare till studien och senior i astronomi vid Ohio State University, och hans kollegor också fastställa effektiviteten hos specialiserade bildinstrument som James Webb Space Telescope (JWST) och andra Extremely Large Telescopes (ELTs), som European Extremely Large Telescope, Thirty Meter Telescope och Giant Magellan Telescope, för att direkt avbilda exoplaneter.

“Alla planeter är inte lämpliga för direkt avbildning, men det är därför som simuleringarna ger oss en ungefärlig uppfattning om vad ELT:er skulle ha uppnått och vilka löften de borde leverera när de byggdes”, sa Zhang.

Den direkta metoden att avbilda exoplaneter innebär att man använder en koronagraf eller stjärnskärm för att blockera ljus från en värdstjärna, vilket gör att forskare kan fånga en svag bild av den nya världen i omloppsbana. Men eftersom det kan vara svårt och tidskrävande att lokalisera dem på det här sättet, satte forskarna ut för att se hur väl ELT-teleskop skulle kunna möta utmaningen.

För att göra detta testade de förmågan hos varje teleskops instrument att skilja universellt bakgrundsljud från det planetbrus som de tänkt fånga samtidigt som de detekterar biosignaturer; Kallas signal-brus-förhållandet, ju högre det är, desto lättare är det att upptäcka och analysera en planets våglängd.

Resultaten visade att det direkta avbildningsläget för ett av de europeiska ELT-instrumenten, kallat den mellaninfraröda ELT Imager and Spectrograph, presterade bäst på tre planeter (GJ 887 b, Proxima av Wolf 1061 c) när det gällde att urskilja närvaron av metan, kol dioxid och vatten, medan dess monolitiska, nära-infraröda optiska integrerade fältspektrografinstrument med hög upplösning kunde detektera metan, koldioxid, syre och vatten, men krävde mycket längre exponeringstid.

Dessutom, eftersom dessa slutsatser gällde instrument som måste titta igenom den kemiska disen i jordens atmosfär för att främja sökandet efter kosmiskt liv, jämfördes de med JWST:s nuvarande kapacitet i yttre rymden, sade Zhang.

“Det är svårt att säga om rymdteleskop är bättre än markbaserade, eftersom de är annorlunda”, sa han. “De har olika miljöer, olika platser, och deras observationer har olika influenser.”

I det här fallet avslöjade resultaten att även om GJ 887 b är ett av de mest lämpliga målen för direkt ELT-avbildning, eftersom dess placering och storlek resulterar i ett särskilt högt signal-brusförhållande, för vissa transiterande planeter, som TRAPPIST- 1-systemet är JWST:s tekniker för att studera planetariska atmosfärer bättre lämpade för att upptäcka dem än direkt avbildning av ELT på jorden.

Men eftersom studien gjorde ett mer konservativt antagande med data, sade Zhang, kan den verkliga effektiviteten av framtida astronomiska verktyg fortfarande överraska forskare. Och bortsett från subtila kontraster i prestanda, tjänar dessa kraftfulla teknologier till att utöka vår förståelse av universum och är avsedda att komplettera varandra, säger Ji Wang, medförfattare till studien och biträdande professor i astronomi vid Ohio State University. Det är därför studier som denna är nödvändiga, som utvärderar begränsningarna för dessa teknologier, sade han.

“Vikten av simulering kan inte betonas nog, särskilt för uppdrag som kostar miljarder dollar,” sade Wang. “Människor måste inte bara bygga hårdvaran, utan också lägga mycket kraft på att simulera prestandan och vara beredda att uppnå dessa. strålande resultat.

Med all sannolikhet, eftersom ELT:erna inte kommer att slutföras förrän i slutet av decenniet, kommer forskarnas nästa steg att fokusera på att simulera hur väl framtida ELT-instrument kommer att vara på att undersöka komplexiteten i de skenande bevisen för liv på vår egen planet.

“Vi vill se i vilken utsträckning vi kan studera vår atmosfär i utsökt detalj och hur mycket information vi kan extrahera från den,” sa Wang. “För om vi inte kan svara på frågorna om beboelighet med jordens atmosfär, så finns det ingen sätt vi kan börja svara på dessa frågor runt andra planeter.

Mer information:
Huihao Zhang et al, Detektion av biosignaturer på närliggande steniga exoplaneter med hjälp av högkontrastavbildning och medelupplösningsspektroskopi med Extremely Large Telescope, Den astronomiska tidningen (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ad109e

Tillhandahålls av Ohio State University

Citat: Forskare letar efter tecken på liv bland exoplaneternas atmosfärer (2024, 29 januari) hämtade 30 januari 2024 från https://phys.org/news/2024-01-spying-life-exoplanet-atmospheres .html

Detta dokument är föremål för upphovsrätt. Bortsett från all rättvis handel för privata studier eller forskningsändamål, får ingen del reproduceras utan skriftligt tillstånd. Innehållet tillhandahålls endast i informationssyfte.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *