Има ли друга Земя някъде в нашата галактика? С неотдавнашния изстрел на космическия кораб Кеплер астрономите се приближават все по-близо до намирането на планета с размер на Земята в орбита, подобна на Земята. Но след като търсенето успее, следващите въпроси, които водят изследванията, ще бъдат: Дали тази планета е обитаема? Има ли атмосфера, подобна на Земята? Отговорът на тези въпроси няма да е лесен. Но телескопът за задачата е космическият телескоп на Джеймс Уеб (JWST), предназначен за планирано изстрелване през 2013 г. Двама изследователи наскоро проучиха способността на JWST да характеризира атмосферите на хипотетични планети, подобни на Земята, и откриха, че това е телескопът които биха могли да открият някои газове, наречени биомаркери, като озон и метан, за близки светове с размер на Земята. (Вижте свързаната ни статия: Въпроси и отговори с д-р Джон Матер на JWST.)
Благодарение на голямото си огледало и местоположението си в точката L2 в космическото пространство, космическият телескоп Джеймс Уеб ще предложи на астрономите първата реална възможност да намерят отговорите за обитаемостта на близките земноподобни светове, казват Лиза Калтенегер от Харвард-Смитсонския център за астрофизика и Уесли Трауб от лабораторията за реактивни двигатели. „Ще трябва да имаме истински късмет да дешифрираме атмосфера на подобна на Земята по време на транзитно събитие, така че да можем да кажем, че е подобна на Земята“, каза Калтенегер. "За това ще трябва да добавим много транзити - стотици от тях, дори за звезди на близо 20 светлинни години."
„Въпреки че е трудно, ще бъде невероятно вълнуващо начинание да характеризираме атмосферата на далечна планета“, добави тя.
При транзитно събитие далечна, екстрасоларна планета се пресича пред звездата си, както се вижда от Земята. Докато планетата преминава, газовете в нейната атмосфера поглъщат малка част от светлината на звездата, оставяйки пръстови отпечатъци, специфични за всеки газ. Разделяйки светлината на звездата в дъга от цветове или спектър, астрономите могат да търсят тези пръстови отпечатъци. Калтенегер и Трауб проучиха дали тези отпечатъци ще бъдат открити от JWST.
Техниката на транзит е много предизвикателна. Ако Земята беше с размерите на баскетбол, атмосферата щеше да е тънка като лист хартия, така че полученият сигнал е невероятно мъничък. Освен това този метод работи само когато планетата е пред своята звезда и всеки транзит продължава най-много няколко часа.
Калтенегер и Трауб за първи път смятат за подобен на Земята свят, обикалящ около Слънцеподобна звезда. За да получите разпознаваем сигнал от един транзит, звездата и планетата трябва да са изключително близо до Земята. Единствената достатъчно близка до Слънцето звезда е Алфа Кентавър А. Все още не е намерен такъв свят, но технологията едва сега може да открие светове с размер на Земята.
Изследването също разглежда планетите, обикалящи около орбитите на червените джуджета. Такива звезди, наречени тип М, са най-обилните в Млечния път - далеч по-често срещани от жълтите, тип G звезди като Слънцето. Освен това са по-хладни и по-мрачни от Слънцето, както и по-малки, което прави намирането на подобна на Земята планета, преминаваща през М звезда.
Земноподобен свят би трябвало да орбитира близо до червено джудже, за да бъде достатъчно топъл за течна вода. В резултат на това планетата ще орбитира по-бързо и всеки транзит ще продължи от няколко часа до обикновени минути. Но тя ще претърпи повече транзити за определен период от време. Астрономите биха могли да подобрят шансовете си за откриване на атмосферата, като добавят сигнала от няколко транзита, като правят червените звезди джуджета привлекателни цели поради по-честите си транзити.
Земноподобен свят, обикалящ около звезда като Слънцето, ще преминава 10-часов транзит веднъж годишно. Натрупването на 100 часа транзитни наблюдения ще отнеме 10 години. За разлика от това, една Земя, обикаляща около средно голяма звезда от червено джудже, ще претърпи едночасов транзит веднъж на всеки 10 дни. Натрупването на 100 часа транзитни наблюдения ще отнеме по-малко от три години.
„Близките звезди на червените джуджета предлагат най-добрата възможност за откриване на биомаркери в атмосфера на преминаваща земя“, каза Калтенегер.
„В крайна сметка, директните изображения - изучаването на фотони светлина от самата планета - могат да се окажат по-мощен метод за характеризиране на атмосферата на земноподобни светове от транзитната техника“, казва Трауб.
Директните проучвания вече са използвани за създаване на сурови температурни карти на изключително горещи, гигантски екстрасоларни планети. С инструментите от следващо поколение астрономите може да могат да изучават атмосферни състави, а не само температури. Характеризирането на „бледосиня точка“ е следващата стъпка оттам, независимо дали чрез сумиране на стотици транзити на една планета или чрез блокиране на звездната светлина и директен анализ на светлината на планетата.
В най-добрия случай Алфа Кентавър А може да се окаже, че има преминаваща планета, подобна на Земята, която никой още не е забелязал. Тогава астрономите ще се нуждаят само от шепа транзити, за да дешифрират атмосферата на тази планета и евентуално да потвърдят съществуването на първата Земя близнак.
Източник: Център за астрофизика в Харвард
