В последние десятилетия астрономы открыли тысячи экзопланет, однако истинное сокровище поиска — планета Земного типа, вращающаяся в обитаемой зоне звезды, подобной Солнцу — по-прежнему им ускользает. Проблема заключается не только в огромных расстояниях, но и в космической географии: около половины всех солнечных звезд, находящихся близко к нам, имеют компаньонов, что усложняет их орбитальные взаимодействия. Однако новая работа, размещенная на arXiv, предлагает нам промышленные перспективы: миссия NASA Small Explorer «Поиск обитаемых экзопланет с помощью относительной астрометрии» (SHERA) нацелена на использование этих сложных динамик для поиска Землеподобных миров в многозвёздных системах.
Подходы к поиску экзопланет
На данный момент астрономы полагаются на три основных метода для поиска экзопланет, каждый из которых имеет свои ограничения. Первый, использующий концепцию транзитов, применен в миссиях, таких как Kepler и TESS. Эти обсерватории отслеживают незначительные уменьшения света звезды, когда планета проходит перед ней. Хотя метод очень успешен, он требует удачного выстраивания орбиты, чтобы эффект транзита был видимым из Земли.
Второй метод, принятый многими наземными спектрографами, основан на измерениях радиальной скорости (RV), определяющих «качание» звезды под воздействием планеты. Однако, как показывает практика, Землеподобная планета на орбите в один астрономический юнит (AU) вызывает смещение звезды всего на 9 см/с — возможности современного оборудования ограничены на уровне 50 см/с из-за активности поверхности звезды.
Третий подход, астрометрия, позволяет измерять точное местоположение звёзд на фоне других звёзд. Тем не менее, здесь астрономы также сталкиваются с проблемами в отношении чувствительности. Например, для «близнеца Земли», вращающегося вокруг звезды, находящейся на расстоянии 33 световых лет, «качание», вызванное планетом, может составить всего 0,3 микроарсека. Самая совершенная астрометрическая миссия, GAIA, достигает точности лишь 100 микроарсек, что значительно выше необходимой для выявления такого типа планеты.
Принципы работы SHERA
SHERA заимствует идеи из GAIA, но с важным дополнением. Вместо того чтобы ориентироваться на звёзды на небе, с которыми задача может усложниться из-за фона и «шума», SHERA фокусируется на ярких, но близко расположенных бинарных системах. Эти бинарные звезды, сгруппированные взаимно притяжением, служат надежными ориентирами на фоне фоновой звёздной массы. Точные измерения расстояния между ними позволяет избавиться от фоновых ошибок и избежать оптических искажений.
Если одна из звёзд в бинарной системе имеет экзопланету, её орбита вызовет периодические изменения в относительном расстоянии между звёздами, что и призвано обнаружить SHERA.
Для достижения необходимого уровня точности в субмикроарсек SHERA использует дифракционную апертуру. Создаваемая с помощью технологии электронно-лучевой литографии, она накладывает сложный фазовый шаблон на зеркало телескопа, что позволяет значительно повысить точность измерений, сократив влияние искажений и шума.
Научные цели и перспективы миссии
Команда SHERA выделила семь близлежащих бинарных систем в пределах 17 парсек от Земли. Основной задачей будет поиск экзопланет Земного масс-около ближайших звёзд. Исследование поможет также оценить, подавляют ли близко расположенные бинарные звёзды формирование планет, и добавить контекст к наземным данным радиальной скорости.
По расчетам авторов, миссия SHERA потенциально может обнаружить до четырех планет в обитаемой зоне вокруг целевых звёзд. Причем, даже обнаружение менее двух планет может дать важные данные о частоте обнаружения экзопланет в обитаемой зоне вокруг бинарных систем.
Важность SHERA также заключается в том, что она может подготовить почву для будущей миссии Habitable Worlds Observatory (HWO). Тринадцать из четырнадцати звезд в списке SHERA отнесены к самым приоритетным целям для HWO, что в дальнейшем может значительно сократить время на исследование планет вокруг этих звёзд.
Мнение SpaceDiscover
SHERA предлагает удивительные возможности для углубления нашего понимания многозвёздных систем и поиск экзопланет, которые могут быть обитаемы. Хотя будущее миссии пока неопределенно, её концепция демонстрирует, как научные инновации могут открыть новые горизонты в астрофизике. Поскольку время имеет значение в астрономических исследованиях, такой подход может существенно ускорить процесс поиска жизни за пределами нашей планеты.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
