Исследователи из ЕС разрабатывают мощные новые телескопы, чтобы помочь обнаружить планеты, похожие на Землю, у далёких звёзд и продвинуть поиск внеземной жизни.
Во Вселенной, насчитывающей миллиарды галактик и звёзд, жизнь известна только на одном месте — Земле. Тем не менее надежда найти другие живые миры побуждает учёных искать всё более совершенные методы.
Несмотря на то что учёными каталогизировано около 6 тысяч экзопланет, планеты, похожей на Землю — то есть планеты, похожей по размеру и вращающейся вокруг звезды, подобной нашему Солнцу, — пока не обнаружено. Это не из-за недостатка усилий, а скорее из-за сложностей, связанных с этой задачей.
Хотя учёные нашли скалистые планеты, похожие по размеру на Землю, у меньших красных карликов, планеты у солнцеподобных звёзд обнаружить гораздо сложнее, потому что они кажутся сравнительно меньше на фоне своих более ярких звёзд. Однако новый телескоп может помочь исследователям в этом поиске.
Это может расширить наши поиски обитаемых планет в галактике. Мы знаем, что Земля находится на нужном расстоянии от своей звезды-хозяина, чтобы поддерживать воду и жизнь. Верно ли то же самое для других планет?
Доктор Нуно Сантос, ведущий португальский астрофизик и движущая сила исследований экзопланет в Европе, возглавляет команду исследователей, разрабатывающих новые инструменты наблюдения. Они помогут преодолеть помехи, создаваемые далёкими огненными «солнцами».
Одним из основных препятствий является «шум», генерируемый такими звёздами, как наше Солнце. Бушующее плазма и смещающиеся магнитные поля на их поверхностях создают ряд явлений в звёздных атмосферах, включая тёмные пятна и «грануляционный» узор — подобно кипящей воде. Это скрывает слабый сигнал, который отмечает прохождение планеты перед своей звездой.
«Если вы посмотрите на поверхность Солнца, она будет похожа на кипящий котёл с водой, испещрённый более тёмными и светлыми участками», — сказал Сантос. «Основная проблема заключается в том, что мы не очень понимаем, как диагностировать этот шум, исходящий от звезды».
Сантос и его команда из Института астрофизики и космических наук в Португалии создают новый телескоп под названием PoET — Paranal solar Espresso Telescope — в рамках инициативы FIERCE, которая продлится до сентября 2027 года.
Этот компактный прибор имеет в поперечнике всего 60 сантиметров, и его отправят в Чили, где он будет работать вместе с Очень Большим Телескопом Европейской Южной обсерватории (VLT), расположенным на горе в пустыне Атакама.
Вместо того чтобы отслеживать планеты у далёких звёзд, PoET будет фокусироваться на нашем Солнце, анализируя шум, создаваемый грануляцией и связанными с ней процессами.
Солнечный телескоп будет взаимодействовать с другим инструментом для исследования космоса, расположенным в Чили, под названием ESPRESSO — Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations. Он специально разработан для разделения солнечного света на разные цвета и изучения планет, вращающихся вокруг далёких звёзд.
«Соединив ESPRESSO с солнечными наблюдениями, мы надеемся понять, как именно ведёт себя Солнце в разных регионах», — сказал Сантос.
Это даст детальный спектр химических элементов, исходящих от Солнца, показывая, как они изменяются при перемещении поверхности. В конечном итоге эти данные помогут астрономам отфильтровать шум при наблюдениях за другими солнцеподобными звёздами, облегчая обнаружение далёких планет, похожих на Землю.
Ожидается, что наблюдения с помощью PoET начнутся к концу 2025 года и продлятся три года. Телескоп использует оптическую конфигурацию, чтобы блокировать всё, кроме изучаемой части Солнца.
PoET будет проводить дневные наблюдения с помощью ESPRESSO, которым Сантос будет управлять дистанционно из Порту. Ночью ESPRESSO вернётся к своей основной роли вместе с VLT.
Эта работа особенно важна, поскольку Европейское космическое агентство готовится к запуску миссии PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) в 2026 году. Космический телескоп PLATO будет использовать 26 камер для поиска планет, вращающихся вокруг миллиона звёзд, уделяя особое внимание планетам, похожим на Землю, у солнцеподобных звёзд. Его инструменты будут измерять радиус каждой планеты, позволяя учёным определять плотность и состав — даже на расстоянии сотен или тысяч световых лет.
Снижение звёздного шума с помощью PoET будет иметь важное значение для PLATO, чтобы проводить точные измерения. «Мы должны найти способ избавиться от этого шума, чтобы полностью использовать данные предстоящей миссии PLATO», — сказал Сантос.
«Наша надежда и ожидание заключаются в том, что PoET научится достаточно, чтобы мы смогли снизить уровень шума до необходимого уровня», — добавил он.
Инициатива FIERCE и телескоп PoET существуют благодаря поддержке Европейского исследовательского совета (ERC). «Мы не смогли бы сделать это без ERC», — сказал Сантос.
Работа его команды отводит Европе важную роль в глобальном поиске обитаемых миров, а такие миссии, как PLATO, обещают новые захватывающие открытия.
Если всё пойдёт по плану, PoET может предоставить результаты к середине 2026 года, предоставив важные данные для PLATO после его запуска.
В дальнейшем такие миссии, как обсерватория NASA «Habitable Worlds Observatory», ожидаемая в 2040-х годах, и следующий крупный европейский телескоп, который должен быть завершён к 2030 году, попытаются напрямую сфотографировать некоторые из потенциально обитаемых планет, обнаруженных PLATO, и искать признаки жизни.
Но прежде астрономам необходимо выяснить, сколько таких миров существует и где их можно найти. «Поиск планет, вращающихся вокруг других солнц, — один из главных вопросов, которые у нас есть», — сказал Сантос.
Телескопы, подобные PoET и PLATO, расширят границы возможного в наших космических исследованиях. Их прогресс улучшит наше понимание космоса, поскольку мы узнаем больше о нашей галактике, а также о потенциале жизни далеко за пределами нашего дома.