Новые наблюдения космического
телескопа Джеймса Уэбба за атмосферами экзопланет просто захватывают дух. Теперь, когда самый мощный в мире космический телескоп, наконец, запущен и работает, ожидается постоянный поток потрясающих изображений Вселенной. Просто тонна галактик повсюду, более детализированных, чем когда-либо, и слишком много звёзд, чтобы их сосчитать — всё это сверкает с такой интенсивностью, которую человечество не улавливало раньше.
Однако не каждое интересное изображение с космического телескопа Джеймса Уэбба будет красивой картинкой. Некоторые из них будут диаграммами, такими как та, которую НАСА представило на прошлой неделе, со всеми линиями, точками и закорючками. В этой диаграмме нет особой привлекательности взгляда Уэбба на скопления галактик или эффекта прекрасного снимка туманности Киля. Но скромная диаграмма и многие другие подобные ей, которые Уэбб будет создавать в течение следующих 20 лет, по-своему завораживают.
Эти изображения расширят представление о том, на что похожи миры, существующие далеко за пределами нашей Солнечной системы.
На карте Уэбба представлена подробная информация об атмосфере гигантской газообразной экзопланеты с юпитерианскими качествами. WASP-96b находится на расстоянии около 1150 световых лет от нас, описывая петлю вокруг собственного солнца всего за 3,5 земных дня. Его температура превышает 538 градусов по Цельсию. Измерив звёздный свет, прошедший через атмосферу экзопланеты, Уэбб смог обнаружить безошибочные признаки воды и даже нашёл признаки облаков. На такой раскалённой планете, как эта, облака — совсем другое явление. Здесь так жарко, что камни могут конденсироваться в воздухе так же, как вода на Земле. Это означает, что на WASP-96b облака состоят из песка.
«Есть много вещей, которые будут конденсироваться, кроме воды, при правильном давлении и температурных условиях», — объясняет Николь Льюис, астрофизик из Корнелла.
Уэбб собирается трансформировать экзопланеты в нашем сознании из непостижимых космических объектов в вполне реальные места с инопланетным небом. На сегодняшний день астрономы обнаружили более 5000 таких экзопланет с помощью других космических телескопов и наземных обсерваторий. Они достаточно хорошо умеют различать после открытия орбиту экзопланеты, массу, плотность и другие фундаментальные свойства. Миссия Уэбба ускорит эти усилия, раскрывая скрытые детали в уже изученных астрономами целях, исследуя неизвестные миры, до которых они не могли добраться раньше, и обнаруживая, возможно, молекулы, которые, как мы знаем, связаны с наличие жизни.
Уэбб наблюдает за атмосферой экзопланеты следующим образом: космический телескоп направляет взгляд на звёздную систему и ждёт, греясь в падающем свете. Когда в поле зрения попадает планета, движущаяся — с нашей точки зрения — по поверхности звезды, мир немного блокирует звёздный свет. Но какое-то количество света всё же проходит и фильтруется через атмосферу планеты на пути к выходу. Свет достигает Уэбба, неся химические признаки любых газов в этих облаках. Детекторы телескопа разбивают свет на части, как стеклянная призма расщепляет солнечный свет на цвета радуги. Астрономы внимательно изучают эти данные, выявляя признаки знакомых молекул и соединений, а затем отображают их все на графике, известном как спектр.
В спектре WASP-96b пики указывают на наличие водяного пара. Чтобы обнаружить там следы облаков и дымки, нужно быть опытным астрономом.
Когда НАСА опубликовало снимок атмосферы WASP-96b, Льюис и её коллеги поспешили сравнить результаты с другими наблюдениями за экзопланетой, в частности с космическим телескопом Хаббла. По словам Льюиса, Уэбб провёл всего несколько часов, наблюдая за экзопланетой и её звездой, и всё же планки погрешностей в новых данных были намного меньше, чем в предыдущих, более трудоёмких усилиях. А Хаббл вообще не обнаружил никаких признаков облаков Точно так же, как Уэбб может создавать усыпанные галактиками глубокие поля за небольшой промежуток времени по сравнению с Хабблом, говорит Льюис, «мы можем сделать то же самое с экзопланетами, где нам нужно наблюдать за планетой, скажем, один или два раза, в отличие от до 10 раз», чтобы найти маленькие функции.
Астрономы хотят использовать Уэбб для обнаружения соединений, более интересных, чем вода, таких как кислород, метан и углекислый газ, или, что ещё лучше, более одного в одной и той же атмосфере. «Если вы возьмёте немного воды и немного метана, поместите их в коробку и оставите при комнатной температуре на Земле, они на самом деле превратятся в углекислый газ, и вы не ожидаете, что метан останется», — сказала Меган Мэнсфилд, астроном из Университета Аризоны, которая будет использовать Уэбб для изучения экзопланет. «Единственная причина, по которой у нас есть метан в атмосфере Земли, заключается в том, что он постоянно производится жизнью».
Фото: trv-science.ru
Найти какую-то конкретную комбинацию газов, которые не должны появляться вместе, если какая-то форма жизни не производит хотя бы один из них — вот мечта. Каким бы интригующим ни было такое обнаружение, Уэбб не покажет окончательных доказательств инопланетной жизни. Космический телескоп может только выявить присутствие чего-то интригующего, оставив астрономам выяснять точную причину.
Астрономы до сих пор ведут жаркие споры о происхождении газа, который может присутствовать в
атмосфере Венеры, а эта планета находится совсем рядом. Такая работа будет ещё более сложной, когда учёные будут иметь дело с планетами, удалёнными от нас на много световых лет.
Когда более 30 лет назад астрономы впервые заговорили о строительстве такого телескопа, как Уэбб, экзопланеты ещё не были обнаружены.
И только позже, когда наука об экзопланетах начала расцветать в реальную область, были добавлены необходимые технические возможности. Но пока не появится следующий большой космический телескоп, Уэбб познакомит нас с разнообразием инопланетных атмосфер в космосе. Почти четверть первого года наблюдений телескопа будет посвящена изучению экзопланет.
Астрономы могут искать другие виды атмосферных газов и другие, более странные облака. Они даже могут использовать данные, чтобы делать выводы о том, что может скрываться под облаками, и делать прогнозы относительно инопланетных поверхностей. Они могут строить теории о том, как и когда образовались эти планеты, рассказывая лучшие истории о мирах за пределами нашего видения, в том числе о маленьких каменистых планетах, таких как Земля, вращающихся по орбите на правильном удобном расстоянии от своей звезды — потенциально пригодных для жизни мирах.
Когда НАСА говорит «пригодно для жизни», это не значит, что мы могли бы там жить или даже посещать. Даже нашим ближайшим планетарным соседям, расположенным на расстоянии 4,2 световых года в звёздной системе, известным как
Проксима Центавра, потребовалось бы несколько десятилетий для полёта крошечного роботизированного космического корабля, оснащённого лишь несколькими камерами.
Телескоп Уэбба может помочь ближе познакомиться со всеми видами инопланетных миров, но мы можем восхищаться только издалека, глядя на данные — на маленькие пики на графике — чтобы направлять наши мечты о том, на что могут быть похожи эти места. Знание массы экзопланеты, без сомнения, полезно с научной точки зрения, но оно не особенно потрясает ум. А вот облака из песка – это довольно необычно.