Shkencëtarët kanë disa ide, cili do te jetë teleskopi i parë që do të zbulojë jetë në univers

Studimi i ri sugjeron se Teleskopi Evropian i Madh (European Extremely Large Telescope – ELT) do të jetë në gjendje të imagjerojë drejtpërdrejt dhe të studjojë atmosferat e disa ekzoplanetëve mundësisht të banueshme.

Studimi, i cili është simuluar se çfarë do të duhet për të karakterizuar botë jashtë sistemit tonë diellor me mundësinë e habitacionit, përfshin mundësinë për të zbuluar biosignaturat në planetet shkëmbore të afërta që rrotullohen rreth yjeve të tjerë. Kështu është përfundimi i një studimi të ri që simuloi se çfarë do të duhet për të karakterizuar botët jashtë sistemit tonë diellor me mundësinë e habitacionit, si Proxima Centauri b.

Studimi lejon astronomët të vendosin sytë e tyre në objektivat kryesore ekzoplanetarë gjatë viteve 2030 dhe më tej.

Përveç matjes së pronave të ekzoplanetit – masë, rrezik dhe periudhë orbitale – astronomët mësojnë për këto bote të huaja duke studiuar atmosferat e tyre. Teleskopi Hapësinor James Webb (JWST) e bën këtë përmes spektroskopisë tranzite, për shembull. Një planet transon (ndonjëherë) në vijën e shikimit të teleskopit, disa nga drita e yllit filtron përmes atmosferës së planetit. Cdo molekulë atmosferike e pranishme në atë atmosferë mund të absorbojë dritën e yllit. Rëndësi ka fakti që molekulat e ndryshme absorbojnë në disa gjata vale, duke bërë çdo gjatësi valencën e një molekule të caktuar. Kjo është si JWST njoftoi fundjavën e kaluar se zbuloi një përcaktim të ngrohtësisë dhe dioksidit të karbonit në atmosferën e ekzoplanetit K2-18b, për shembull.

Megjithatë, makinat tona vetëm përpiqen të shohin një pjesë të vogël të planetëve që tranzitojnë yjet e tyre, kuptimi që shkencëtarët duhet të përdorin një mjet tjetër për të karakterizuar atmosferat ekzoplanetare. Një opsion është imazhi drejtpërdrejt, por imazhimi drejtpërdrejt i ekzoplanetëve është një propozim i vështirë.

Ndërsa dhjetëra ekzoplanetë janë imagjenuar deri më tani, ata janë të gjithë botë të reja dhe të mëdha ende të nxehta nga proceset e tyre të formimit. Ata ndriçojnë ndërkaq me ndritje në dritën infrarosë ndërsa janë në ndarje të madhe këndore nga ylli i tyre prindër. Me fjalë të tjera, ne nuk mund të shohim asnjë detaj të këtyre botëve – planetet shfaqen si thjesht pikëla drite – por brenda modeleve të tyre të dritës fshehen vijat e absorbimit lidhur me molekulat atmosferike. Por, për të nxjerrë këto detaje spektrale, nevojitet një teleskop shumë i madh për të arritur një raport të lartë sinjal-shumësisë së dritës së planetit kundër të dhënave të sfondit.

Prandaj, me një trio teleskopësh të mëdhenj të bazuar në tokë të caktuar për të parë dritën e parë nga dekada e ardhshme, astronomët Huihao Zhang, Ji Wang dhe Michael Plummer, të gjithë të Universitetit të Ohio-së, donin të testonin se sa mirë do të karakterizojnë këto sy të ardhshëm në univers përmes imazhit të drejtpërdrejt. Synimi ishte të shihnim se sa mirë ata kryejnë detyrën kur krahasohen me spektroskopinë tranzituese të JWST-së.

Ata tre teleskopët e ardhshëm të bazuar në tokë janë Teleskopi Evropian i Ekstremë i Madh (European Extremely Large Telescope – ELT) me diametrin 39 metra (128 këmbë), Teleskopi i Tretëdhjetë Metërave (Thirty Meter Telescope – TMT) me 98 këmbë në Mauna Kea dhe Teleskopi i Madh i Magellaneve (Giant Magellan Telescope – GMT) me diametrin 24 metra (79 këmbë). ELT dhe GMT janë në ndërtim në vende të ndryshme në shkretëtirën e Atakamas në Çilë; vetëm në dhjetor të kaluar segmentet e para të pasqyrave për ELT u dërguan në Amerikën e Jugut.

“Është e vështirë të thuhet nëse teleskopët hapësinorë janë më mirë se ata të bazuar në tokë, sepse ata janë të ndryshëm,” tha Zhang në një deklaratë shtypi. “Ata kanë mjedise të ndryshme, vende të ndryshme dhe vëzhgimet e tyre kanë ndikime të ndryshme.”

Zhang, Wang dhe Plummer simuluan performancën e dy instrumenteve në ELT – Imazheri dhe Spektrografi Mid-Infraros i ELT (METIS) dhe Spektroskop i Zbatuar i Fushës së Gj

ërë Monolitik Optik dhe Ndër-spektroskopit në Infrarudhën e Afërt (HARMONI). Ata modeluan këto instrumente në 10 ekzoplaneta të vërtetë që rrotullohen rreth yjeve të kuqe afër, duke testuar sa mirë mund të zbulojnë biosignaturat potenciale si oksigjeni molekular, dioksidi i karbonit, metani dhe uji përmes imazhit të drejtpërdrejt.

“Nuk është çdo planet i përshtatshëm për imazh të drejtpërdrejt,” tha Zhang. “Por kjo është arsyeja pse simulimet na japin një ide të përafërt të atij që ELT do të ofronte dhe premtimet që janë të qëllimuar të mbahen kur të ndërtohen.”

Rezultatet ishin të ndryshme. Një botë e quajtur GJ 887b, e cila është një super-Terra katër herë më masive se planeti ynë dhe që rrotullohet rreth ylli të kuq më të ndritshëm në qiellin tonë, ka performuar më mirë në simulime. METIS veçanërisht tregoi se është në gjendje të zbulojë gazrat e përmendur më sipër në atmosferën e saj. Në simulime, METIS gjithashtu mund të zbulojë të njëjtat biosignatura në ekzoplanetët Proxima b dhe Wolf 1061c, ndërsa HARMONI ishte në gjendje të bënte të njëjtën zbulim por kërkoi kohë ekspozimi më të gjatë për të bërë këtë.

Megjithatë, ELT-ja do të ketë vështirësi kur të përpiqet të imagjerojë dhe të karakterizojë shtatë botët e sistemit TRAPPIST-1 drejtpërdrejt, thotë ekipi, për shkak të “kufizimeve të shikimit atmosferik” që pengojnë përpjekjet për të zgjidhur matjet e vogla të ndarjes këndore të planetëve nga ylli i tyre. Në këtë rast, spektroskopia tranzituese e JWST-së përfaqëson më mirë këtu, por edhe observatori me vlerë 10 miliardë dollarë po e gjen të vështirë.

Rezultatet e paraprakë nga JWST sugjerojnë se planetet më të brendshme të TRAPPIST-1, botët b dhe c, nuk kanë atmosferë. Mund të duhet vite për JWST për të marrë mjaftueshëm të dhëna për të nxjerrë përfundime për pesë planetet e tjera të TRAPPIST-1, duke përfshirë planetet d, e dhe f që jetojnë në zonën e habitueshme.

Aftësitë dhe kufizimet e ELT dhe JWST nuk do të paraqesin fjalën e fundit në karakterizimin e ekzoplanetëve. Anketimi më i ri dekadik për astronomi nga Akademia Kombëtare e Shkencave ka rekomanduar që zhvillimi i një teleskopi të ri dhe gigant i hapësirës me një pasqyrë tetor me minimumin të përshpejtonte drejt një date lansimi në vitet 2040. Një teleskop i tillë do të optimizohej për të zbuluar, imagjinuar dhe karakterizuar botë shkëmbore në zonat habitable rreth yjeve të afërt, duke përfshirë Proxima b.

Deri atëherë, Zhang, Wang dhe Plummer besojnë se gjenerata e ardhshme e teleskopëve të mëdhenj të bazuar në tokë, dhe JWST, mund të rikthejnë astronomët për të filluar hetimin e ekzoplanetëve dhe për të filluar të mësojnë nëse disa prej tyre vërtetë mund të mbështesin jetën – ashtu siç e dimë atë, të paktën.

Rezultatet e tyre u botuan në dhjetor 2023 në Revistën Astronomike.