Onderzoekers zijn op zoek naar tekenen van leven in de atmosfeer van exoplaneten

By | January 30, 2024

Dit artikel is beoordeeld in overeenstemming met het redactionele proces en de richtlijnen van Science X. De redactie heeft de volgende kenmerken benadrukt en tegelijkertijd de geloofwaardigheid van de inhoud gewaarborgd:

op feiten gecontroleerd

peer-reviewed publicatie

betrouwbare bron

Proeflezen


We selecteren respectievelijk 10 en 5 kandidaatplaneten rond nabijgelegen sterren voor ELT/HARMONI en ELT/METIS. Omdat de ruimtelijke resolutie van ELT/HARMONI kleiner is dan het weergavegebied, tonen we de ruimtelijke resolutie voor ELT/METIS alleen als een verticale, blauwe stippellijn. Planeten rechts van de stippellijn zijn geschikte planeten voor ELT/METIS. Alle gekleurde punten zijn geschikte planeten voor ELT/HARMONI. De grootte van de gekleurde stip is evenredig met de straal van de planeet. De kleur van de stip is gebaseerd op de evenwichtstemperatuur. Alle gekleurde gegevenspunten zijn de kandidaatplaneten vermeld in Tabel 1. Selectiecriteria zijn te vinden in paragraaf 2.1. De grijze stippen zijn andere exoplaneten van NEA die minder geschikt zijn voor directe beeldvorming met ELT. Credit: Het astronomisch tijdschrift (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ad109e

× dichtbij


We selecteren respectievelijk 10 en 5 kandidaatplaneten rond nabijgelegen sterren voor ELT/HARMONI en ELT/METIS. Omdat de ruimtelijke resolutie van ELT/HARMONI kleiner is dan het weergavegebied, tonen we de ruimtelijke resolutie voor ELT/METIS alleen als een verticale, blauwe stippellijn. Planeten rechts van de stippellijn zijn geschikte planeten voor ELT/METIS. Alle gekleurde punten zijn geschikte planeten voor ELT/HARMONI. De grootte van de gekleurde stip is evenredig met de straal van de planeet. De kleur van de stip is gebaseerd op de evenwichtstemperatuur. Alle gekleurde gegevenspunten zijn de kandidaatplaneten vermeld in Tabel 1. Selectiecriteria zijn te vinden in paragraaf 2.1. De grijze stippen zijn andere exoplaneten van NEA die minder geschikt zijn voor directe beeldvorming met ELT. Credit: Het astronomisch tijdschrift (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ad109e

Nieuw onderzoek suggereert dat de volgende generatie geavanceerde telescopen de zoektocht naar potentieel buitenaards leven zou kunnen intensiveren door de atmosfeer van nabijgelegen exoplaneten nauwkeurig te bekijken.

Onlangs gepubliceerd in Het astronomisch tijdschriftEén artikel beschrijft hoe een team van astronomen van de Ohio State University het vermogen van toekomstige telescopen onderzocht om chemische sporen van zuurstof, kooldioxide, methaan en water op tien rotsachtige exoplaneten te detecteren. Deze elementen zijn biosignaturen die ook in de atmosfeer van de aarde voorkomen en belangrijk wetenschappelijk bewijs van leven kunnen leveren.

Uit de studie bleek dat deze telescopen voor een paar van deze nabijgelegen werelden, Proxima Centauri b en GJ 887 b, zeer goed zijn in het detecteren van de aanwezigheid van potentiële biosignaturen. Uit de resultaten blijkt dat de machines alleen bij Proxima Centauri b kooldioxide zouden kunnen detecteren als dit aanwezig was. Hoewel er nog geen exoplaneet is gevonden die exact overeenkomt met de vroege levensomstandigheden van de aarde, suggereert dit werk dat dergelijke unieke superaardes – planeten die massiever zijn dan de aarde maar kleiner dan Neptunus –, als ze in meer detail worden onderzocht, een geschikt doelwit kunnen zijn voor toekomstig onderzoek. missies zouden kunnen zijn.

Om de zoektocht naar bewoonbare planeten te bevorderen, probeerden Huihao Zhang, hoofdauteur van de studie en senior in astronomie aan de Ohio State, en zijn collega’s ook de effectiviteit te bepalen van gespecialiseerde beeldinstrumenten zoals de James Webb Space Telescope (JWST) en andere extreem grote telescopen (ELT’s) zoals de European Extremely Large Telescope, de Thirty Meter Telescope en de Giant Magellan Telescope voor directe beeldvorming van exoplaneten.

“Niet elke planeet is geschikt voor directe beeldvorming, maar daarom geven simulaties ons een globaal idee van wat de ELT’s zouden hebben opgeleverd en wat ze naar verwachting zouden beloven als ze waren gebouwd”, zei Zhang.

De directe methode voor het in beeld brengen van exoplaneten is het gebruik van een coronagraaf, of sterrenschaduw, om het licht van een gastster te blokkeren, waardoor wetenschappers een vaag beeld kunnen vastleggen van de nieuwe wereld in een baan om de aarde. Omdat het echter moeilijk en tijdrovend kan zijn om ze op deze manier te lokaliseren, wilden de onderzoekers erachter komen hoe goed de ELT-telescopen deze uitdaging konden aangaan.

Om dit te doen, testten ze het vermogen van de instrumenten van elke telescoop om universeel achtergrondgeluid te onderscheiden van het planetaire geluid dat ze wilden vastleggen bij het detecteren van biosignaturen. De zogenaamde signaal-ruisverhouding: hoe hoger deze is, hoe gemakkelijker het is om de golflengte van een planeet te detecteren en analyseren.

De resultaten toonden aan dat de directe beeldvormingsmodus van een van de Europese ELT-instrumenten, de Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph genaamd, beter presteerde bij het detecteren van de aanwezigheid van methaan en koolstof op drie planeten (GJ 887 b, Proxima b en Wolf 1061 c). koolstofdioxide en water, terwijl zijn monolithische optische nabij-infrarood integraalveldspectrograafinstrument met hoge hoekresolutie methaan, koolstofdioxide, zuurstof en water kon detecteren, maar daarvoor veel meer belichtingstijd nodig had.

Omdat deze conclusies betrekking hadden op instrumenten die door de chemische waas van de atmosfeer van de aarde moesten turen om de zoektocht naar kosmisch leven te bevorderen, werden ze bovendien vergeleken met de huidige mogelijkheden van de JWST in de ruimte, zei Zhang.

“Het is moeilijk te zeggen of ruimtetelescopen beter zijn dan telescopen op de grond, omdat ze verschillend zijn,” zei hij. “Ze hebben verschillende omgevingen, verschillende plaatsen, en hun observaties hebben verschillende invloeden.”

In dit geval toonden de resultaten aan dat hoewel GJ 887 b een van de meest geschikte doelen is voor directe ELT-beeldvorming, omdat de locatie en grootte ervan resulteren in een bijzonder hoge signaal-ruisverhouding voor sommige transiterende planeten zoals TRAPPIST-1, het systeem is de JWST. Technieken voor het bestuderen van planetaire atmosferen zijn geschikter om deze te detecteren dan directe beeldvorming vanuit de ELT’s op aarde.

Maar omdat de studie een meer conservatieve benadering van de gegevens hanteerde, zou de daadwerkelijke effectiviteit van toekomstige astronomische instrumenten wetenschappers nog steeds kunnen verrassen, zei Zhang. Afgezien van subtiele prestatiecontrasten, dienen deze krachtige technologieën om ons begrip van het universum uit te breiden en zijn ze bedoeld om elkaar aan te vullen, zegt Ji Wang, co-auteur van de studie en assistent-professor astronomie aan de Ohio State. Daarom zijn studies zoals deze nodig die de beperkingen van deze technologieën beoordelen, zei hij.

“Het belang van simulatie, vooral voor missies die miljarden dollars kosten, kan niet genoeg worden benadrukt,” zei Wang. “Mensen moeten niet alleen de hardware bouwen, ze steken ook veel moeite in het simuleren van de prestaties en in de voorbereiding om geweldige resultaten te behalen.”

Aangezien het onwaarschijnlijk is dat ELT’s vóór het einde van dit decennium voltooid zullen zijn, zullen de volgende stappen van onderzoekers zich richten op het simuleren van hoe goed toekomstige ELT-instrumenten in staat zullen zijn de complexiteit van het wijdverbreide bewijs van leven op onze eigen planeet te onderzoeken.

“We willen zien in hoeverre we onze atmosfeer tot in detail kunnen bestuderen en hoeveel informatie we eruit kunnen halen”, zegt Wang. “Want als we de vragen over de bewoonbaarheid van de atmosfeer van de aarde niet kunnen beantwoorden, is er ook geen manier om deze vragen op andere planeten te beantwoorden.”

Meer informatie:
Huihao Zhang et al., Het detecteren van biosignaturen in nabijgelegen rotsachtige exoplaneten met behulp van contrastrijke beeldvorming en spectroscopie met gemiddelde resolutie met de Extremely Large Telescope, Het astronomisch tijdschrift (2023). DOI: 10.3847/1538-3881/ad109e

Tijdschriftinformatie:
Astronomisch tijdschrift

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *