Экзопланеты фото: NASA опубликовало самые точные фотографии далекой экзопланеты — Газета.Ru

Как наша солнечная система выглядела бы вблизи другой звезды? Используя технологии, подобные нашим, инопланетным астрономам будет нелегко сфотографировать нашу маленькую каменистую Землю. Возможно, им будет легче делать снимки самых больших планет нашей Солнечной системы, больших газовых миров Юпитера и Сатурна. Из тысяч экзопланет, открытых до сих пор на орбитах далеких звезд, земные астрономы получили прямые изображения лишь очень немногих. На каждом из этих изображений можно увидеть только одну планету. Теперь астрономы говорят, что получили первое в истории прямое изображение двух гигантских экзопланет, вращающихся вокруг солнцеподобной звезды.

Астрономы использовали инструмент СФЕРА на Очень Большом Телескопе (VLT) Европейской Южной Обсерватории. Захватывающие рецензируемые результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters 22 июля 2020 года.

Эта планетная система вращается вокруг звезды TYC 8998-760-1. Он находится на расстоянии 300 световых лет в направлении южного созвездия Муха Мухи. Эта система напоминает нашу солнечную систему, но намного моложе.

Вот и юная звезда TYC 8998-760-1, вверху слева. Астрономы заблокировали его свет с помощью коронографа; яркие и темные кольца вокруг него — оптические артефакты (несовершенства изображения, а не часть самой звезды). Два ярких шара в центре и внизу справа — это гигантские экзопланеты, вращающиеся вокруг этой звезды на расстоянии 300 световых лет от нас. Это первый случай, когда астрономы напрямую сфотографировали более одной планеты, вращающейся вокруг солнцеподобной звезды. Изображение предоставлено ESO/Bohn et al.

Александр Бон, руководивший исследованием, является доктором философии. студент Лейденского университета в Нидерландах. Он заявил:

Это открытие представляет собой снимок окружающей среды, очень похожей на нашу Солнечную систему, но на гораздо более ранней стадии ее эволюции.

Хотя существует несколько методов обнаружения экзопланет по тому, как они влияют на свет своих звезд во время транзита или по тому, как их гравитация слегка притягивает звезды, визуализировать их напрямую все еще сложно из-за огромных расстояний, даже для крупных газовых гигантов. -планеты типа. По словам соавтора Мэтью Кенворти:

Несмотря на то, что астрономы косвенно обнаружили тысячи планет в нашей галактике, только крошечная часть этих экзопланет получила непосредственное изображение. Прямые наблюдения важны при поиске сред, которые могут поддерживать жизнь.

Две другие планетные системы были сфотографированы ранее с более чем одной планетой в каждой, но ни одна из звезд не была похожа на Солнце. VLT также сфотографировал экзопланету, вращающуюся вокруг коричневого карлика — типа «неудавшейся звезды» — еще в 2004 году. Однако это первый случай, когда две планеты были сфотографированы вокруг солнцеподобной звезды. Маддалена Реджиани, научный сотрудник из Бельгии, сказала:

Наша команда смогла сделать первое изображение двух газовых гигантов-компаньонов, вращающихся вокруг молодого аналога Солнца.

Две планеты, видимые через несколько фильтров на SPHERE и NACO. Изображение предоставлено ESO/Bohn et al.

На что могут быть похожи эти недавно открытые миры?

Это газовые гиганты, подобные Юпитеру и Сатурну, но крупнее и массивнее. Одна из планет примерно в 14 раз массивнее Юпитера, а другая в шесть раз массивнее. Они также вращаются дальше от своей звезды, чем Юпитер и Сатурн вокруг Солнца. Юпитер и Сатурн вращаются на расстоянии, в пять и 10 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца, в то время как эти другие инопланетные миры вращаются вокруг своей звезды на колоссальном расстоянии в 160 и 320 раз большем, чем расстояние от Земли до Солнца.

Система TYC 8998-760-1, похоже, в целом похожа на нашу Солнечную систему, но намного моложе, ей всего около 17 миллионов лет. Это как быть малышом по сравнению с нашей Солнечной системой, которой 4,6 миллиарда лет.

На новом изображении две планеты видны как маленькие яркие точки. Звезда — это большее и яркое «кольцо» в левом верхнем углу изображения. Это выглядит так, потому что прибор СФЕРА на VLT блокирует самый яркий свет, исходящий от звезды, с помощью коронографа. Таким образом, можно увидеть более мелкие и тусклые планеты. Исследователи делали разные снимки в разное время и поэтому смогли увидеть движения планет на фоне звезд. 900:05 Расположение системы TYC 8998-760-1 в созвездии Муха Мухи. Изображение через ESO.

Эти планеты было также легче изобразить, потому что они молоды и, следовательно, намного теплее, заставляя их светиться ярче в инфракрасном свете.

Новые планеты были обнаружены в ходе поиска планет-гигантов вокруг более молодых солнцеподобных звезд.

Конечно, исследователи хотят продолжить изучение этих молодых миров. Один из вопросов, который у них есть, заключается в том, сформировались ли они там, где они сейчас находятся вокруг звезды, или они мигрировали откуда-то еще в системе. Предстоящий Чрезвычайно большой телескоп ESO (ELT) сможет помочь в этом, а также изучить, как две планеты взаимодействуют друг с другом. Бон сказал:

Возможность того, что будущие инструменты, такие как доступные на ELT, смогут обнаруживать планеты с еще меньшей массой вокруг этой звезды, знаменует собой важную веху в понимании многопланетных систем с потенциальными последствиями для истории нашей собственной Солнечная система.

Александр Бон из Лейденского университета, руководивший новым исследованием. Изображение предоставлено Лейденским университетом.

3 июня 2013 г. ESO объявила об успешном получении изображения экзопланеты HD 95086 b, также находящейся примерно в 300 световых годах от нас, которая представляет собой еще один гигантский мир, в четыре-пять раз более массивный, чем Юпитер. Это также было обнаружено с помощью VLT. Эта планета вращается вокруг своей звезды на расстоянии, в 56 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца и вдвое превышающее расстояние от Солнца до Нептуна. Звезда немного массивнее Солнца и окружена обломочным диском, как и TYC 89.98-760-1 — очень молодая звезда. По оценкам, ему всего от 10 до 17 миллионов лет.

В 2018 году в отчете, утвержденном Конгрессом, НАСА рекомендовало возглавить усилия по непосредственному изображению экзопланет размером с Землю (или даже похожих на Землю?) с использованием новых и будущих технологий.

Новейшее изображение является захватывающим, поскольку это еще один шаг к возможности фотографировать меньшие инопланетные миры, такие как суперземли и планеты примерно такого же размера, как Земля. Найдем ли мы в конце концов еще одну «бледно-голубую точку»?

Орбиты двух гигантских экзопланет вокруг звезды TYC 8998-760-1. Это миры газовых гигантов, очень похожие на Юпитер и Сатурн, но они крупнее и массивнее. Юпитер и Сатурн вращаются на расстоянии, в 5 и 10 раз превышающем расстояние от Земли до Солнца. Две гигантские экзопланеты, вращающиеся вокруг TYC 8998-760-1, находятся на расстоянии в 160 и 320 раз большем, чем расстояние от Земли до Солнца.

Итог: впервые астрономы получили прямые изображения двух гигантских экзопланет, вращающихся вокруг солнцеподобной звезды. Звезда TYC 8998-760-1 находится в 300 световых годах от Земли.

Источник: Две широкоорбитальные планеты-гиганты, снятые напрямую, вокруг молодого аналога Солнца TYC 8998-760-1?

Через Европейскую южную обсерваторию

Ежегодная кампания EarthSky по сбору средств продолжается. В 2020 году мы жертвуем 8,5% всех поступающих доходов No Kids Hungry. Нажмите, чтобы узнать больше и сделать пожертвование.

Пол Скотт Андерсон

Просмотр статей

Об авторе:

Пол Скотт Андерсон страстно увлекался исследованием космоса, зародившись еще в детстве, когда он посмотрел фильм Карла Сагана «Космос». В школе он был известен своей страстью к исследованию космоса и астрономии. В 2005 году он начал свой блог The Meridiani Journal, который представлял собой хронику исследования планет. В 2015 году блог был переименован в Planetaria. Хотя он интересуется всеми аспектами освоения космоса, его главной страстью является планетарная наука. В 2011 году он начал писать о космосе на фрилансе, а сейчас пишет для AmericaSpace и Futurism (часть Vocal). Он также писал для Universe Today и SpaceFlight Insider, публиковался в The Mars Quarterly и писал дополнительные статьи для известного iOS-приложения Exoplanet для iPhone и iPad.

Телескоп Джеймса Уэбба сделал прямое изображение экзопланеты HIP 65426 b

Уэбб сделал самый четкий снимок колец Нептуна за более чем 30 лет.

NASA/ESA/CSA/STScI

Внутренняя область туманности Ориона, видимая прибором телескопа NIRCam. Изображение раскрывает сложные детали того, как формируются звезды и планетарные системы.

NASA/ESA/CSA/PDRS4all

Во вторник, 6 сентября, НАСА опубликовало мозаичное изображение туманности Тарантул. Изображение, охватывающее 340 световых лет, показывает десятки тысяч молодых звезд, которые ранее были скрыты космической пылью.

NASA/ESA/CSA/STScI/Webb Производственная группа ERO

Первое прямое изображение экзопланеты, сделанное Уэббом, демонстрирует ее в различных диапазонах инфракрасного света. Планета, названная HIP 65426 b, является газовым гигантом.

НАСА

Новое изображение Фантомной Галактики, которая находится на расстоянии 32 миллионов световых лет от Земли, объединяет данные космического телескопа Джеймса Уэбба и космического телескопа Хаббла.

НАСА/ЕКА

В понедельник, 22 августа, НАСА опубликовало изображение Юпитера, на котором видно, что знаменитое Большое Красное Пятно планеты кажется белым.

NASA/ESA/CSA/Jupiter ERS Team

Космический телескоп Джеймса Уэбба запечатлел галактику Cartwheel, которая находится на расстоянии около 500 миллионов световых лет, на фотографии, опубликованной НАСА 2 августа.

NASA/ESA/CSA/STScI

Пейзажный снимок Уэбба, названный «Космические скалы», на самом деле является краем соседней молодой области звездообразования под названием NGC 3324 в туманности Киля. Инфракрасное изображение телескопа показывает ранее невидимые области рождения звезд.

NASA/ESA/CSA/STScI

Пять галактик Квинтета Стефана можно увидеть здесь в новом свете. Галактики, кажется, танцуют друг с другом, демонстрируя, как эти взаимодействия могут управлять галактической эволюцией.

NASA/ESA/CSA/STScI

На этом параллельном сравнении показаны наблюдения туманности Южное кольцо в ближнем инфракрасном свете (слева) и среднем инфракрасном свете (справа) с помощью телескопа NASA Webb. Туманность Южное кольцо находится на расстоянии 2000 световых лет от Земли. Эта большая планетарная туманность включает в себя расширяющееся облако газа вокруг умирающей звезды, а также вторичную звезду, находящуюся на более раннем этапе ее эволюции.

NASA/ESA/CSA/STScI

Президент Джо Байден опубликовал одно из первых изображений Уэбба 11 июля, и, по данным НАСА, это «самое глубокое и резкое инфракрасное изображение далекой Вселенной на сегодняшний день». На изображении показан SMACS 0723, где массивная группа скоплений галактик действует как увеличительное стекло для объектов позади них. Названный гравитационным линзированием, Уэбб создал первое глубокое поле зрения невероятно старых и далеких слабых галактик.

НАСА/ЕКА/CSA/STScI

Подпишитесь на информационный бюллетень CNN по теории чудес. Исследуйте вселенную, получая новости об удивительных открытиях, научных достижениях и многом другом .

Си-Эн-Эн
—

Астрономы получили первое прямое изображение экзопланеты с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба.

Экзопланета, или планета за пределами нашей Солнечной системы, представляет собой газовый гигант, масса которого примерно в шесть-двенадцать раз превышает массу Юпитера. Планете, названной HIP 65426 b, от 15 до 20 миллионов лет — всего лишь маленькая планета по сравнению с Землей, которой 4,5 миллиарда лет.

Он расположен примерно в 385 световых годах от Земли.

Планету можно увидеть в четырех разных диапазонах инфракрасного света, снятых различными инструментами Уэбба. Уэбб видит Вселенную в инфракрасном свете, невидимом для человеческого глаза, что делает его идеальной космической обсерваторией для получения подробной информации о далеких мирах.

«Это преобразующий момент не только для Уэбба, но и для астрономии в целом», — заявила в своем заявлении Саша Хинкли, доцент кафедры физики и астрономии Эксетерского университета в Соединенном Королевстве.

Хинкли руководил наблюдениями в рамках международного сотрудничества.

Экзопланета была впервые обнаружена в 2017 году с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории и его прибора SPHERE, расположенного в Чили. Инструмент сделал снимки планеты в коротком инфракрасном диапазоне, но способность Уэбба видеть в более длинном инфракрасном диапазоне может пролить свет на новые детали.

НАСА, ЕКА, CSA и Дж. Олмстед (STScI)

Телескоп NASA Webb зафиксировал первое свидетельство наличия углекислого газа на экзопланете

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_2E283754-03F1-C338-1C53-F99A40884054@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
Ученые анализируют данные Уэбба о HIP 65426 b, и предстоящее исследование будет представлено в журналы для рецензирования.

Экзопланета находится примерно в 100 раз дальше от своей звезды-хозяина, чем Земля от Солнца, что позволило Уэббу и его инструментам отделить планету от звезды. Некоторые из инструментов Уэбба оснащены коронографами или масками, которые могут блокировать звездный свет, позволяя телескопу получать прямые изображения экзопланет.

Звезды намного ярче планет, и в этом случае HIP 65426 b более чем в 10 000 раз слабее своей родительской звезды в ближнем инфракрасном свете.

Этот пейзаж из «гор» и «долин», усыпанных сверкающими звездами, на самом деле является границей соседней молодой области звездообразования под названием NGC 3324 в туманности Киля. Это изображение, полученное в инфракрасном свете новым космическим телескопом НАСА имени Джеймса Уэбба, впервые показывает невидимые ранее области рождения звезд.

НАСА/ЕКА/CSA/STScI

НАСА показывает новые изображения звезд, галактик и экзопланет с телескопа Уэбба

«Получение этого изображения было похоже на поиски космических сокровищ», — сказал в своем заявлении Ааринн Картер, ведущий специалист по анализу изображений и научный сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Круз. «Сначала все, что я мог видеть, это свет от звезды, но с тщательной обработкой изображения я смог удалить этот свет и открыть планету».

В то время как космический телескоп Хаббл был первым, кто сделал прямые снимки экзопланет, инфракрасное исследование экзопланет Уэббом только начинается. Телескоп уже поделился первым спектром экзопланеты, обнаружив водную сигнатуру в ее атмосфере, и нашел первые четкие доказательства присутствия углекислого газа в атмосфере экзопланеты.

А космическая обсерватория начала проводить научные наблюдения только этим летом.

«Я думаю, что самое интересное в том, что мы только начали», — сказал Картер. «Впереди еще много изображений экзопланет, которые сформируют наше общее понимание их физики, химии и формирования. Возможно, мы даже обнаружим ранее неизвестные планеты».

НАСА хочет сфотографировать поверхность экзопланеты. Группа ученых планирует сфотографировать один из них, превратив солнце в гигантский объектив камеры.

Иллюстрация Kepler-186f, первой планеты размером с Землю, обнаруженной в обитаемой зоне, что означает, что она может поддерживать жидкую воду и, возможно, жизнь. Иллюстрация: NASA

Не так давно единственными известными планетами в нашей галактике были те, которые вращаются вокруг нашего Солнца. Но за последние несколько десятилетий астрономы открыли тысячи экзопланет и пришли к выводу, что их количество превышает количество звезд в нашей галактике. Многие из этих инопланетных миров обладают фантастическими свойствами, такими как океаны лавы по всей планете или облака, из которых идет дождь из железа. Другие могут иметь условия, поразительно похожие на Землю. Мы никогда не сможем отправиться в эти далекие миры, чтобы увидеть их своими глазами, но дерзкая миссия в межзвездное пространство может позволить нам полюбоваться ими издалека.

На прошлой неделе программа NASA Innovative Advanced Concept объявила о новой группе ученых, которые проведут следующий год, разрабатывая концепции космических миссий, которые звучат так, как будто они взяты прямо из научной фантастики. Среди грантов NIAC этого года есть предложения превратить лунный кратер в гигантскую радиотарелку, разработать систему замедления антиматерии и нанести на карту внутреннюю часть астероида. Но самая сногсшибательная концепция группы была предложена Славой Турышевым, физиком из Лаборатории реактивного движения НАСА, который хочет сфотографировать экзопланету, используя солнце в качестве гигантского объектива камеры.

Эта идея основана на вековой теории, впервые выдвинутой Альбертом Эйнштейном, который вычислил, что гравитация звезды заставит свет от другой звезды огибать ее, создавая гигантскую линзу. Если бы вы стояли в фокальной области, где сходится искривленный свет, «солнечная гравитационная линза» значительно увеличила бы все, что находится за звездой. Теория Эйнштейна о гравитационном линзировании теперь является общепризнанным фактом. Космологи-наблюдатели регулярно используют гравитационное линзирование галактик и скоплений галактик для изучения более удаленных объектов.

План Турышева должен использовать этот эффект, отправив телескоп в путешествие на 60 миллиардов миль в фокальную область Солнца, чтобы сфотографировать пригодную для жизни экзопланету, похожую на Землю, которая находится на расстоянии до 100 световых лет. Он подсчитал, что отправив телескоп размером всего в одну треть космического телескопа Хаббла в фокальную область Солнца, можно получить изображение экзопланеты мегапиксельного качества после нескольких лет фотосъемки. Если целевая экзопланета размером с Землю, каждый пиксель будет покрывать 35 квадратных километров. Турышев говорит, что это будет лучшее разрешение, чем знаменитая фотография «Восход Земли», сделанная астронавтами Аполлона-8, и более чем достаточное разрешение, чтобы разглядеть особенности поверхности и любые признаки жизни на поверхности экзопланеты.

«Основной мотивацией для всех, кто участвует в этом проекте, является перенос этой идеи из научной фантастики в реальность, чтобы нынешнее поколение людей, живущих на этой планете, могло наслаждаться изображениями инопланетного мира», — говорит Турышев. «Одиноки ли мы?» – это вопрос, который мы все задаем, и, возможно, мы сможем ответить на него еще при жизни».

Делать снимки наших внеземных соседей — заманчивая идея, но технологические сложности, связанные с этой миссией, ошеломляют. Во-первых, обратите внимание на расстояние: 60 миллиардов миль примерно в 16 раз дальше от Солнца, чем Плутон. Если бы вы путешествовали со скоростью света, это заняло бы более три дня чтобы преодолеть это расстояние. «Вояджер-1», который ушел в межзвездное пространство дальше, чем любой другой объект, созданный руками человека, преодолел всего около 13 миллиардов миль, и космическому кораблю потребовалось 40 лет, чтобы добраться туда.

Самые популярные

Просто доставить космический корабль в нужное место — серьезная задача. В отличие от объектива камеры, у Солнца нет единого фокуса, а есть фокальная линия, которая начинается примерно в 50 миллиардах миль от нас и бесконечно простирается в космос. Изображение экзопланеты можно представить в виде трубки диаметром менее мили с центром на этой фокальной линии и расположенной на расстоянии 60 миллиардов миль в бескрайней пустоте межзвездного пространства. Телескоп должен точно выровняться внутри этой трубы, чтобы можно было провести воображаемую линию из центра телескопа через центр Солнца в область на экзопланете.

Чтобы получить изображение экзопланеты, телескоп перемещается внутри трубы, делая снимок в каждом новом положении, которое представляет новый вид поверхности экзопланеты. Поскольку каждая позиция соответствует одному пикселю в конечном изображении, телескоп должен наводиться с предельной точностью и поддерживать эту точность при выдержке от нескольких минут до нескольких часов.

Художественное изображение возможного изображения с телескопа Solar Gravitational Lens (SGL). Иллюстрация: Слава Турышев/НАСА

На этом трудности не заканчиваются. Когда гравитация Солнца увеличивает объект, она не создает целостного изображения, как объектив камеры. Вместо этого изображение размазывается по краю солнца в виде ореола, называемого кольцом Эйнштейна. Этот ореол появляется внутри солнечной короны, его огненной внешней атмосферы, которая и искажает изображение, и переполняет его яркостью. Каждое кольцо Эйнштейна соответствует одному пикселю на конечном изображении и содержит смесь света, отраженного от небольшого участка поверхности экзопланеты и остальной части планеты. Чтобы получить полное изображение экзопланеты, телескоп должен выделить слабый сигнал от кольца Эйнштейна на фоне подавляющего фонового шума солнечной короны, извлечь этот сигнал, а затем использовать алгоритмы устранения размытия для восстановления соответствующих данных. Чтобы создать мегапиксельное изображение, он должен повторить этот процесс миллион раз.

Самые популярные

Турышев и его коллеги должны были разработать уникальную структуру миссии для решения этих экстремальных задач. Путешествие на 60 миллиардов миль в течение жизни человека невозможно с использованием обычных двигателей, таких как ракетные двигатели. Вместо этого Турышев хочет использовать флот небольших космических кораблей, оснащенных солнечными парусами, каждый из которых не намного больше микроволны. Космический корабль начнет свое путешествие, пролетев в пределах 6 миллионов миль от Солнца. Помощь солнечной гравитации, а также ускорение от солнечного света, давящего на солнечные паруса, как ветер, действующий на парусную лодку, разгонят космический корабль до 300 000 миль в час. Это похоже на скорость, достигнутую во время недавнего прохождения Солнца солнечным зондом Parker, самым быстрым космическим кораблем из когда-либо построенных.

При таких скоростях космическому кораблю потребуется около 25 лет, чтобы достичь начала фокальной области Солнца в межзвездном пространстве. Каждый космический корабль во флоте будет нести компонент телескопа, и по пути они будут собирать телескоп. Как только телескоп прибудет в пункт назначения, ему придется полагаться на системы искусственного интеллекта для выполнения своей работы; ждать почти четыре дня команд с Земли просто не получится. Телескопу также потребуется мощная бортовая обработка для выполнения анализа сигналов, необходимого для понимания данных.

Миссия требует многого, но Турышев считает, что необходимые технологии уже достаточно развиты, чтобы это стало возможным. Многоразовые ракеты резко снизили стоимость доступа в космос. Небольшие спутники регулярно используются для сложных миссий в дальнем космосе. Космический корабль «Вояджер» жив и здоров в межзвездном пространстве. Солнечные паруса разворачивались во время нескольких миссий. И мы находимся на пороге сборки телескопов в космосе. «Мы думаем, что сможем проводить наблюдения с помощью технологий, которые у нас есть сейчас», — говорит Турышев.

Гранты NIAC распределяются поэтапно, от концепций, которые представляют собой не более чем идею (этап I), до тех, которые в основном готовы стать настоящей миссией (этап III). План Турышева сделать фотографию экзопланеты с высоким разрешением — это всего лишь третий проект, получивший грант фазы III в истории NIAC.

Но не все разделяют оптимизм Турышева в отношении перспектив миссии. Понтус Брандт — физик Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса, который также работает над концепцией межзвездной миссии для НАСА. Хотя он признал, что предложение Турышева «теоретически очень привлекательно», Брандт говорит, что есть «множество подводных камней, которые могут сделать это неосуществимым». В частности, он выразил обеспокоенность по поводу точности телескопа, который, по его словам, должен будет продемонстрировать точность наведения в 300 раз выше, чем у космического телескопа Хаббла, находясь в неизведанных дебрях глубокого межзвездного пространства.

Брандт также говорит, что он скептически относится к тому, что существует материал для солнечного паруса, способный выдерживать экстремальные ускорения и температуры, испытываемые космическим кораблем, когда он покидает Солнечную систему. «Он будет складываться назад, как зонтик», — говорит Брандт. «Я не видел решений для механических конструкций, способных поддерживать такую ​​силу».

Самые популярные

Существует также проблема поиска подходящей цели, которая, по словам Турышева, должна быть планетой с земными свойствами. Учитывая количество времени и материальных ресурсов, которые потребуются для выполнения миссии, мы не хотим фотографировать холодный мертвый мир. Но из тысяч экзопланет, открытых на сегодняшний день, лишь немногие обладают свойствами, которые делают их потенциально обитаемыми, а это означает, что эти планеты каменистые, размером примерно с Землю, и вращаются вокруг своей звезды на расстояниях, которые позволяют жидкой воде существовать на их поверхности. . Технологические ограничения миссии означают, что планета должна находиться примерно в 100 световых годах от нашей Солнечной системы, если мы хотим получить фотографию мегапиксельного качества. В лучшем случае наша первая фотография экзопланеты покажет признаки жизни, такие как растительность. Если разумная жизнь существует, мы могли бы даже обнаружить крупномасштабную инфраструктуру.

Но на данный момент астрономам еще предстоит сделать окончательный вывод о том, что какая-либо из потенциально обитаемых экзопланет, обнаруженных на данный момент, действительно пригодна для жизни. Даже определение того, что представляет собой обитаемая планета, все еще является предметом активных споров, говорит Николь Льюис, астроном из Корнельского университета, изучающая атмосферы экзопланет. Она говорит, что новое поколение телескопов для поиска экзопланет, таких как недавно запущенный Transiting Exoplanet Survey Satellite и будущий космический телескоп Джеймса Уэбба, помогут астрономам обнаружить гораздо больше потенциально обитаемых планет, хотя и вокруг звезд, которые меньше нашего Солнца. «Характеристика планеты размером с Землю в обитаемой зоне солнцеподобной звезды, необходимая для того, чтобы назвать ее «обитаемой», скорее всего, придется ждать будущих объектов, использующих новые технологии», — говорит Льюис.

В рамках гранта III фазы NIAC Турышев и его коллеги будут работать над решением многих технологических проблем предлагаемой миссии. Турышев говорит, что одна из целей — разработать демонстрационную миссию технологии и запустить ее в ближайшие несколько лет. Для этого потребуется оснастить космический корабль солнечными парусами, разогнать его до чрезвычайно высоких скоростей, а затем сфотографировать некоторые объекты в нашей Солнечной системе. Он предложил преследовать межзвездный объект, когда он проходит через нашу внутреннюю Солнечную систему, в качестве примера хорошей потенциальной цели для миссии.

«К концу фазы III мы хотели бы получить от НАСА и отраслевых партнеров обязательства по проведению миссии по демонстрации технологий, — говорит Турышев. «Мы хотели бы максимально приблизиться к реальности».

Нет никакой гарантии, что миссия по фотографированию экзопланеты осуществится, но Турышев говорит, что она может быть запущена уже в начале 2030-х годов, если НАСА решит ее продолжить. Учитывая 25-летнее время в пути и несколько лет на сбор данных, это означает, что мы могли бы получить фотографию чужой планеты в высоком разрешении уже в начале 2060-х годов. Это будет одна из самых амбициозных миссий, когда-либо предпринятых, и шансы на успех велики. Но она также способна произвести революцию в нашем понимании Вселенной и нашего места в ней. «Именно благодаря таким мечтателям, как Слава, все это происходит на самом деле», — говорит Брандт. «Иногда это слишком безумно, чтобы быть правдой, но он мечтатель, который не сдался».

Еще больше замечательных историй WIRED

• Специальный выпуск: Как мы все решим климатический кризис
• Все, что вам нужно, чтобы работать из дома как профессионал
• Влиятельные лица в области здорового образа жизни продают ложные обещания, поскольку опасения по поводу здоровья растут
• Почему жизнь во время пандемия кажется такой сюрреалистичной
• Удивительная роль Почтовой службы в переживании конца света
• 👁 Почему ИИ не может понять причину и следствие? Плюс: получайте последние новости об искусственном интеллекте
• 🏃🏽‍♀️ Хотите лучшие инструменты для здоровья? Ознакомьтесь с подборкой нашей командой Gear лучших фитнес-трекеров, беговой экипировки (включая обувь и носки) и лучших наушников 9. 0172

Дэниел Оберхаус — штатный автор WIRED, где он освещает исследования космоса и будущее энергетики. Он является автором книги Extraterrestrial Languages ​​ (MIT Press, 2019) и ранее был редактором новостей в Motherboard.

TopicsexoplanetNASAsatellitestelescopespace

Больше из WIRED

Как мы можем фотографировать экзопланеты, похожие на Землю? Используйте солнце!

Художественное изображение того, на что могла бы быть похожа поверхность Проксимы b,
(Изображение предоставлено ESO/M. Kornmesser)

Даже самые большие телескопы на Земле не могут приблизиться к разрешению ближайшей к нам известной землеподобной экзопланеты, Proxima b . Если мы когда-нибудь захотим сфотографировать такой далекий мир, нам нужно мыслить шире.

Один из способов — использовать солнце . Гравитация солнца изгибает пространство вокруг себя, и это искривление способно отклонить путь света. На правильном расстоянии солнце может действовать как гигантская увеличительная линза, обеспечивающая разрешающую способность, необходимую для изображения экзопланеты.

Так как же мы можем доставить телескоп в такое невероятно далекое место, где он сможет это сделать? Группа астрономов предложила использовать огромный световой парус для приведения в движение космического корабля.

Связанные : 7 способов обнаружить чужие планеты

Сны об экзопланетах

Астрономы ищут планету, похожую на Землю, вокруг солнцеподобной звезды, на таком расстоянии, чтобы на ее поверхности могла существовать жидкая вода . На сегодняшний день мы не нашли эту планету Златовласки, несмотря на внушительную коллекцию из более чем 4000 известных экзопланет .

Подавляющее большинство охоты за экзопланетами основано на наблюдении за очень маленькими, очень удаленными объектами. Обычно у астрономов есть не более одного пикселя данных для работы, и они наблюдают за изменениями яркости или изменениями в спектре света, чтобы определить существование экзопланеты.

В нескольких редких случаях астрономам удавалось делать снимки экзопланет, но это были очень особые случаи — близлежащие абсолютно массивные планеты.

Даже если бы мы нашли Землю 2.0, мы не смогли бы ее сфотографировать. Например, самым большим оптическим телескопом скоро станет обсерватория Веры С. Рубин в Чили с апертурой 8,4 метра (27,6 фута). Это действительно гигантский телескоп. Но если бы мы навели его на Проксиму b — ближайшую из известных экзопланет любого типа, находящуюся примерно в 4 световых годах от нас — на таком расстоянии он имел бы разрешающую способность 1,2 миллиона миль (1,9 миллиона километров), что примерно в 150 раз больше ширина Земли .

Другие будущие телескопы, такие как Чрезвычайно Большой Телескоп в Чили и Тридцатиметровый Телескоп на Гавайях, не смогут сильно повлиять на это число. Все запланированные нами обсерватории, как космические, так и наземные, на ближайшие десятилетия никогда не смогут увидеть чужую планету как нечто большее, чем один пиксель света.

Художественное изображение солнечного паруса. (Изображение предоставлено НАСА)

Изгиб гравитации

Допустим, однажды мы подтвердим существование Земли 2. 0; мы находим пригодный для жизни мир и с помощью спектроскопии определяем, что жизнь могла закрепиться. Как мы могли его сфотографировать?

Ответ кроется в гравитации. Общая теория относительности Эйнштейна говорит нам, что материя и энергия искривляют вокруг себя пространство-время. Свет вынужден следовать этому искривлению пространства; везде, где изгибается пространство, должен следовать свет.

Именно это отклонение света использовал британский астрофизик сэр Артур Эддингтон для первой экспериментальной проверки общей теории относительности, когда он исследовал отклонение звезд, свет которых касался поверхности Солнца во время солнечного затмения. Из-за искривления пространства звезда оказалась не в той части неба, на расстоянии, точно предсказываемом уравнениями Эйнштейна.

Массивные объекты действуют как линзы. И линзы не просто фокусируют свет; они увеличивают его. Если бы вы представили солнце гигантским увеличительным стеклом, все, что вам нужно было бы сделать, это поместить космический корабль в фокус этой линзы, чтобы воспользоваться всей этой увеличительной силой.

О какой мощности идет речь? Гравитация Солнца может действовать как линза с увеличением в несколько сотен миллиардов. Космический корабль, использующий это преимущество, обученный системе Проксима, будет иметь разрешающую способность в несколько миль. Это позволило бы наносить на карту континенты, океаны, ледяные шапки и, возможно, даже биомы. Это было бы чрезвычайно мощное окно во вселенную вокруг нас.

Одна загвоздка: эта фокусная точка, место, где нам нужно было бы разместить телескоп, чтобы воспользоваться преимуществами солнечной гравитационной линзы, находится примерно в 550 астрономических единицах (а.е.) от нас. Одна а.е. — это среднее расстояние между Землей и Солнцем — около 93 миллионов миль (150 миллионов километров), так что это означает, что фокус должен находиться на расстоянии 550 от Земли до Солнца. Это почти в 20 раз дальше, чем Плутон. «Вояджер-1» , который пролетел дальше от Земли, чем любой другой космический корабль, в настоящее время находится примерно в 40 а. е. от Солнца.

Так как же нам доставить космический корабль в такое далекое место? Команда астрономов предложила решение: использовать световой парус.

В своем предложении, изложенном в документе, размещенном на сервере препринтов arXiv в июле, исследователи предлагают использовать космический корабль весом не более 220 фунтов. (100 кг), прикрепленный к гигантскому легкому парусу, обширному листу, имитирующему парус лодки. Световой парус будет использовать солнечный свет для приведения в движение космического корабля, потенциально путешествующего на 20 а.е. в год. Это поместит телескоп — который не должен быть таким уж впечатляющим, поскольку солнце будет выполнять большую часть работы — в фокусе Солнца менее чем за четверть века. Учитывая, сколько времени уходит на проектирование, сборку и запуск таких инструментов, как Космический телескоп Джеймса Уэбба , это не так уж и много.

Тем не менее, световые паруса не использовались в космических путешествиях, за исключением ограниченных демонстраций технологий. Потребовался бы огромный скачок в науке о материалах и технике, чтобы спроектировать легкий парус, который действительно мог бы двигать такой космический корабль. Так что будущий сканер экзопланет может быть прерогативой следующего поколения астрономов, но, по крайней мере, это не научная фантастика.

Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Пол М. Саттер — астрофизик из SUNY Stony Brook и Института Флэтайрон в Нью-Йорке. Пол получил докторскую степень по физике в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн в 2011 году и провел три года в Парижском институте астрофизики, а затем стажировался в Триесте, Италия. регионов Вселенной до самых ранних моментов Большого Взрыва до охоты за первыми звездами. В качестве «звездного агента» Пол уже несколько лет страстно вовлекает общественность в популяризацию науки. Он ведущий популярной программы «Спроси космонавта!» подкаста, автор книг «Твое место во Вселенной» и «Как умереть в космосе», часто появляется на телевидении, в том числе на канале «Погода», где он является официальным специалистом по космосу.

Телескоп Webb опубликовал свое первое изображение экзопланеты – вот что мы можем из него узнать

Вы когда-нибудь хотели увидеть инопланетный мир? Планета, вращающаяся вокруг далекой звезды, в световых годах от Солнца? Что ж, космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) только что вернул свое первое в истории изображение именно этого — планеты, вращающейся вокруг далекой звезды.

Новые изображения показывают, что JWST станет фантастическим инструментом для астрономов, стремящихся улучшить свои знания об экзопланетах (планетах вокруг других звезд) — даже лучше, чем мы надеялись!

Но для тех, кто вырос на диете из «Звездного пути», «Звездных войн» и множества других произведений научной фантастики, изображения могут не впечатлить. Никаких чудесных кружащихся облаков в великолепных или приглушенных тонах. Вместо этого мы видим просто каплю — единую светящуюся точку.

Так почему же астрономы взволнованы этими наблюдениями? И чему мы можем научиться в ближайшие месяцы и годы?

Наблюдение за скрытыми мирами

За последние три десятилетия мы пережили великую революцию — рассвет экзопланетной эры. Если раньше мы не знали ни о каких планетах, вращающихся вокруг далеких звезд, и задавались вопросом, уникальна ли Солнечная система, то теперь мы знаем, что планеты есть повсюду.

История первых 5000 обнаруженных инопланетных миров — рассвет эры экзопланет.

На момент написания статьи количество известных экзопланет составляло 5084, и с каждой неделей их количество становилось все больше.

Но подавляющее большинство этих экзопланет обнаруживается косвенно. Они вращаются так близко к своим родительским звездам, что с современными технологиями мы просто не можем увидеть их напрямую. Вместо этого мы наблюдаем, как их звезды-хозяева делают что-то неожиданное, и на основании этого делаем вывод о присутствии их невидимых планетарных компаньонов.

Из всех этих инопланетных миров лишь немногие были замечены непосредственно. Образцом для таких систем является HR 8799, чьи четыре планеты-гиганта фотографировались так часто, что астрономы сняли фильм, показывающий, как они движутся по своим орбитам вокруг своей звезды-хозяина.

Первое видео экзопланет, вращающихся вокруг своей звезды. В HR 8799 находятся четыре суперюпитера, и для создания этого фильма потребовалось семь лет сбора данных.

Введите HIP 65426b

Чтобы получить первые прямые изображения экзопланеты, полученные JWST, астрономы направили телескоп на звезду HIP 65426, массивный планетарный компаньон которой HIP 65426b был обнаружен с помощью прямых изображений еще в 2017 году.0005

HIP 65426b необычен по нескольким причинам, и все они делают его особенно «легкой» мишенью для прямой визуализации. Во-первых, он находится далеко от своей родительской звезды, вращаясь примерно в 92 раза дальше от HIP 65426, чем расстояние между Землей и Солнцем. Это означает, что он находится примерно в 14 миллиардах километров от своей звезды. С нашей точки зрения, это обеспечивает «разумное» расстояние от звезды на небе, облегчая наблюдение.

Далее, HIP 65426b — гигант мира, масса которого в несколько раз превышает массу самой большой планеты Солнечной системы — Юпитера. Вдобавок ко всему, ранее было обнаружено, что он очень горячий, а температура на вершинах облаков составляет не менее 1200 ℃.

Такое сочетание размера и температуры планеты означает, что она по своей природе яркая (для планеты).

Первые изображения инопланетного мира, HIP 65426b, сделанные JWST, показаны внизу более широкого изображения, на котором показана звезда-хозяин планеты. Снимки были сделаны при разных длинах волн инфракрасного света.
NASA/ESA/CSA, А. Картер (UCSC), команда ERS 1386 и А. Паган (STScI).

Читать далее:
Будет ли НАСА переименовывать космический телескоп Джеймса Уэбба? Космический эксперт объясняет полемику вокруг Lavender Scare

Как были сделаны снимки и что они нам показывают?

При нормальных обстоятельствах свет от HIP 65426 полностью подавлял бы свет от HIP 65426b, несмотря на расстояние между ними.

Чтобы обойти эту проблему, JWST использует несколько «коронографов», инструментов, которые позволяют телескопу блокировать свет от яркой звезды, чтобы искать более слабые объекты рядом с ней. Это немного похоже на то, как заблокировать рукой фары автомобиля, чтобы посмотреть, не вылез ли ваш друг поздороваться.

Используя эти коронографы, JWST сделала серию изображений HIP 65426b, каждое из которых было снято с разной длиной волны инфракрасного света. На каждом изображении хорошо видна планета — один яркий пиксель, смещенный от местоположения ее затемненного звездного хозяина.

Изображения далеки от стандартной научной фантастики. Но они показывают, что планета была легко обнаружена, выделяясь, как больной палец, на темном фоне космоса.

Исследователи, которые руководили наблюдениями (подробности на сервере препринтов arXiv), обнаружили, что JWST работает примерно в десять раз лучше, чем ожидалось, — результат, который поразил астрономов всего мира, ожидая, что будет дальше.

Используя свои наблюдения, они определили массу HIP 65426b (примерно в семь раз больше массы Юпитера). Кроме того, данные показывают, что планета горячее, чем считалось ранее (с верхней границей облаков около 1400 ℃), и несколько меньше, чем ожидалось (с диаметром около 92% от диаметра Юпитера).

Эти изображения рисуют картину совершенно чуждого мира, отличного от всего в Солнечной системе.

Читать далее:
Космический телескоп Джеймса Уэбба: астроном объясняет потрясающие недавно опубликованные первые изображения

Указатель в будущее

Наблюдения за HIP 65426b — это только первый признак того, что JWST может делать в изображениях планет вокруг других звезд.

Невероятная точность данных изображений предполагает, что JWST сможет получать прямые наблюдения планет меньшего размера, чем ожидалось ранее. Вместо того, чтобы ограничиваться планетами более массивными, чем Юпитер, он должен иметь возможность видеть планеты, сравнимые или даже меньшие, чем Сатурн.

Это действительно захватывающе. Видите ли, основное правило астрономии состоит в том, что маленьких вещей намного больше, чем больших. Тот факт, что JWST сможет видеть планеты меньшего размера и тусклее, чем ожидалось, значительно увеличит число возможных целей для изучения астрономами.

Кроме того, точность, с которой JWST провела эти измерения, предполагает, что мы сможем узнать об их атмосферах гораздо больше, чем ожидалось. Повторные наблюдения с помощью телескопа могут даже выявить детали того, как эти атмосферы меняются со временем.

В ближайшие годы ожидайте увидеть еще много изображений инопланетных миров, сделанных JWST. Хотя эти изображения могут не выглядеть как в научной фантастике, они все же произведут революцию в нашем понимании планет вокруг других звезд.

Читать далее:
Чтобы найти инопланетную жизнь, астрономы будут искать подсказки в атмосферах далеких планет, и космический телескоп Джеймса Уэбба только что доказал, что это возможно.

Получено первое изображение экзопланеты, полученное космическим телескопом Джеймса Уэбба

Невычтенные и вычтенные KLIP штампы изображений для фильтров NIRCam F356W (верхний ряд) и MIRI F1140C (нижний ряд). Крайний левый столбец отображает медианное невычитанное изображение для одного научного броска, а все остальные столбцы отображают вычитаемые изображения KLIP для методов вычитания ADI, RDI и ADI+RDI с использованием максимального количества режимов KLIP PCA. Все изображения ориентированы, как показано стрелкой направления в столбце невычитаемых изображений, и отмечены положения планеты (белый кружок) и звезды (белая звезда). Кроме того, интенсивность всех изображений для данного фильтра масштабируется одинаково. Экзопланета HIP 65426 b может быть легко идентифицирована по позиционному углу ∼150◦ на вычтенных изображениях. Мы отмечаем, что отчетливое центральное ядро ​​в форме «гамбургера» и шестилепестковая структура сопутствующего PSF на изображениях NIRCam является ожидаемой особенностью, связанной с конструкцией стопора Лио, а не указывающей на дискретные астрофизические источники. Кредит: https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.14990

Астрономы из Эксетерского университета возглавили усилия по получению первого в истории прямого изображения экзопланеты с помощью новаторского космического телескопа Джеймса Уэбба.

На замечательном изображении показан газовый гигант HIP65426b, масса которого примерно в 5-10 раз больше массы Юпитера и который образовался 15–20 миллионов лет назад.

Наблюдения проводились под руководством профессора Саши Хинкли из Эксетерского университета в сотрудничестве с международной группой исследователей.

Профессор Хинкли говорит, что «это преобразующий момент не только для Уэбба, но и для астрономии в целом. С Уэббом мы можем использовать совершенно новый набор физических методов, чтобы изучить химический состав этих планет».

Астрономы открыли планету в 2017 году с помощью прибора СФЕРА на Очень Большом Телескопе Европейской южной обсерватории в Чили. Эти предыдущие изображения планеты были получены с использованием коротких инфракрасных волн света и охватывали лишь относительно узкий диапазон общего излучения планеты.

Присутствие большинства экзопланет было установлено только с помощью косвенных методов, таких как метод транзита, при котором часть света родительской звезды блокируется планетой, проходящей впереди. Однако получение прямых изображений экзопланет оказалось более сложной задачей, поскольку родительские звезды, вокруг которых вращаются планеты, намного ярче, в данном случае от нескольких тысяч до более чем десяти тысяч раз ярче.

На этом изображении показана экзопланета HIP 65426 b в разных диапазонах инфракрасного света, видимая с космического телескопа Джеймса Уэбба: фиолетовым цветом показан вид инструмента NIRCam на расстоянии 3,00 микрометра, синим цветом показан вид инструмента NIRCam на расстоянии 4,44 микрометра, желтым цветом показан вид инструмента MIRI. на 11,4 микрометра, а красным цветом показано изображение прибора MIRI на 15,5 микрометра. Эти изображения выглядят по-разному из-за того, как разные инструменты Уэбба улавливают свет. Набор масок в каждом инструменте, называемый коронографом, блокирует свет звезды-хозяина, чтобы можно было увидеть планету. Маленькая белая звездочка на каждом изображении отмечает положение родительской звезды HIP 65426, которое было вычтено с помощью коронографов и обработки изображений. Полосы на изображениях NIRCam являются артефактами оптики телескопа, а не объектами сцены. (Немаркированная версия.). Авторы и права: NASA/ESA/CSA, A Carter (UCSC), команда ERS 1386 и A. Pagan (STScI).

Для нового изображения исследовательская группа использовала средний и тепловой инфракрасный свет, раскрывая новые детали, которые наземные телескопы не смогли бы собрать из-за собственного инфракрасного свечения атмосферы Земли. К ним относятся сведения о химическом составе атмосферы планеты, которая кажется красной из-за минералов, называемых силикатами, образующих в атмосфере мелкую пыль.

Команда считает, что изображение показывает, как мощное инфракрасное зрение телескопа Джеймса Уэбба может захватывать больше миров за пределами нашей Солнечной системы, указывая путь к будущим наблюдениям, которые откроют больше информации об экзопланетных системах, чем когда-либо прежде.

Поскольку планета находится примерно в 100 раз дальше от своей родительской звезды, чем Земля от Солнца, она достаточно удалена от звезды, чтобы Уэбб мог отделить планету от звезды на изображении. Камера ближнего инфракрасного диапазона (NIRCam) и инструмент среднего инфракрасного диапазона (MIRI) JWST оснащены коронографами, которые представляют собой наборы крошечных масок, блокирующих звездный свет, что позволяет Уэббу делать прямые снимки некоторых экзопланет, подобных этой.

«Это было действительно впечатляюще, насколько хорошо коронографы JWST работали, чтобы подавить свет звезды-хозяина», — сказал Хинкли.

Узнать больше

Телескоп Webb впервые однозначно обнаружил углекислый газ в атмосфере экзопланеты

Дополнительная информация:
Ааринн Л.