Астрономы сообщили о завершении ключевых испытаний нового инструмента, предназначенного для изучения экзопланеты Proxima b — ближайшего к Земле известного мира вне Солнечной системы. Экзопланета Proxima b обращается вокруг звезды Проксима Центавра, красного карлика, находящегося на расстоянии примерно 4,24 световых года от Земли. Этот объект привлекает внимание учёных как один из наиболее доступных для подробных наблюдений землеподобных экзопланет.
Новый инструмент: RISTRETTO
Экспериментальный спектрограф RISTRETTO (Research Instrument for Studying Terrestrial exoplanets) разработан командой специалистов Университета Женева (Швейцария). Он ориентирован на решение одной из ключевых проблем астрономии экзопланет: разделение слабого сигнала от планеты от чрезвычайно яркого света её родительской звезды.
Proxima b — это мир примерно земного размера, который вращается вокруг красного карлика, получая от звезды энергию, сопоставимую с земной, если учитывать расстояние и светимость. Однако яркость родительской звезды многомиллионы раз превышает отражённый свет от самой планеты, что затрудняет прямые наблюдения. Типичный контраст между светом звезды и её планетой может достигать 10 миллионов к 1 или более.
RISTRETTO сочетает в себе коронографию — технологию, блокирующую свет звезды, и адаптивную оптику экстремального класса, что позволяет компенсировать искажения, вносимые атмосферой Земли. Такие технологии существенно улучшают способность наземного телескопа отделять свет, отражённый планетой, от бликов звезды.
Коронографический блок RISTRETTO использует массив гексагональных линз и оптические волокна, которые направляют свет так, чтобы подавлять интенсивное излучение светила и усиливать слабые сигналы от окружающих объектов. Это особенно важно при попытках регистрировать спектр слабой планеты на фоне звёздного шума.
Испытания и результаты моделирования
Компоненты RISTRETTO прошли наземные испытания, подтвердившие работоспособность технологий при имитации условий наблюдения Proxima b. Проверки проводились на обсерватории в Женеве и на обсерватории в Хаут-Провансе (Франция), где были успешно испытаны как коронограф, так и система адаптивной оптики.
По результатам моделирования на основе компьютерных симуляций исследователи оценили эффективность RISTRETTO при установке на Большой Очень Большой Телескоп (VLT) в Чили. Согласно моделям, примерно за 55 часов наблюдений с использованием RISTRETTO на VLT можно будет зафиксировать слабый сигнал от Proxima b. При увеличении времени наблюдений до 85 часов будет возможно детектировать атмосферные компоненты, такие как кислород или водяной пар, если они присутствуют.
Эти результаты были получены путём моделирования прохождения светового сигнала через атмосферу планеты и оценки, насколько различимы спектральные признаки ключевых молекул на фоне света звезды.
О Proxima b
Экзопланета Proxima b была открыта в 2016 году методом измерения радиальной скорости, что позволило определить её орбиту и минимальную массу. Она обращается вокруг звезды Проксима Центавра, красного карлика спектрального класса M, с периодом около 11,2 земных суток. Планета находится в так называемой зоне обитаемости, где теоретически температура на поверхности могла бы позволить воде существовать в жидком состоянии при наличии подходящей атмосферы. Однако параметры её атмосферы на сегодняшний день неизвестны, а условия на поверхности остаются предметом исследований.
Proxima b является важным объектом для изучения, потому что она находится ближе других известных экзопланет к Солнечной системе, что делает возможным более детальные наблюдения и спектроскопию, чем для более удалённых миров.
Значение проекта
Проект RISTRETTO представляет собой пример следующего шага в наблюдательной астрономии экзопланет. Традиционные методы поиска — такие как регистрация транзитов (когда планета проходит перед своей звездой) или измерения вариаций лучевой скорости — дают индиректные данные о массах, орбитах и плотностях планет, но не позволяют напрямую исследовать слабый свет от самой планеты.
Применение коронографических технологий вместе с адаптивной оптикой открывает возможность получить непосредственные спектральные данные, которые можно использовать для изучения атмосферы, химического состава и потенциальных признаков воды или других ключевых элементов. Такие данные будут иметь решающее значение для оценки условий на Proxima b и понимания того, насколько она отличается от Земли.
В дополнение к непосредственным применениями на VLT методы и опыт, полученные в рамках проекта RISTRETTO, планируется использовать в будущем при разработке ещё более мощных инструментов для изучения экзопланет, включая приборы на Исследовательском телескопе чрезвычайно большого класса (Extremely Large Telescope) и другие следующие поколения наземных и космических обсерваторий.
Финансирование и планы
Проект RISTRETTO получил частичное финансирование от представителей частного сектора, включая компанию Swatch, что обеспечило поддержку разработки и испытаний ключевых компонентов. Окончательная установка спектрографа на Very Large Telescope планируется к концу текущего десятилетия, с дальнейшей интеграцией в наблюдательные программы VLT и большей сетью интернационального сотрудничества.
Перспективы наблюдений
Если RISTRETTO успешно начнёт работу на VLT, это станет первым случаем, когда наземный телескоп получает прямой спектральный сигнал от Proxima b. Это позволит не только подтвердить присутствие атмосферы, но и оценить её состав, включая наличие кислорода, воды или других ключевых молекул, что является фундаментальным шагом в изучении условий на ближайшем землеподобном мире.
Заключение
Разработка и испытания спектрографа RISTRETTO — важный этап в подготовке к первым прямым наблюдениям Proxima b с земных телескопов. Новый инструмент использует передовые технологии коронографии и адаптивной оптики, чтобы подавить бликовое излучение родительской звезды и выделить слабый свет от планеты. Испытания показали, что RISTRETTO способен обнаружить сигналы от Proxima b и потенциально идентифицировать составляющие её атмосферы при условии длительного наблюдения.
Источники:
Статья создана по материалам https://www.universetoday.com/articles/the-telescope-that-will-study-our-nearest-exoplanet
