Новый подход к поиску “второй Земли”: ученые предложили способ наблюдать землеподобные экзопланеты прямо с нашей планеты

Поиск планет, похожих на Землю, считается одной из главных задач современной астрономии. Ученые стремятся обнаружить миры, где могут существовать условия для жизни — например, наличие воды, кислорода и умеренной температуры. Однако наблюдать такие планеты чрезвычайно сложно. Новое исследование предлагает технологию, которая потенциально позволит изучать землеподобные экзопланеты даже с поверхности Земли.

Почему так трудно увидеть планеты, похожие на Землю

Основная проблема заключается в том, что экзопланеты практически теряются на фоне своих звезд. Землеподобные планеты примерно в 10 миллиардов раз тусклее своих звезд в видимом диапазоне света, поэтому их прямое наблюдение чрезвычайно сложная задача.

Даже современные космические телескопы не всегда способны справиться с этим. Например, крупные орбитальные обсерватории используют специальные устройства — коронографы, которые блокируют свет звезды. Это позволяет увидеть объекты рядом с ней, но контраст между звездой и маленькой каменистой планетой все равно остается слишком высоким.

Наземные телескопы сталкиваются с дополнительной проблемой — атмосферой Земли. Турбулентность воздуха искажается свет и ухудшает качество изображения, что особенно критично при наблюдении слабых и удаленных объектов.

Новая идея: объединить космический экран и наземные телескопы

Исследователи предложили необычное решение — создать гибридную систему наблюдений, которая объединяет космический аппарат и гигантские наземные телескопы.

Главный элемент концепции — так называемый starshade (космический экран). Это специальный аппарат, который располагается в космосе между телескопом и звездой и блокирует ее свет.

Когда свет звезды перекрыт, вокруг нее появляется глубокая тень. В этой тени становится возможным увидеть гораздо более тусклые объекты — например, планеты, вращающиеся вокруг звезды.

В предложенной схеме космический экран работает вместе с крупнейшими наземными обсерваториями.

Роль крупнейших телескопов Земли

В исследовании рассматривалась работа системы совместно с крупнейшими наземными телескопами следующего поколения:

• Extremely Large Telescope (ELT)

• Thirty Meter Telescope (TMT)

• Giant Magellan Telescope (GMT)

Эти обсерватории обладают огромными зеркалами диаметром от 25 до почти 40 метров, что обеспечивает чрезвычайно высокую чувствительность и угловое разрешение.

Если объединить их возможности с космическим экраном, можно добиться контраста, достаточного для прямого наблюдения землеподобных планет.

Как система преодолевает влияние атмосферы

Даже при использовании космического экрана остается еще одна сложность — атмосферные искажения.

Чтобы компенсировать их, ученые предлагают применять адаптивную оптику — технологию, которая в реальном времени корректирует искажения световых волн. Специальные деформируемые зеркала изменяют форму сотни раз в секунду, компенсируя турбулентность воздуха.

Благодаря этому наземные телескопы могут получать изображения почти космического качества, несмотря на наблюдения через атмосферу Земли.

Проверка концепции на примере нашей Солнечной системы

Чтобы проверить работоспособность предложенной системы, ученые провели моделирование.

Оно показало, что при использовании такого подхода можно обнаружить объекты, сопоставимые по яркости с планетами Солнечной системы. Модели показали возможность наблюдения планет от Венеры до Сатурна, если рассматривать нашу систему как удаленную планетную систему.

Кроме самих планет, метод позволяет изучать их атмосферу и искать признаки жизни. Среди возможных биосигнатур ученые рассматривают:

• кислород

• водяной пар

Эти вещества могут указывать на процессы, связанные с жизнью или активной геологией планеты.

Почему эта технология может изменить поиск жизни

По оценкам астрономов, в нашей галактике могут существовать миллиарды планет, похожих по размерам на Землю. Однако обнаружить и исследовать их атмосферу чрезвычайно сложно.

Предложенная гибридная система может значительно ускорить поиск таких миров. В исследовании отмечается, что наземный телескоп, работающий совместно с космическим экраном, способен наблюдать быстрее, чем некоторые специализированные космические проекты, поскольку диаметр его зеркала значительно больше.

Это означает, что будущие наблюдения смогут изучать гораздо больше планетных систем и быстрее находить потенциально обитаемые миры.

Шаг к будущим миссиям по поиску жизни

Исследование рассматривается как теоретическая основа для будущих проектов. Концепция разрабатывается в рамках программы инновационных космических технологий и может стать основой для полноценной космической миссии.

Если подобная система будет реализована, она откроет новый этап в астрономии — возможность напрямую наблюдать планеты, похожие на Землю, и анализировать их атмосферу.

Такие наблюдения помогут приблизиться к ответу на один из самых фундаментальных вопросов науки: существует ли жизнь за пределами нашей планеты.

Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org