Исследователи из NASA, возглавляемые Элизой Кинтаной из Центра космических полетов имени Годдарда, провели моделирование будущих наблюдений телескопа «Нэнси Грейс Роман». Согласно их расчетам, обсерватория сможет открыть около 100 000 экзопланет, что в десятки раз превышает текущее число известных миров. Результаты подготовительных работ и симуляций были представлены в рамках научных отчетов NASA, а также в открытых публикациях команды, готовящей миссию к запуску.
Космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» (Nancy Grace Roman Space Telescope), разрабатываемый НАСА, вскоре совершит переворот в охоте за планетами у других звезд. Сегодня астрономам известно чуть более 6300 экзопланет, но миссия «Роман» способна увеличить это число почти в пятнадцать раз, до ста тысяч. Причем основное внимание будет уделено не окрестностям Солнца, а совсем иным, почти не изученным областям Млечного Пути, включая центральную выпуклость галактики — балдж, где звезды расположены в тысячи раз плотнее, чем в окрестностях Земли.
Элиза Кинтана, специалист по экзопланетам из Центра Годдарда, подчеркивает, что до сих пор люди исследовали лишь «свой космический двор». Телескоп «Роман» позволит заглянуть в другие галактические «биомы» — от внутренних областей Млечного Пути до удаленных окраин. Благодаря этому ученые смогут понять, как условия в разных частях Галактики влияют на формирование планет: меняется ли их размер, химический состав, частота появления и способность образовывать системы, похожие на нашу.
На окраинах галактики, где звезды гораздо более разбросаны, излучение намного слабее, но там также меньше материалов, необходимых для формирования планет. Между этими областями расположена обитаемая зона галактики — золотая середина, где уровни излучения и элементы, необходимые для формирования планет, уравновешиваются, увеличивая вероятность существования миров, способных поддерживать жизнь. © NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab
Для поиска миров миссия будет использовать два взаимодополняющих метода. Первый — транзитный, когда планета проходит на фоне своей звезды и слегка уменьшает ее блеск. Им «Роман» обнаружит примерно 100 000 планет, главным образом огромных раскаленных гигантов, которые часто затмевают свои светила.
Второй метод это гравитационное микролинзирование, основанное на том, что масса промежуточной звезды (и ее планет) искривляет свет более далекой звезды, временно ее усиливая. Этот способ позволит найти чуть более тысячи миров, но зато среди них будут планеты размером с Землю и Марс, обращающиеся на больших расстояниях от своих солнц , вплоть до зоны жизни и дальше. Такие объекты практически недоступны для других методов, и «Роман» впервые сможет систематически изучать их в масштабах всей Галактики.
Особый интерес представляет история рождения самого Солнца. Сегодня Земля находится примерно в 27 000 световых лет от центра Млечного Пути, но химический состав нашей звезды указывает на то, что она сформировалась на 10 000 световых лет ближе к центру, а затем мигрировала. Звезды в балдже древнее и богаче такими элементами, как кремний, кислород и магний, тогда как на окраинах преобладают водород и гелий.
Поскольку планеты строятся из того же материала, что и их звезды, различия в химии могут порождать миры с другой структурой, более каменистые, более крупные или, возможно, вовсе препятствовать появлению планет. Сравнив целые популяции звезд из разных областей Галактики, телескоп «Роман» впервые даст статистически надежный ответ, насколько уникальна наша Солнечная система.
Наша Солнечная система расположена на окраине Млечного пути, примерно на середине одного из спиральных рукавов галактики. Исследование, проведенное космическим телескопом Kepler, показало, что звезды на окраинах Млечного пути обладают меньшим количеством наиболее распространенных типов планет, обнаруженных до сих пор. Телескоп Roman будет вести поиск в противоположном направлении, к центру галактики, и может обнаружить различия и в этом галактическом районе. © NASA’s Goddard Space Flight Center/CI Lab
Подготовка к этому потоку данных идет уже сейчас. Команда исследователей под руководством Робби Уилсона из Центра Годдарда создает синтетические наблюдения, тренирует алгоритмы машинного распознавания планет и отсеивает ложные срабатывания. Благодаря этому, когда настоящие данные с телескопа начнут поступать, ученые смогут сразу приступить к их анализу. А поскольку вся информация с «Романа» будет общедоступной, любой житель планеты сможет присоединиться к поиску новых миров.
Помимо обнаружения планет, телескоп сможет изучать их климат. Он не достигнет спектральной детализации «Джеймса Уэбба», зато измерит температуру и тепловое поведение сразу тысяч объектов. Например, «Роман» увидит собственное инфракрасное свечение горячих юпитеров — газовых гигантов, которые обращаются вокруг звезды всего за несколько дней. Анализируя вторичные затмения, когда планета прячется за своей звездой, ученые восстановят температуру ее дневной и ночной сторон, направление атмосферных ветров и перераспределение тепла. Это станет первой массовой «климатологической» сводкой по экзопланетам.
Таким образом моделирование подтвердило, что телескоп «Нэнси Грейс Роман» откроет около 100 000 новых экзопланет, в том числе в густонаселенном центре Галактики и на ее дальних окраинах, где поиск ранее почти не велся. Объединив транзитный метод и микролинзирование, миссия впервые позволит сравнить планетные системы из разных областей Млечного Пути, выяснить, как химический состав звезд влияет на рождение планет, и вписать историю Земли в более широкий галактический контекст.
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
