Przedstawienie przez artystę proponowanego teleskopu kosmicznego LUVOIR, który można wykorzystać do bezpośredniego obrazowania egzoplanet.
(Zdjęcie: © NASA / GSFC)
W opublikowanym dziś (5 września) kongresowo mandatowym raporcie przez wiodącą naukową grupę doradczą w Stanach Zjednoczonych stwierdzono, że NASA powinna skoncentrować swój budżet na badania egzoplanetowe na dużych teleskopach naziemnych i kosmicznych.
Nowy raport National Academy of Sciences zawiera dekadowy system ustalania priorytetów w społeczności astronomicznej, który kieruje długoterminową strategią NASA.
„Naprawdę wielkim przesłaniem jest to, że jest to wyjątkowy moment w historii ludzkości” - powiedział Space.com David Charbonneau, astronom z Harvard University i współprzewodniczący komitetu odpowiedzialny za nowy raport. „Ludzie zastanawiali się, czy istnieje życie na innych planetach przez setki lat, prawdopodobnie tysiące lat”. [13 sposobów wyszukiwania inteligentnych kosmitów]
Jeśli zdecydujemy się na właściwe inwestycje, kontynuował: „Właściwie moglibyśmy poznać odpowiedź na to pytanie w ciągu następnych 20 lat”.
Zgodnie z nowym raportem inwestycje te są wyraźne, przywołano siedem kluczowych priorytetów, w tym zbudowanie teleskopu kosmicznego wystarczająco mocnego, aby bezpośrednio widzieć egzoplanety; budowanie dużych naziemnych teleskopów; oraz kontynuowanie procesu opracowywania i uruchamiania teleskopu kosmicznego Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST).
„W tym raporcie naprawdę podwajają strategię wielkiej misji” - powiedziała Jessie Christiansen, która studiuje egzoplanety w Caltech i NASA Exoplanet Science Institute i nie była zaangażowana w nowy raport. „Będą to niewiarygodnie duże, kosztowne wysiłki, ale mogą osiągnąć coś, co nas ekscytuje” - powiedziała - jak znajdowanie i badanie małych, skalistych planet wokół gwiazd, takich jak nasze własne słońce.
Ponieważ raport koncentruje się na instrumentach, które mogłyby zacząć działać 15 lub 20 lat później, omawia tylko krótko aktualne projekty, takie jak niedawno uruchomiony Transiting Exoplanet Survey Satellite, który zaczął zbierać dane pod koniec lipca, oraz projekty krótkoterminowe , podobnie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (Webb), który ma być obecnie uruchomiony w 2021 r. Komitet wyraził poparcie dla tych projektów.
Astronomowie ogólnie wyrazili poparcie dla celów naukowych Webba, ale ten teleskop zyskał reputację przekraczania budżetu i opóźniania. Christiansen obawia się, że koncentracja nowego raportu na podobnie ambitnych projektach może być problematyczna, jeśli dostrzegą problemy z kosztami i harmonogramem. Wielkie projekty, takie jak Webb, powiedziała, „po prostu zjedz obiad wszystkich innych”, a ich potknięcia zachęciły niektórych naukowców do skupienia się na mniejszych projektach. Ale nie jest tak w przypadku autorów nowego raportu.
„To naprawdę odważna strategia mówienia, że powinniśmy umieścić wszystkie nasze jajka w jednym koszyku” - powiedział Christiansen, dodając, że chociaż podejście to wiąże się z potencjalnie wysokimi nagrodami, wiąże się również z potencjalnie wysokim ryzykiem. „Jeśli spaliliśmy zbyt wiele mostów w poprzednich misjach i to nie działa, to jesteśmy trochę pozbawieni steru” - powiedział Christiansen. Zaskoczyło ją, że w raporcie nie ma więcej dyskusji na temat niewielkich, stosunkowo niedrogich satelitów zwanych CubeSats i tego, w jaki sposób mogą one przyczynić się do nauki egzoplanet, chociaż liderzy raportu stwierdzili podczas konferencji prasowej, że te mniejsze misje również będą cenne.
Ale komisja stojąca za raportem uważa, że warto zapłacić duże naklejki na śmiałe misje. „Koszty tych teleskopów i misji, o których mówimy, choć znaczne, z pewnością nie są poza zakresem tego, co my, społeczeństwo, możemy zrobić”, B. Scott Gaudi, astronom z Ohio State University i jego współpracownicy - przewodniczący komitetu, powiedział Space.com.
Te kosztowne projekty to ambitne teleskopy kosmiczne, takie jak duży ultrafiolet / optyczny / podczerwony geodeta (LUVOIR) i Habitable Exoplanet Observatory, z których każdy byłby wystarczająco silny, aby oddzielić maleńkie światło planety od silnego blasku gwiazdy. Obejmowałyby także finansowanie gigantycznych teleskopów naziemnych, takich jak Teleskop Trzydziestometrowy (prawdopodobnie na Hawajach) i Gigantyczny Teleskop Magellana (w Chile).
Nacisk na bezpośrednie obrazowanie wyróżniał Thayne Currie, astronom z japońskiego Narodowego Obserwatorium Astronomicznego, który nie był zaangażowany w nowy raport, który koncentruje się na tej technice, która jest obecnie niezwykle trudna. „[Bezpośrednie obrazowanie] jest intrygujące, ponieważ wiara to wiara”, powiedział Space.com. „Wiele osób, gdy mówisz im, że tak naprawdę nie wykrywamy bezpośrednio wielu planet, to coś w rodzaju drapania głowy”.
Wykrywania egzoplanet w tej chwili mają tendencję do zauważania planet poprzez niewielkie wahania, jakie ich grawitacja powoduje w pozycji gwiazdy (zwanej metodą prędkości radialnej) lub przez niewielki spadek jasności gwiazdy, powstały, gdy planeta przesuwa się między gwiazdą a teleskopem (zwanym tranzytem metoda). Natomiast raport koncentruje się na metodach wykrywania, które wymagają następnego poziomu technologii - bezpośredniego obrazowania i mikrosoczewkowania, które wykorzystują sztuczkę optyczną do powiększania odległych plam przestrzeni i będą możliwe dzięki teleskopowi WFIRST, który ma zostać uruchomiony w 2025 r.
Bezpośrednie obrazowanie oferuje również dodatkowe informacje na temat samej planety i tego, co może się dziać na jej powierzchni. „Gdy zobaczysz planetę, możesz robić różne ciekawe rzeczy”, takie jak badanie orbity, zrozumienie jej składu i być może zauważenie oznak pogody lub rotacji, Pat McCarthy, wiceprezes ds. Operacji Wielkiego Teleskopu Magellana, który nie był zaangażowany w nowy raport, powiedział Space.com. „To naprawdę otwiera świat”. [10 egzoplanet, które mogłyby gościć obce życie]
Chociaż raport podkreśla atrakcyjność określania warunków mieszkaniowych i poszukiwania życia, stara się zrównoważyć te pytania z innymi, bardziej ogólnie, w odniesieniu do egzoplanet. „Komitet wyraził bardzo holistyczne podejście do naszego zarzutu dotyczącego strategii egzoplanet” - powiedział Gaudi. „Nie wierzymy, że można wyjść i zidentyfikować życie bez zrozumienia kontekstu tej konkretnej planety”.
Chociaż raport koncentruje się przede wszystkim na nauce, adresowany jest także do naukowców zajmujących się badaniami egzoplanet, wzywając do interdyscyplinarnej współpracy i wsparcia dla grantów badawczych. Raport dotyczy również promowania różnorodności oraz zapobiegania dyskryminacji i nękaniu, chociaż nie zawiera żadnych konkretnych zaleceń w tych kwestiach.
Podsumowując, nowy raport nakreśla ścieżkę dramatycznego pogłębiania badań egzoplanetowych w ciągu najbliższych dwóch dziesięcioleci, z potencjalnie doniosłymi konsekwencjami. „Po raz pierwszy w historii ludzkości możemy teraz, jeśli tylko zechcemy, odpowiedzieć na pytanie, czy na innych planetach istnieje życie” - powiedział Gaudi.
