W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci odkryto tysiące egzoplanet w sąsiadujących układach gwiezdnych. W rzeczywistości, od 1 października 2017 r. Około 3671 egzoplanety zostały potwierdzone w 2751 systemach, przy czym 616 systemów ma więcej niż jedną planetę. Niestety zdecydowana większość z nich została wykryta za pomocą środków pośrednich, od mikrosoczewkowania grawitacyjnego do fotometrii tranzytowej i metody prędkości radialnej.
Co więcej, nie byliśmy w stanie badać tych planet z bliska, ponieważ niezbędne instrumenty jeszcze nie istnieją. Projekt Blue, konsorcjum naukowców, uniwersytetów i instytucji, chce to zmienić. Niedawno uruchomili kampanię crowdfundingową za pośrednictwem Indiegogo, aby sfinansować rozwój teleskopu kosmicznego, który rozpocznie poszukiwania egzoplanet w systemie Alpha Centauri do 2021 r.
Oprócz partnerów handlowych i akademickich, Project Blue to wspólny wysiłek między BoldlyGo Institute, Mission Centaur, SETI Institute i University of Massachusetts Lowell. Kierowany jest przez Komitet Doradczy ds. Nauki i Technologii (STAC) złożony z ekspertów nauki i technologii, którzy zajmują się eksploracją kosmosu i poszukiwaniem życia w naszym Wszechświecie.
Aby osiągnąć cel polegający na bezpośrednim badaniu egzoplanet, projekt Blue dąży do wykorzystania ostatnich zmian w eksploracji kosmosu, które obejmują ulepszone instrumenty i metodologię, tempo odkrywania egzoplanety w ostatnich latach oraz zwiększoną współpracę między sektorem prywatnym i publicznym. Jak wyjaśnił prezes i dyrektor generalny Instytutu SETI Bill Diamond w niedawnym oświadczeniu prasowym SETI:
„Projekt Blue opiera się na ostatnich badaniach mających na celu wykazanie, że Ziemia nie jest sama w kosmosie jako planeta zdolna do podtrzymywania życia, i czy nie byłoby wspaniale widzieć taką planetę w naszym najbliższym sąsiednim układzie gwiezdnym? To jest podstawowy powód, dla którego szukamy. ”
Jak wspomniano, praktycznie wszystkie odkrycia egzoplanet dokonane w ciągu ostatnich kilku dekad dokonano metodami pośrednimi - z których najbardziej popularną jest fotometria tranzytowa. Ta metoda jest tym, co Kepler i K2 misje polegały na wykryciu w sumie 5017 kandydatów na egzoplanetę i potwierdzeniu istnienia 2470 egzoplanet (z których 30 znaleziono na orbicie w strefie zamieszkania ich gwiazdy).
Ta metoda polega na tym, że astronomowie monitorują odległe gwiazdy pod kątem okresowych spadków jasności, które są spowodowane przez planetę przelatującą przed gwiazdą. Mierząc te spadki, naukowcy są w stanie określić rozmiar planet w tym układzie. Inną popularną techniką jest metoda prędkości radialnej (lub Dopplera), która mierzy zmiany położenia gwiazdy względem obserwatora, aby określić, jak masywny jest jej układ planet.
Te i inne metody (same lub w połączeniu) pozwoliły na dokonanie wielu odkryć. Ale do tej pory bezpośrednio obrazowano egzoplanet, co wynika z efektu anulowania gwiazd na instrumentach optycznych. Zasadniczo astronomowie nie byli w stanie dostrzec światła odbijanego od atmosfery egzoplanety, ponieważ światło pochodzące z gwiazdy jest do dziesięciu miliardów razy jaśniejsze.
Wyzwaniem stało się więc, jak zablokować to światło, aby same planety stały się widoczne. Jednym z proponowanych rozwiązań tego problemu jest koncepcja NASA Starshade, gigantyczna struktura kosmiczna, która zostałaby rozmieszczona na orbicie obok teleskopu kosmicznego (najprawdopodobniej Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba). Po wejściu na orbitę struktura ta rozłożyłaby swoje folie w kształcie kwiatu, aby zablokować blask odległych gwiazd, umożliwiając w ten sposób JWST i innym instrumentom bezpośrednie obrazowanie egzoplanet.
Ale ponieważ Alpha Centauri jest układem binarnym (lub potrójnym, jeśli liczyć Proxima Centauri), możliwość bezpośredniego zobrazowania otaczających je planet jest jeszcze bardziej skomplikowana. Aby rozwiązać ten problem, Project Blue opracował plany teleskopu, który będzie w stanie tłumić światło zarówno z Alpha Centauri A, jak i B, jednocześnie wykonując zdjęcia dowolnych planet, które je krążą. To wyspecjalizowany system tłumienia światła gwiazd składa się z trzech elementów.
Po pierwsze, jest koronograf, instrument, który będzie polegał na wielu technikach blokowania światła gwiazd. Po drugie, istnieje odkształcalne lustro, czujniki czoła fali niskiego rzędu i algorytmy sterowania oprogramowaniem, które będą manipulować przychodzącym światłem. Na koniec istnieje metoda przetwarzania końcowego znana jako Orbital Differntial Imaging (ODI), która pozwoli naukowcom Projektu Blue zwiększyć kontrast wykonanych zdjęć.
Biorąc pod uwagę bliskość Ziemi, system Alpha Centauri jest naturalnym wyborem do przeprowadzenia takiego projektu. W 2012 roku ogłoszono kandydata na egzoplanetę - Alpha Centauri Bb. Jednak w 2015 r. Dalsza analiza wykazała, że wykryty sygnał był artefaktem w danych. W marcu 2015 r. Ogłoszono drugą możliwą egzoplanetę (Alpha Centauri Bc), ale jej istnienie również zostało zakwestionowane.
Za pomocą przyrządu zdolnego do bezpośredniego obrazowania tego systemu można ostatecznie potwierdzić (lub wykluczyć) istnienie egzoplanet. Jak powiedział Franck Marchis - starszy astronom planetarny w Instytucie SETI i Kierownik Projektu Blue Science Operation - o projekcie:
„Project Blue to ambitna misja kosmiczna, zaprojektowana w celu odpowiedzi na podstawowe pytanie, ale zaskakująco jest technologia do zbierania obrazu„ jasnoniebieskiej kropki ”wokół gwiazd Alpha Centauri. Technologia, której użyjemy do wykrycia planety 1–10 miliardów razy słabszej niż jej gwiazda, została przetestowana w laboratorium i jesteśmy teraz gotowi zaprojektować teleskop kosmiczny za pomocą tego instrumentu. ”
Jeśli Project Blue osiągnie swoje cele finansowania społecznościowego, organizacja zamierza rozmieścić teleskop na orbicie wokół Ziemi (NEO) do 2021 roku. Następnie teleskop spędzi następne dwa lata obserwując system Alpha Centauri za pomocą swojej kamery corongraphic. Mówiąc ogólnie, między opracowaniem instrumentu a zakończeniem kampanii obserwacyjnej misja potrwa sześć lat, co jest stosunkowo krótkim okresem dla misji astronomicznej.
Jednak potencjalna wypłata za tę misję byłaby niezwykle głęboka. Dzięki bezpośredniemu obrazowaniu innej planety w najbliższym naszym systemie gwiezdnym, Projekt Blue mógłby zebrać istotne dane, które wskazywałyby, czy istnieją jakieś planety nadające się do zamieszkania. Przez lata astronomowie próbowali dowiedzieć się więcej o potencjalnej zamieszkalności egzoplanet, badając dane widmowe wytwarzane przez światło przechodzące przez ich atmosferę.
Proces ten został jednak ograniczony do olbrzymich gazowych gigantów, które krążą blisko swoich gwiazd macierzystych (tj. „Super-Jowisza”). Chociaż zaproponowano różne modele w celu nałożenia ograniczeń na atmosferę planet skalistych krążących wokół strefy zamieszkania gwiazdy, żadna nie została zbadana bezpośrednio. Dlatego, jeśli odniesie sukces, Project Blue umożliwiłby jedne z największych odkryć naukowych w historii.
Co więcej, dostarczyłoby informacji, które mogą być daleką drogą do poinformowania o przyszłej misji do Alpha Centauri, takiej jak Przełom w Starshot. Ta proponowana misja wymaga użycia dużego układu laserowego do napędzania nanokraftu napędzanego żaglem świetlnym do prędkości relatywistycznych (20% prędkości światła). Przy takim tempie statek dotarłby do Alfa Centauri w ciągu 20 lat i byłby w stanie przesyłać dane z powrotem za pomocą szeregu małych kamer, czujników i anten.
Jak sugeruje nazwa, Project Blue ma nadzieję uchwycić pierwsze obrazy „jasnoniebieskiej kropki”, która krąży wokół innej gwiazdy. Jest to odniesienie do zdjęcia Ziemi wykonanego przez Voyager 1 sonda 19 lutego 1990 r., po tym jak sonda zakończyła swoją podstawową misję i przygotowywała się do opuszczenia Układu Słonecznego. Zdjęcia zostały wykonane na prośbę słynnego astronoma i komunikatora naukowego Carla Sagana.
Patrząc na zdjęcia, Sagan powiedział: „Spójrz jeszcze raz na tę kropkę. To jest tutaj. To jest dom. To my. Na niej wszyscy, których kochasz, wszyscy, których znasz, wszyscy, o których słyszałeś, każdy człowiek, który kiedykolwiek był, żył swoim życiem. ” Następnie nazwa „jasnoniebieska kropka” stała się synonimem Ziemi i uchwyciła poczucie podziwu i podziwu, że Podróż 1 wywołane fotografie.
Niedawno inne zdjęcia „Jasnoniebieskie kropki” zostały zrobione przez misje takie jak Cassini orbiter. Podczas fotografowania Saturna i jego układu pierścieni latem 2013 r. Cassini udało się uchwycić obrazy pokazujące Ziemię w tle. Biorąc pod uwagę odległość, Ziemia po raz kolejny pojawiła się jako mały punkt światła na tle ciemności kosmosu.
Oprócz polegania na finansowaniu społecznościowym i uczestnictwie wielu organizacji non-profit, ta tania misja ma również na celu wykorzystanie rosnącego trendu w eksploracji kosmosu, który polega na otwartym uczestnictwie i współpracy między instytucjami naukowymi a obywatelskimi naukowcami. Jest to jeden z głównych celów projektu Blue, który polega na zaangażowaniu społeczeństwa i edukowaniu go na temat znaczenia eksploracji kosmosu.
Jak wyjaśnił Jon Morse, dyrektor generalny BoldlyGo Institute:
„Przyszłość eksploracji kosmosu ma nieograniczony potencjał odpowiedzi na głębokie pytania dotyczące naszego istnienia i przeznaczenia. Nauka o kosmosie jest podstawą badań takich pytań. Projekt Blue dąży do zaangażowania globalnej społeczności w misję poszukiwania planet nadających się do zamieszkania i życia poza Ziemią. ”
W chwili pisania tego artykułu Project Blue udało się zebrać 125 561 USD z celu wynoszącego 175 000 USD. Dla osób zainteresowanych wsparciem tego projektu kampania Indiegogo projektu Blue pozostanie otwarta przez kolejne 11 dni. Pamiętaj też o obejrzeniu filmu promocyjnego:
