Gdy następna generacja gigantycznych obserwatoriów o dużej mocy zaczyna pojawiać się w sieci, nowe badanie sugeruje, że ich instrumenty mogą zaoferować naukowcom niezrównaną okazję do rozpoznania, jaka może być pogoda na odległych egzoplanetach.
Nazwane ekstremalnie dużymi teleskopami (ELT), te obserwatoria, do których należą Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), Gigantyczny Teleskop Magellana (GMT) i Teleskop Trzydziestometrowy (TMT), będą jednymi z największych teleskopów naziemnych w historii zbudowany, a ich instrumenty mają przekroczyć możliwości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.
Dane zebrane za pomocą ich potężnych instrumentów pozwolą astronomom wykorzystać obrazowanie dopplerowskie – technikę, która może odtwarzać mapy 2D powierzchni obiektu – do wykonywania dokładnych pomiarów magnetyzmu i składu chemicznego ultrachłodnych celów lub obiektów kosmicznych o temperaturach poniżej 2700 K. , takich jak brązowe karły (BD) lub gwiazdy o bardzo małej masie (VLM), a nawet niektóre egzoplanety.
Oprócz pomocy w lepszym zrozumieniu niektórych z najbardziej tajemniczych obiektów we wszechświecie, możliwość dokładniejszego badania składu chemicznego tych obiektów oferuje również lepszy wgląd w poszukiwania życia na innych światach, powiedział Michael Plummer, główny autor badania i absolwent astronomii na Uniwersytecie Stanowym Ohio.
„Poznanie atmosfer innych obiektów poza Układem Słonecznym nie tylko dostarcza nam informacji o tym, jak może zachowywać się ziemska atmosfera, ale pozwala naukowcom skalować te koncepcje w celu badania potencjalnie nadających się do zamieszkania planet” – powiedział Plummer.
Badanie zostało opublikowane w tym miesiącu w The Astrophysical Journal.
Magnetyzm jest szczególnie ważny w poszukiwaniu światów podobnych do naszego, ponieważ pola magnetyczne, szczególnie dla mniejszych układów gwiezdnych, są uważane za niezbędne do wspierania i wpływania na to, czy planeta może podtrzymywać życie na jej powierzchni.
Aby pomóc w tym polowaniu, Plummer i Ji Wang, współautor badania i adiunkt astronomii w Ohio State, wcześniej opracowali publicznie dostępny kod analityczny o nazwie Imber, aby symulować i wnioskować o obecności rozbieżności powierzchniowych, takich jak magnetyczne plamy gwiazd, systemy chmur i inne zjawiska atmosferyczne, takie jak huragany na odległych obiektach.
W tym badaniu wykorzystali tę technikę do oszacowania naukowych możliwości różnych instrumentów ELT do wykrywania zmian powierzchni na sześciu celach: gwieździe Trappist-1, dobrze zbadanym układzie siedmiu planet oddalonym o około 40 lat świetlnych od Ziemi, dwóch brązowe karły i trzy egzoplanety.
Wykorzystali swoją technikę do zbadania możliwości następujących instrumentów: konsorcjum GMT Large Earth Finder (GMT/GCLEF), ELT Imager i spektrograf średniej podczerwieni (ELT/METIS) oraz TMT Multi-Objective Diffraction-limited High- Rozdzielczy spektrograf w podczerwieni (MODHIS).
Naukowcy odkryli, że chociaż rozpoznawanie plam gwiazdowych na Trappist-1 było wyzwaniem dla wszystkich trzech instrumentów ze względu na jego nachylenie krawędziowe – lub orbitę równoległą do reszty nieba – ELT i TMT mogły prowadzić obserwacje w wysokiej rozdzielczości brązowych karłów i egzoplanet podczas jednego obrotu.
I odwrotnie, instrumenty GMT wymagały wielu rund obserwacji, aby określić obecność nieregularności powierzchni na wybranych egzoplanetach. Ogólnie rzecz biorąc, badanie pokazuje, że ich technika może zapewnić dokładne oszacowanie przyszłych zdolności ELT i pomóc określić, czy przyszłe cele byłyby warte zbadania na większą skalę.
Plummer powiedział również, że ich technika wzbudziła zainteresowanie naukowców, którzy chcieli zidentyfikować lub potwierdzić ciała planetarne znalezione za pomocą metody prędkości radialnej – sposobu na znajdowanie egzoplanet poprzez badanie niewielkiego wpływu grawitacyjnego, jaki obiekt wywiera na gwiazdę, wokół której krąży. Zasadniczo ich badania są pierwszym krokiem w kierunku pomocy naukowcom w wykorzystaniu przyszłych instrumentów astronomicznych w najlepszy możliwy sposób.
„Im więcej dowiadujemy się o innych planetach podobnych do Ziemi, tym bardziej te odkrycia powinny wzbogacić samą naukę o Ziemi” – powiedział Plummer. „Nasza praca szczególnie dobrze nadaje się do przeprowadzania obserwacji w świecie rzeczywistym”.
Badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauki.