במהלך העשורים האחרונים מספר כוכבי הלכת החוץ-סולאריים שהתגלו ואושרו גדל באופן אקספוננציאלי. נכון לעכשיו, קיומן של 3,778 exoplanets אושרו ב -2,818 מערכות פלנטאריות, כאשר 2,737 מועמדים נוספים ממתינים לאישור. עם נפח זה של כוכבי לכת העומדים למחקר, המוקד של מחקר Exoplanet החל לעבור מגילוי לאפיון.
לדוגמה, מדענים מעוניינים יותר ויותר לאפיין את האטמוספרות של exoplanets כך שהם יכולים לומר בביטחון שיש להם את המרכיבים המתאימים לכל החיים (כלומר חנקן, פחמן דו חמצני, וכו '). למרבה הצער, זה קשה מאוד בשיטות הנוכחיות. עם זאת, על פי מחקר חדש שנערך על ידי צוות בינלאומי של אסטרונומים, מכשירי הדור הבא המסתמכים על הדמיה ישירה יהוו מחליף משחק.
המחקר "הדמיה ישירה באור משתקף: אפיון של Exoplanets ישנים וממוזגים עם טלסקופים של 30 מ '", הופיע לאחרונה ברשת. את המחקר הובילו מייקל פיצג'רלד ובן מזין - פרופסור חבר לאסטרופיזיקה באוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס (UCLA) והכיסא הגרוע ביותר לפיזיקה ניסיונית באוניברסיטת קליפורניה סנטה ברברה (UCSB), בהתאמה.
אליהם הצטרפו חוקרים ממכון המחקר לחקר Exoplanets מאוניברסיטת מונטריאול (iREX), מעבדת הנעה סילונית של נאס"א, מצפה הכוכבים קרנגי, מצפה הכוכבים של סטיברד, המצפה האסטרונומי הלאומי של יפן, מכון הטכנולוגיה של מסצ'וסטס (MIT), קליפורניה המכון הטכנולוגי (Caltech), ואוניברסיטאות מרובות.
כפי שהם מצביעים על מחקרם, יכולותינו לאפיין exoplanets מוגבלות כיום. לדוגמא, השיטות הנוכחיות שלנו - הנפוצות ביותר הן שיטת מעבר ומדידות מהירות רדיאלית - הביאו להתגלות של אלפי כוכבי לכת לתקופה קצרה (כוכבי לכת שמסתובבים קרוב לשמשותיהם בתקופה של כעשרה ימים). עם זאת, הרגישות של שיטות אלה מתחילה לצנוח באופן משמעותי ככל שהאקסופלאנט נמצא מהשמש שלה.
יתרה מזאת, כוכבי לכת לתקופות ארוכות גם הם בלתי נגישים במידה רבה בכל הקשור לספקטרום שלהם. סוג זה של ניתוח כולל מדידת האור העובר באטמוספירה של כוכב לכת כאשר הוא מעביר מהכוכב שלו. על ידי מדידת הספקטרום שלה כדי לקבוע את הרכבו, מדענים יכולים לאפיין את אטמוספירת הצמחייה ולקבוע אם כוכב לכת למעשה יכול להיות ראוי למגורים.
בכדי להתייחס לכך, הצוות מציע כי גילוי ישיר (המכונה הדמיה ישירה) יהיה שיטה יעילה יותר לאפיון האטמוספירה של exoplanets. כפי שהסביר ד"ר אטיין ארטיגאו, חוקר iREX וסופר משותף למחקר, למגזין החלל באמצעות הדוא"ל (בתרגום מצרפתית)
"שום פלנטה שלא זוהתה לעת עתה לא נמצאה ב"אור משתקף". כשאנחנו רואים את כוכבי הלכת של מערכת השמש שלנו, זה בגלל שהם מוארים על ידי השמש שאנחנו יכולים לראות אותם. באותו אופן, כוכבי הלכת של הכוכבים האחרים משקפים אור ויהיה אפשרי לזהות אור זה באמצעות טלסקופ חזק מספיק. יחס השטף בין כוכבי הלכת לכוכבם הוא עצום, בסדר גודל של מיליארד, לעומת כוכבי הלכת שהתגלו על ידי פליטה תרמית שלהם, או יחס זה הוא בסדר גודל של מיליון. "
נכון לעכשיו, הדמיה ישירה היא האמצעי היחיד להשגת ספקטרום של exoplanets לא מעבר, במיוחד אלה שנמצאים במרחק בינוני ורחוק משמשיהם. במקרה זה, אסטרונומים משיגים ספקטרום מאור המשתקף מהאטמוספירה של האקסופלאנט כדי לקבוע את הרכבו. עד כה צולמו ישירות קומץ של Exoplanets, שכולם היו צדקני-על המוארים בעצמם שהקיפו את הכוכבים המארחים שלהם במרחק של מאות או אלפי AU.
כוכבי לכת אלה היו צעירים מאוד והיו להם טמפרטורות העולות על 500 מעלות צלזיוס, מה שהופך אותם למעמד נדיר למדי של כוכבי לכת. כתוצאה מכך, לאסטרונומים אין מידע על המגוון של אטמוספריות ה exoplanet, במיוחד כשמדובר בכוכבי לכת סלעיים קטנים יותר, שיש להם טמפרטורות דומות יותר לזו של כדור הארץ - בהן טמפרטורות השטח ממוצעות בסביבות 15 ° C (58.7 ° F).
זה נובע מהעובדה שלטלסקופים קיימים פשוט אין את הרגישות לתמונות ישירות של כוכבי לכת קטנים יותר שמסתובבים קרוב יותר לכוכבים. כפי שקבעו במחקרם, אפיון אטמוספרות כוכבי הלכת שנמצאים בטווח של 5 AU לכוכביהם (שם סקרי מהירות רדיאלית חשפו כוכבי לכת רבים) ידרוש טלסקופ עם צמצם של 30 מטר בשילוב אופטיקה אדפטיבית מתקדמת, פסק דין, ו חבילה של ספקטרומטרים ומדמיות.
"בקיצור, אף טלסקופ נוכחי לא יכול לגלות כוכבי לכת אלה, אפילו סביב הכוכבים הקרובים אלינו, אבל יש כל סיבה להאמין שהדור הבא של הטלסקופים בקוטר 30 מ 'ויותר יוכלו לעשות זאת", אמר. ארטיקקה. "לא בטוח שאדם יוכל לגלות תחילה כוכבי לכת כמו כדור הארץ, אבל לפחות צריך להיות מסוגל לזהות כוכבי לכת הדומים לאורנוס ונפטון, וזו כבר תהיה תוצאה מעולה."
מתקנים כאלה מהדור הבא ומכשירי אופטיקה אדפטיבית כוללים את ה- Im Planet Systems Imager (PSI) בטלסקופ השלושים מטר (TMT), המוצע לבנייה במאונה קאה, הוואי. ויש את מכשיר ה- GMagAO-X בטלסקופ הענק מגלן (GMT), שנמצא כעת בבנייה במצפה הכוכבים לאס קמפנה, אשר אמור להסתיים בשנת 2025.
כפי שציין ארטיגאו, סקרים שנערכו עם מכשירים מהדור הבא, יאפשרו לאסטרונומים לאתר ולאפיין מגוון רחב יותר של כוכבי לכת, כמו גם לאפשר לחפש אחר סימני חיים אפשריים (המכונים גם ביו-חתימות), כמו שלא היו מעולם:
"זה יאפשר לנו ללמוד ישירות את האור שמגיע מכוכבי לכת רק מעט גדול יותר מכדור הארץ (ואולי כמו כדור הארץ אם אנחנו אופטימיים). זהו אחד הסיכויים הטובים ביותר שלנו לחפש חתימות חיים באטמוספרות אלה. גם אם לא נמצא חתימה על החיים, זה יאפשר להבין כיתות שלמות של כוכב לכת שאנו רואים בעקיפין (מעברים, מהירות רדיאלית) אך מהם איננו יודעים דבר ... החשיבות של דימות ישירה היא שהיא מאפשרת לחקור ישירות את האווירה, ואפילו את פני השטח של כוכבי הלכת האלה. תוספת של ספקטרוגרף ברזולוציה גבוהה מספקת גם מושג לגבי רוחות ותזרימת רוח עולמית, כמו גם בדיקת נוכחות של מולקולות שונות. "
כמובן שעדיין יהיו גבולות למה שמדענים יכולים ללמוד בשיטת ההדמיה הישירה, אפילו עם מכשירים וטלסקופים מהדור הבא העומדים לרשותם. אך האפשרויות וההשלכות על מחקרי אקס-פלנט אינן עצומות. בתור התחלה, אסטרונומים יוכלו להבין טוב יותר את הדמוגרפיה של כוכבי לכת קטנים יותר, סלעיים, המסתובבים באזורי המגורים המתאימים של הכוכבים שלהם.
"איתור כוכבי לכת 'בעלי פוטנציאל ראוי למגורים' הוא ללא ספק המקרה המרגש ביותר כאן, אבל חשוב לזכור שהוא הולך להישאר די קשה אפילו עם הטלסקופ 30 מטר," אמר ארטיגואה. "כשאנחנו מבצעים תחזית סטטיסטית, צריכים להיות רק כמה כוכבי לכת יבשתיים (כנראה פחות מ -10) שיהיו נגישים ויהיה להם טמפרטורה הדומה לשלנו."
בטווח זה של כוכבי לכת, ארטיגאו ועמיתיו יכולים לדמיין מספר תרחישים מעניינים. לדוגמה, חלקם עשויים להיות דומים לוונוס, כאשר אטמוספרות צפופות ומסלול קרוב יחסית יוצרים אפקט חממה בורח. אחרים עשויים להיות כמו מאדים, שם הרוח השמשית או התפרצויות הרחקו את האטמוספירה של כוכבי הלכת. מעבר לזה, יתכנו כוכבי לכת יבשתיים שאנחנו אפילו לא יכולים להתחיל לדמיין.
"בקיצור, כוכבי הלכת המיושבים יכולים בהחלט לדמיין יותר מאיתנו", סיכם ד"ר ארטיקאו. "מגוון זה של Exoplanets מרמז גם עלינו להיות זהירים כאשר אנו חוזים שזה יהיה ראוי למגורים."
"[בשורה התחתונה] אנו יכולים לעשות דברים מדהימים בחקר exoplanets מהקרקע באמצעות טלסקופים של 30 מ ', אך יש צורך בהשקעה משמעותית בטכנולוגיה כדי להתכונן לבניית מכשירים אלה לטלסקופים של 30 מ'," הוסיף מזין.
המחקר התאפשר הודות לסיוע נוסף שהועבר על ידי מועצת המחקר הלאומית של קנדה (NRC) ותאגיד הטלסקופ הענק מגלן (GMTO).
