Există un alt Pământ undeva în galaxia noastră? Cu recent laucul navei spațiale Kepler, astronomii sunt din ce în ce mai aproape de a găsi o planetă de dimensiuni terestre pe o orbită a Pământului. Dar, după ce această căutare va reuși, următoarele întrebări care vor conduce cercetarea vor fi: planeta este locuibilă? Are o atmosferă asemănătoare Pământului? Nu va fi ușor să răspundeți la aceste întrebări. Dar telescopul pentru această sarcină este Telescopul spațial James Webb (JWST), setat pentru o lansare planificată în 2013. Doi cercetători au examinat recent capacitatea JWST de a caracteriza atmosfera planetelor ipotetice similare Pământului și au descoperit că acesta este telescopul care ar putea detecta anumite gaze numite biomarkeri, cum ar fi ozonul și metanul, pentru lumile apropiate de dimensiunea Pământului. (Vezi articolul nostru aferent: întrebări și răspunsuri cu Dr. John Mather pe JWST.)
Datorită oglinzii mari și a locației sale în punctul L2 din spațiul exterior, James Webb Space Telescope va oferi astronomilor prima posibilitate reală de a găsi răspunsuri despre locuința lumilor similare Pământului, spune Lisa Kaltenegger de la Centrul Harvard-Smithsonian. pentru Astrofizică și Wesley Traub de la Laboratorul de Propulsie Jet. „Va trebui să avem cu adevărat norocul să descifram atmosfera unei planete asemănătoare Pământului în timpul unui eveniment de tranzit, pentru a putea spune că este asemănătoare Pământului”, a spus Kaltenegger. „Va trebui să adăugăm mai multe tranzite pentru a face acest lucru - sute de ele, chiar și pentru stele la doar 20 de ani lumină distanță.”
„Deși este greu, va fi un efort incredibil de interesant de a caracteriza atmosfera unei planete îndepărtate”, a adăugat ea.
Într-un eveniment de tranzit, o planetă îndepărtată, extrasolară, traversează în fața stelei sale, văzută de pe Pământ. Pe măsură ce planeta trece, gazele din atmosfera sa absorb o mică parte din lumina stelei, lăsând amprentele specifice fiecărui gaz. Prin împărțirea luminii stelei într-un curcubeu de culori sau spectru, astronomii pot căuta amprentele respective. Kaltenegger și Traub au studiat dacă aceste amprente pot fi detectate de către JWST.
Tehnica de tranzit este foarte dificilă. Dacă Pământul ar avea dimensiunea unui baschet, atmosfera ar fi la fel de subțire ca o foaie de hârtie, deci semnalul rezultat este incredibil de mic. Mai mult, această metodă funcționează numai atunci când planeta se află în fața stelei sale și fiecare tranzit durează cel mult câteva ore.
Kaltenegger și Traub au considerat pentru prima dată o lume asemănătoare Pământului care orbitează pe o stea asemănătoare Soarelui. Pentru a obține un semnal detectabil dintr-un singur tranzit, steaua și planeta ar trebui să fie extrem de apropiate de Pământ. Singura stea asemănătoare Soarelui este destul de aproape de Alpha Centauri A. Încă nu a fost găsită o astfel de lume, dar tehnologia devine acum capabilă să detecteze lumi de dimensiuni terestre.
De asemenea, studiul a avut în vedere planetele care orbitează stele pitice roșii. Astfel de stele, numite tip M, sunt cele mai abundente din Calea Lactee - mult mai frecvente decât stelele galbene de tip G, precum Soarele. De asemenea, sunt mai reci și mai slabe decât Soarele, precum și mai mici, ceea ce face să găsească o planetă asemănătoare Pământului care tranzitează o stea M.
O lume asemănătoare Pământului ar trebui să orbiteze aproape de o pitică roșie pentru a fi suficient de caldă pentru apa lichidă. Drept urmare, planeta ar orbita mai rapid și fiecare tranzit ar dura câteva ore până la doar câteva minute. Dar va suferi mai multe tranzite într-un anumit interval de timp. Astronomii și-ar putea îmbunătăți șansele de a detecta atmosfera prin adăugarea semnalului de la mai multe tranzite, făcând stele pitice roșii să atragă ținte din cauza tranzitelor lor mai frecvente.
O lume asemănătoare Pământului care orbitează pe o stea ca Soarele ar trece printr-un tranzit de 10 ore o dată în fiecare an. Acumularea a 100 de ore de observații de tranzit ar dura 10 ani. În schimb, un Pământ orbitând pe o stea pitică roșie de dimensiuni medii ar urma să treacă o oră la fiecare 10 zile. Acumularea a 100 de ore de observații de tranzit ar dura mai puțin de trei ani.
„Stelele pitice roșii din apropiere oferă cea mai bună posibilitate de a detecta biomarkeri într-o atmosferă a Pământului care tranzitează”, a spus Kaltenegger.
„În cele din urmă, imagistica directă - studierea fotonilor de lumină de pe planeta însăși - poate dovedi o metodă mai puternică de a caracteriza atmosfera lumilor asemănătoare Pământului decât tehnica de tranzit”, a spus Traub.
Studii directe au fost deja folosite pentru a crea hărți de temperatură brute ale planetelor extrasolare uriașe extrem de fierbinți. Cu instrumente de generație următoare, astronomii pot fi capabili să studieze compozițiile atmosferice, nu doar temperaturile. Caracterizarea unui „punct albastru pal” este următorul pas de acolo, fie prin adăugarea a sute de tranzite ale unei planete, fie prin blocarea luminii stelare și analizarea luminii planetei direct.
În cel mai bun caz, Alpha Centauri A se poate dovedi a avea o planetă tranzitorie asemănătoare Pământului, pe care nimeni nu a descoperit-o încă. Apoi, astronomii ar avea nevoie doar de o mână de tranzite pentru a descifra atmosfera acelei planete și, eventual, a confirma existența primului Pământ gemelar.
Sursa: Centrul Harvard pentru Astrofizică
