Изображение художником поверхности планеты Проксима b, вращающейся вокруг красного карлика Проксимы Центавра. Двойная звезда Альфа Центавра AB видна в правом верхнем углу самой Проксимы. Фото: ESO
Проксима Центавра B - ближайшая к Земле экзопланета. Это планета земной массы, расположенная прямо в обитаемой зоне красного карлика, всего в 4 световых годах от Земли. Она получает около 65% энергии, которую Земля получает от солнца, и, в зависимости от ее эволюционной истории, может иметь океаны воды и атмосферу, богатую кислородом.
Наш ближайший сосед может содержать жизнь, или это может быть сухая скала, но это отличная цель для поиска инопланетной жизни. Есть только одна загвоздка. Наши обычные методы обнаружения биосигналов не будут работать с Проксимой Центавра B.
Большинство экзопланет обнаруживаются с помощью транзитного метода, когда планета регулярно проходит перед своей звездой с нашей точки зрения. Мы видим повторяющееся падение яркости звезды и знаем, что планета там есть. Что касается транзитных экзопланет, мы можем наблюдать за изменениями в спектре звезды по мере прохождения планеты.
Часть звездного света проходит через атмосферу экзопланеты, и некоторые длины волн поглощаются атмосферой. Глядя на картину поглощения, мы можем отпечатать различные молекулы. Таким образом мы обнаружили присутствие воды, углекислого газа и других молекул в атмосферах экзопланет.
Но Проксима Центавра B не является транзитной планетой. Она была обнаружена другим методом, известным как доплеровская спектроскопия. Когда мы смотрим на свет, исходящий от Проксимы Центавра, мы можем видеть красное и синее смещения в ее спектре с течением времени. Гравитационное притяжение Проксимы Центавра B заставляет звезду слегка колебаться. Итак, мы знаем, что экзопланета там есть, и имеем хорошее представление о ее размере и массе, но поскольку она не проходит мимо своей звезды, мы не можем наблюдать спектр ее атмосферного поглощения.
Но новое исследование, размещенное на сервере препринтов arXiv, утверждает, что есть другой способ обнаружить жизнь, используя отражение звездного света от атмосферы планеты. В принципе идея проста. Вместо того, чтобы искать свет, проходящий непосредственно через атмосферу, ищите свет, который отразился непосредственно от планеты. Мы сделали это для таких планет, как Марс и внешних планет, которые не проходят через Солнце, поэтому мы могли бы сделать это и для экзопланет.
Как различные конструкции масок отображают орбиту Проксимы Центавра B (красный пунктирный круг). Автор: Вон и др.
Проблема в том, что отраженный звездный свет от планеты ничтожно мал по сравнению с сиянием самой звезды. Обнаружение отраженного света планеты похоже на улавливание света светлячка, порхающего рядом с краем прожектора. Итак, астрономы использовали маски, чтобы скрыть центральное сияние звезды и увидеть семейство ее планет. Мы сделали это, чтобы напрямую наблюдать большие газовые планеты, вращающиеся вокруг звезд, но не миры размером с Землю.
В этой работе авторы рассматривают потенциал Чрезвычайно большого телескопа (ELT), который в настоящее время строится на севере Чили. В частности, они рассматривают монолитный оптический и ближнеинфракрасный спектрограф Integral field spectrograph (HARMONI) с высоким угловым разрешением, который сможет снимать спектры высокого разрешения на ELT. Команда смоделировала наблюдения за Проксимой Центавра, используя эффект маскировки, чтобы уловить свет ее экзопланеты. Возможно ли, что HARMONI может получить достаточно данных с высоким разрешением, чтобы обнаружить биогенные молекулы?
Они обнаружили, что ответ отрицательный. В своей текущей предлагаемой конфигурации конфигурация маски слишком велика и будет блокировать большую часть света от экзопланеты. Но они также обнаружили, что конфигурацию можно изменить таким образом, чтобы можно было изучать атмосферу Проксимы Центавра B. Дело не просто в том, чтобы уменьшить маску, поскольку это позволило бы большему количеству звездного света достигать ELT, что размыло бы данные об экзопланете. Вместо этого команда предлагает провести детальное моделирование, чтобы оптимизировать конструкцию для Проксимы Центавра B.
Модификации не будут ни простыми, ни дешевыми, но они могут того стоить. Как наша ближайшая соседка-экзопланета, Проксима Центавра B входит в короткий список миров, которые мы посетим в первую очередь, отправляя зонды за пределы нашей Солнечной системы. Если у него действительно есть жизнь, это поставило бы его на первое место в списке.