Нов телескоп намалява космическия шум в търсене на далечни планети

Финансирани от ЕС изследователи разработват нови мощни телескопи, които ще помогнат при откритията на планети, подобни на Земята, около далечни звезди, и ще придвижат напред търсенето на извънземен живот.

от Джонатан O’Калахан

В рамките на безкрайните милиарди галактики и звезди в нашата Вселена, единственото място, за което е известно, че е пригодно за живот, е нашата планета – Земята. Въпреки това надеждата за открития на други обитаеми светове мотивира учените да разработват все по-иновативни методи за изследване на космоса.

Въпреки че вече са идентифицирани около 6000 екзопланети, идеалният двойник на Земята — планета, която има сходни размери, обикаля около звезда, подобна на нашето Слънце, и се намира на сходно разстояние — все още не е открит. Причината за това не е липсата на усилия, а по-скоро сложните предизвикателства, пред които сме изправени.

Макар учените да са открили скалисти планети с размери, наподобяващи тези на Земята, около по-малки червени джуджета, разположените в орбити около звезди, подобни на Слънцето, са значително по-трудни за откритие. Причината е, че те изглеждат сравнително малки и неуловими в контекста на по-ярките звезди, с които са свързани. Но един нов телескоп има потенциала да насърчи учениите в това търсене.

Ако проектът се окаже успешен, той ще разшири границите на нашето търсене на обитаеми светове в галактиката. Известно е, че Земята притежава „перфектния“ размер и е на „оптималното“ разстояние от Слънцето, което ѝ позволява да поддържа вода и живот. Но дали подобно място съществува някъде другаде?

Преодоляване на шума

Д-р Нуно Сантош, водещ португалски астрофизик и един от водещите фигури в изследването на екзопланетите в Европа, ръководи екип изследователи, който разработва нови инструменти за наблюдение. С тяхната помощ те се надяват да преодолеят смущенията, причинявани от далечните „слънца”.

Проблемът, с който се сблъскват учените, е генерацията на „шум“ от звезди, подобни на нашето Слънце.

Динамичната плазма и променящите се магнитни полета на повърхността им създават множество явления в звездната атмосфера, включително тъмни петна и области, известни като „гранулация”, наподобяващи на кипяща течност. Тези явления замъгляват слабите сигнали, които биха могли да индикират преминаването на планета пред звездата.

„Ако погледнете повърхността на Слънцето, тя изглежда като кипящ съд с вода, изпъстрен с различни по-ярки и по-тъмни петна”, коментира Сантош. „Основен проблем е, че в действителност нямаме ясни методи за диагностициране на този шум, произлизащ от звездата.”

Сантош и неговият екип, разположени в Института по астрофизика и космически науки в Португалия, изграждат нов телескоп, наречен PoET (Paranal Solar Espresso Telescope), като част от инициатива, финансирана от ЕС, наречена FIERCE, която продължава до септември 2027 г.

Този компактен инструмент, с диаметър от 60 сантиметра, ще бъде разположен в Чили, където ще работи успоредно с „Много голям телескоп” (VLT) на Европейската южна обсерватория, разположен в планините на пустинята Атакама.

Вместо да наблюдава планети около далечни звезди, PoET ще се фокусира върху нашето Слънце, анализирайки шума, генериран от гранулацията и свързаните с нея процеси.

Слънчевият телескоп ще бъде свързан с друг инструмент за изследване на космоса, разположен в Чили, наречен ESPRESSO (Echelle SPectrograph for Rocky Exoplanets and Stable Spectroscopic Observations), който е специално проектиран да разделя светлината от звездите на различни цветове и да изследва планетите, обикалящи около далечни звезди.

„Като свързваме ESPRESSO с наблюденията на нашето Слънце, се надяваме да разберем как точно функционира то в различните си региони,” заявява Сантош.

Така ще получим подробен спектър на химичните елементи, идващи от Слънцето, който ще покаже как те се променят в зависимост от промените на повърхността му. Тези открития в крайна сметка ще помогнат на астрономите да филтрират шума при наблюденията на други звезди, подобни на Слънцето, улеснявайки откритията на отдалечени планети, подобни на Земята.

Подготовка за мисията PLATO

Планира се наблюденията с PoET да стартират до края на 2025 г. и да продължат три години. Телескопът ще използва оптична конфигурация, която блокира всичката светлина, освен тази от изследваните области на Слънцето.

PoET ще извършва дневни наблюдения с ESPRESSO, който ще бъде управляван дистанционно от Сантош от Порто. През нощта ESPRESSO ще се връща към основната си роля, свързана с работата на Много голям телескоп (VLT).

Тази предподготовка е от особено значение, тъй като Европейската космическа агенция (ESA) се подготвя за мисията PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars), която трябва да започне през 2026 г.

Космическият телескоп PLATO ще използва 26 камери, за да търси планети, обикалящи около милиони звезди, с акцент върху светове, подобни на Земята, разположени около звезди, подобни на Слънцето. Неговите инструменти ще измерват радиуса на всяка планета, което ще помогне на учените да определят плътността и състава ѝ — дори на разстояния от хиляди светлинни години.

Намаляването на звездния „шум“ с помощта на PoET ще бъде критичен фактор за извършването на прецизни измервания от страна на PLATO. „Трябва да намерим начин да се освободим от този шум, за да можем да реализираме напълно потенциала на данните от предстоящата мисия PLATO,” обяснява Сантош.

„Надяваме се и очакваме, че PoET ще ни предостави достатъчно знания, за да сведем шумовите нива до необходимото значение.”

По-смело напред

Проектите FIERCE и PoET са възможни благодарение на подкрепата от Европейския научноизследователски съвет (ЕНС). „Без ЕНС нямаше да можем да осъществим това”, казва Сантош.

Работата на неговия екип осигурява на Европа ключова роля в глобалното търсене на обитаеми светове, а като мисии като PLATO обещават вълнуващи нови открития.

Ако всичко протече по план, PoET може да предостави първоначални резултати до средата на 2026 г., които ще бъдат ценен ресурс за PLATO след изстрелването му.

В бъдеще мисии като Обсерваторията за обитаеми светове на НАСА (планирана след 2040 г.) и следващият голям европейски телескоп, който трябва да бъде завършен около 2030 г., ще се опитат да заснемат директно някои от потенциално обитаемите планети, открити от PLATO, и да търсят следи от живот.

Но преди всичко това, астрономите трябва да идентифицират колко такива светове съществуват и къде точно се намират. „Търсенето на планети, подобни на Земята, които обикалят около други слънца, представлява един от ключовите въпроси, на които се опитваме да намерим отговор,” споделя Сантош.

Телескопи като PoET и PLATO ще разширят границите на възможното в нашето космическо търсене. Напредъкът, постигнат чрез тях, ще подобри нашето разбиране за Вселената, разкривайки нови тайни в нашата галактика и възможността за живот далеч от нашата Земя.

Изследванията, описани в тази статия, са финансирани от програмата „Хоризонт” на ЕС. Възгледите на интервюираните не отразяват непременно позицията на Европейската комисия. Статията е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС, посветено на изследванията и иновациите.