Астрономы сообщают, что поиск внеземной жизни требует нового космического телескопа. И нам нужно добиться прямых изображений отдалённых миров

Если NASA хочет серьёзно заняться поисками жизни далеко за пределами Земле, говорят учёные, то космическое агентство должно запустить новый большой телескоп в космос, способный захватывать изображения планет вне нашей Солнечной системы. Пока такой технологии нет. Но астрономы считают, что лучше найти другую Землю, в которой могут существовать биологические организмы.

Эта миссия – высшая рекомендация в новом докладе, составленном членами Национальных академий наук, инженерии и медицины. Академия поручила Конгрессу разработать наилучшую стратегию изучения экзопланет и миров, находящихся за пределами Солнечной системы. После сбора информации от экспертов в этой области Национальные академии представили семь рекомендаций, и телескоп – в вершине списка.

Происхождение

Это желательный запрос, учитывая суровые реалии, с которыми сталкивается NASA, пытаясь построить новую большую космическую обсерваторию, Космический телескоп Джеймса Вебба (JWST). Изначально предполагалось, что на него потратят миллиард долларов и запустят в 2007 году. В июне прошлого года NASA призналось, что весь проект стоит 9,66 миллиардов долларов, а телескоп не запустят до 2021 года. И тип телескопа, который рекомендуют в этом отчёте, требует новых технологий, которые ещё не протестированы в космосе. Это может сделать его ещё более сложным и дорогим, чем JWST.

Однако при написании этого отчёта авторы не задумывались о возможных финансовых ограничениях. «Мы специально не учитывали затраты и другие подобные вещи», – сказал Скотт Гауди, профессор астрономии в Университете штата Огайо, один из авторов отчёта, который также работает над концепцией миссии для космического телескопа HabEx. «Это просто консенсус, будто сообщество экзопланет, – это самые важные вещи, которые нужно сделать, чтобы ответить на поставленные нами научные задачи».

Передача космического телескопа Джеймса Вебба

Цели относительно просты. Первая повестка дня, о которой говорится в докладе, заключается в том, что нам необходимо понять, как формируются планеты. Когда звезды рождаются, они обычно образуют закрученный диск газа и пыли, а затем отдельные планеты в этом диске. Итак, как эти диски переходят от простого газа к полноценным планетам?

Вторая цель – это то, что хочтят узнать большинство людей на ланете Земля: есть ли другие планеты, подобные Земле, на котрых есть жизнь? Вот почему новый телескоп настолько важен. Прямые изображения планет могли бы рассказать нам многое о том, как они выглядят и что находится в их атмосферах. Газ, который окружает планету, может содержать важные сведения о том, что находится на поверхности. Например, газы, связанные с жизнью, такие как кислород и метан, были бы безусловным признаком того, что где-то далеко живут биологические организмы. «Мы могли бы провести перепись атмосферного состава земноподобных планет», – говорит Лаура Крейдберг, астроном экзопланет в Гарвардском университете.

Есть ли другие планеты, пригодные для жизни?

Сегодня астрономы находят экзопланеты через умные, но непрямые методы. Возможно, наиболее распространённым способом изучения далёких миров является наблюдение за тем, как они проходят перед своими родительскими звёздами – так называемый транзит. Эти переходы слегка перекрывают свет от звезды, вызывая кратковременную яркую вспышку, которую можно измерить с Земли. Космический корабль NASA TESS, находящийся на орбите Земли, ищет планеты именно так, как и будущий космический телескоп Джеймса Вебба.

Другой метод – наблюдать, как гравитация планеты влияет на звезду-хозяина. Даже если они маленькие, планеты могут заставить звёзды слегка колебаться – это признак их присутствия.

Однако прямое изображение экзопланеты –монументальная задача, особенно тех, которые схожи с размером Земли. Эти планеты очень близки к их родительским звездам и заглушаются соседним звёздным светом. Например, отдалённая, потенциально подобная Земле планета примерно в 10 миллиардов раз слабее, чем звезда, на которой она вращается вокруг. Поэтому, чтобы напрямую имитировать эти планеты, ученым нужно будет оборудовать будущие космические телескопы специальными инструментами, которые блокируют или уменьшают свет звезды.

К счастью, астрономы уже поработали над этим. Одна концепция называется коронографом – оптическим инструментом, который может быть прикреплён к телескопам для подавления света от звезды зеркалами, что облегчает просмотр планет, которые скрываются поблизости. Телескопы на Земле и в космосе были снабжены коронографами, чтобы помочь исследовать Солнце, но такой высококонтрастный инструмент ещё не полностью протестирован в космосе. В настоящее время NASA планирует впервые продемонстрировать эту технологию на одном из своих предстоящих космических телескопов, WFIRST – это настоятельно рекомендуют Национальные академии.

Однако, помимо коронографа, есть ещё один вариант. Астрономы стремились попробовать «зонт». Это большая цветочная структура, которая вылетает перед телескопом, выбрасывая тень и блокируя свет от звезды. «Ни один звёздный свет не попадает в телескоп, а свет с планеты – да», – говорит Гауди.

Эта технология крайне сложна

Проблема в том, что эта технология довольно сложная. «Зонт» должен вылетать примерно на 100 000 километров от телескопа в космос, чтобы правильно блокировать свет от далёкой звезды. И, подобно коронографу, он пока не является полностью готовой технологией. Кроме того, многие из предложенных телескопов, которые астрономы хпланируют построить для прямого изображения с экзопланет, были бы огромными и неподъёмными. Например, одна концепция, изучаемая на данный момент, называемая LUVOIR: её зеркала намного большее, чем у JWST.

Любые проекты с формированием телескопов будут стоить миллиарды долларов, что может быть не под силу Конгрессу, учитывая задержки и перерасход средств JWST. Тем временем администрация Трампа уже предложила отменить телескоп WFIRST, сославшись на перерасход средств по проекту. Но астрономы экзопланет настроены оптимистичны и говорят, что однажды смогут создать крупный проект такого рода.

– Я думаю, что это амбициозная, но достижимая цель, по сравнению с тем, что мы уже сделали, например, приземлением первого человека на Луну, – говорит Крейдберг. – Это то, что в наших руках.

Гауди также понимает проблемы, связанные с получением подобного. Но доклад был просто предназначен для того, чтобы отразить надежды сообщества экзопланет. Вскоре ученые соберутся, чтобы определить приоритеты, какие миссии NASA должно финансировать в рамках декадального опроса. В этом докладе будут рассмотрены финансовые реалии, рекомендующие, какие миссии следует проводить.

Но Гауди надеется, что законодатели смогут понять значение этой амбициозной миссии:

– Эти миссии не берутся с точки зрения наших финансовых возможностей, — говорит он. – Это просто то, что мы должны сделать. Мы считаем, что настало время взять и сделать это сейчас, и тогда мы сможем ответить на этот очень глубокий вопрос в следующем поколении