Možná neexistuje způsob, jak zjistit, zda obyvatelné planety obíhají kolem Proximy Centauri… Zatím!
Naším nejbližším hvězdným sousedem je Proxima Centauri, hvězda typu M (červený trpaslík), která se nachází ve vzdálenosti více než 4,24 světelných let (součást trinárního systému Alpha Centauri). V roce 2016 byla astronomická komunita ohromena zjištěním, že an Planeta podobná Zemi obíhá v cirkumsoláru této hvězdy obyvatelná zóna (HZ). Kromě toho, že je Proxima b nejbližší exoplanetou Zemi, byla po určitou dobu považována také za nejslibnější místo pro hledání mimozemského života.
Bohužel, vědecká komunita byla rozdělena na to, zda by život na této planetě vůbec mohl být možný. Všechny tyto studie naznačují, že na tuto otázku nelze odpovědět, dokud astronomové nepopíší atmosféru Proximy b, ideálně jejím pozorováním, když prochází před (aka. tranzitem) její hostitelské hvězdy. Ale v novém Studie podporovaná NASA , tým vedený astrofyziky z University of Chicago zjistil, že je to nepravděpodobná možnost.
Studie, která popisuje jejich zjištění, která se brzy objeví v Hranice v astronomii a vesmírných vědách , vedl Emily A. Gilbertová , postgraduální student katedry astronomie a astrofyziky Chicagské univerzity. Připojili se k ní badatelé z Adlerovo planetárium , Centrum pro vesmírnou vědu a technologii (University of Maryland) a Laboratoř exoplanet a hvězdné astrofyziky v Goddardově centru kosmických letů NASA.
TOI 1338 b je cirkumbinární planeta obíhající kolem svých dvou hvězd. Byl objeven TESS. Poděkování: Goddard Space Flight Center NASA/Chris Smith
Lidé odpovědní za objev byli Guillem Anglada-Escudé a tým astronomů z Bledě červená tečka kampaň. Za použití High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) spektrograf na ESO 3,6metrový dalekohled na observatoři ESO La Silla tým potvrdil přítomnost Proximy b pomocí metody známé jako Dopplerova spektroskopie (aka. Metoda radiální rychlosti ).
Tato metoda spočívá v pozorování spekter hvězd pro známky „kolísání“, kdy se hvězda přibližuje a vzdaluje od Země. To je způsobeno gravitačním vlivem planet obíhajících kolem hvězdy, jehož rozsah se používá k odvození hmotnosti planet. V případě Proximy b astronomové získali minimální odhad hmotnosti 1,24 a maximální odhad 2,06 hmotnosti Země.
Jeho přítomnost byla znovu potvrzena v roce 2020 pomocí ESO Velmi velký dalekohled (VLT) a jeho Echelle spektrograf pro skalní exoplanet a stabilní spektroskopická pozorování (ESPRESSO) přístroj – nástupce spektrografu HARPS. Zatímco většina exoplanet byla dosud detekována pomocí Tranzitní metoda (aka. Transit Photometry), to bylo považováno za nepraktické pro hvězdu jako Proxima Centauri, což je nízká hmotnost a méně jasná hvězda typu M (červený trpaslík).
Jak ale Gilbert a její kolegové ve své studii naznačují, nezabránilo to mnoha týmům astronomických výzkumů ve snaze odhalit planety procházející před Proximou Centauri. Například. Prof. Kipping a jeho kolegové z univerzity Laboratoř Cool Worlds na Kolumbijské univerzitě pozorovali Proximu Centauri po dobu 43,5 dne mezi 2014-15 pomocí Kanadské vesmírné agentury Mikrovariabilita a oscilace hvězd (MOST) satelit.
Umělecké ztvárnění družice Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Poděkování: Goddard Space Flight Center NASA
V roce 2016 dva výzkumné týmy nezávisle na sobě pozorovaly Proximu Centauri na známky tranzitů pomocí Observatoř Las Campanas v Chile a Dalekohled pro průzkum jasných hvězd na stanici Zhongshan v Antarktidě. Oba průzkumy nalezly důkazy o možných tranzitech, ale nebyly schopny je potvrdit. V letech 2018-19 vydal mezinárodní tým dvoudílnou studii týkající se stovek pozorování provedených v letech 2006 až 2017 z observatoří po celé Zemi. V obou originál a navazující studium autoři uvedli, že nebyly pozorovány žádné tranzity.
V zájmu své studie se Gilbert a její tým spoléhali na data shromážděná společností Satelit pro průzkum tranzitujících exoplanet (TESS), nástupce Keplerův vesmírný dalekohled . Pomocí nové sady algoritmů tým zkoumal dvě pozorovací kampaně TESS vyrobené z Proxima Centauri – od 23. dubna do 18. června 2019 a od 29. dubna do 26. května 2021 – na známky tranzitu Proximy b.
Zahrnuli také algoritmus, který modeloval hvězdnou aktivitu Proximy Centauri, která vysílá záblesky bílého světla 2 až 3krát denně nebo více (některé z nich jsou velmi silný ). Ve skutečnosti v a studie 2016 spoluautorem Davida Kippinga bylo navrženo, že erupce by mohly tak dominovat Proximě Centauri, že pozorování její světelné křivky v časových řadách lze primárně považovat za superpozici mnoha erupcí. Jak Gilbert a její kolegové ve své studii uvádějí, hledání signálů planetárních tranzitů u Proximy Centauri vždy činilo velmi obtížné:
„Tato úroveň aktivity může zkomplikovat hledání tranzitujících exoplanet kvůli dodatečnému šumu v datech. Typickou metodou, jak se vypořádat s velkými světlicemi, je jejich identifikace a jejich odstranění pomocí algoritmů detekce světlic nebo jednoduchého sigma-clippingu.
„Zde volíme jiný přístup, identifikujeme vzplanutí pomocí vlastního algoritmu, modelujeme vzplanutí pomocí šablony, odečteme tyto vzplanutí od dat a poté provedeme vyhledávání tranzitu. Poté vstříkneme tranzity do světelné křivky, abychom otestovali naši citlivost na tranzitující planety.“
Hvězdné erupce by mohly ohrozit život na planetách červených trpaslíků. Poděkování: NASA/ESA/D. Hráč (STScI)
Někdo by si mohl položit otázku, proč astronomové vytrvale hledají tranzity? Odpověď je jednoduchá: pokud by Proxima b procházela před svým sluncem, astronomové by mohli získat transmisní spektroskopii ze světla procházejícího její atmosférou. To by jim umožnilo rozeznat přítomnost chemických signatur a omezit složení atmosféry planety, včetně potenciálních biomarkerů.
Tým použil dva různé algoritmy hledání planet k detekci signálů planetárního tranzitu v datech TESS jako další krok. Nejprve použili Tranzitní nejmenší čtverce (TLS) vyvinuté Michaelem Hippkem a René Hellerem (Sonneberg Observatory a Max Planck Institute for Solar System Research). Za druhé, zaměstnávali Kvaziperiodické automatické vyhledávání tranzitu (QATS) od Hubbleova kolegy Joshua A. Cartera a Erica Agola – z Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) a University of Washington.
Gilbert a její tým však v datech stále nenašli žádné známky tranzitů. Pro jistotu vložili do dat TESS syntetické signály tranzitující planety, aby určili, za jakých okolností lze tranzitující planetu detekovat. Z toho zjistili, že exoplanety obíhající kolem HZ Proximy Centauri by musely měřit méně než 0,4 až 0,5 poloměru Země (podobně jako Mars), aby byly detekovatelné. To vylučuje Proximu b, která měří mezi 0,68 a 2,5 zemského poloměru.
To je pro výzkumníky exoplanet zklamáním, protože potvrzuje, že jediný způsob, jak můžeme charakterizovat Proximu b, je vyslat tam skutečnou misi. V tomto ohledu jsou projekty jako např Průlomový Starshot a další koncepty „lehké plachty“ by se musely uskutečnit, než by vědci mohli určit, zda je naše nejbližší exoplaneta vhodná pro život. V blízké budoucnosti však může být také možné přímo zobrazit Proximu b pomocí dalekohledů nové generace.
Umělcův dojem současného tranzitu tří planet před Kepler-11, jak jej pozorovala kosmická loď Kepler NASA 26. srpnačt, 2010. Poděkování: NASA/Tim Pyle
To zahrnuje Vesmírný dalekohled Jamese Webba , jehož spuštění je naplánováno na 18. prosince, a Římský vesmírný dalekohled Nancy Grace , která bude následovat v roce 2027. Pozemní observatoře jako ESO’s Extrémně velký dalekohled (ELT) a Carnegie Institute of Science Obří Magellanův dalekohled (GMT) bude také schopen provádět přímé zobrazovací studie pomocí svých velkých zrcadel, spektrografů, koronografů a adaptivní optiky.
Tyto a další observatoře budou také těžit z technik strojového učení nové generace (jako je ta, kterou vyvinula Gilbert a její kolegové). Účtování úrovně hvězdné aktivity umožní astronomům dráždit podpisy exoplanet od veškerého šumu pozadí s větší přesností. Jak ve své studii uzavírají:
'S probíhající misí TESS i plánovanými misemi jako Talíř Tato technika, která poskytuje dlouhou základní linii, vysoce přesná pozorování, může být extrémně cenná pro detekci malých planet obíhajících kolem aktivních hostitelských hvězd. V blízkosti je mnoho aktivních hvězd s nízkou hmotností a metody, které jsme zde představili, by mohly výrazně zlepšit naši citlivost na malé planety, které těmito hvězdami procházejí.“
S těmito nástroji, přístroji a observatořemi, které mají k dispozici, astronomové očekávají značné rozšíření katalogu exoplanet ( 4 569 potvrzeno a počítání!) v nadcházejících letech a také urychlit přechod k charakterizaci exoplanet. V tu chvíli budou konečně zodpovězeny některé z nejnaléhavějších otázek (například „jsme ve vesmíru sami?“).
Další čtení: arXiv
