U nedavno objavljenoj studiji u "Astronomical Journal", tim astronoma sa Sveučilišta u Ohiju istražio je sposobnost novih generacija teleskopa da detektiraju kemijske tragove koji ukazuju na mogući život na deset stjenovitih egzoplaneta. Ovaj rad predstavlja ključan korak u potrazi za potencijalnim izvanzemaljskim životom, fokusirajući se na atmosfere egzoplaneta koje se nalaze u blizini Zemlje.

Istraživanje je pokazalo kako bi ti napredni teleskopi mogli biti izuzetno učinkoviti u detekciji biosignala poput kisika, ugljičnog dioksida, metana i vode na odabranim planetima. Ovi elementi, koji su također prisutni u Zemljinoj atmosferi, ključni su za znanstvene dokaze o postojanju života. Posebno je zanimljivo da bi teleskopi mogli detektirati ugljični dioksid na Proxima Centauri b, dok za drugi planet, GJ 887 b, to ne bi bilo moguće. Iako još uvijek nijedan egzoplanet nije pronađen s uvjetima identičnim ranoj Zemlji, ovo istraživanje sugerira da bi takve 'Super Zemlje' – planete veće od Zemlje, ali manje od Neptuna – mogle biti pogodne mete za buduće istraživačke misije.

Vodeći autor studije, Huihao Zhang, student astronomije na Sveučilištu u Ohiju, i njegovi kolege također su istraživali učinkovitost specijaliziranih instrumenata za slikanje, poput James Webb Space Teleskopa (JWST) i ostalih Izuzetno Velikih Teleskopa (ELT), kao što su Europski Izuzetno Veliki Teleskop, Trideset-Metarski Teleskop i Giant Magellan Teleskop u direktnom snimanju egzoplaneta.

Zhang ističe važnost simulacija koje pružaju grubu ideju o tome što bi ELT teleskopi mogli otkriti, te naglašava obećanja koja ti teleskopi donose u budućnosti. Njegov rad naglašava da nisu svi planeti pogodni za izravno snimanje, ali simulacije pomažu u razumijevanju potencijala ELT teleskopa i obećanja koja oni nude u svemirskim istraživanjima.

Direktno snimanje egzoplaneta uključuje korištenje koronagrafa ili zvjezdane sjenice za blokiranje svjetlosti matične zvijezde, što znanstvenicima omogućava da uhvate slabe slike novih svjetova u orbiti. Međutim, budući da je lociranje planeta ovim načinom teško i vremenski zahtjevno, istraživači su željeli vidjeti koliko bi dobro ELT teleskopi mogli upravljati s tim izazovom. Da bi to testirali, analizirali su sposobnost instrumenata svakog teleskopa da razlikuju univerzalnu pozadinsku buku od planetarne buke koju su ciljali uhvatiti prilikom detekcije biosignala; nazvan omjer signal-buka, što je viši, lakše se može detektirati i analizirati valna duljina planeta.

Rezultati su pokazali da je direktni način snimanja jednog od instrumenata Europskog ELT-a, nazvanog Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, bio učinkovitiji za tri planeta (GJ 887 b, Proxima b i Wolf 1061 c) u razlikovanju prisutnosti metana, ugljičnog dioksida i vode. Njegov instrument High Angular Resolution Monolithic Optical and Near-infrared Integral field spectrograph mogao je detektirati metan, ugljični dioksid, kisik i vodu, ali je zahtijevao znatno više vremena ekspozicije.

Osim toga, budući da su zaključci vezani za instrumente koji će morati promatrati kroz kemijsku maglu Zemljine atmosfere kako bi napredovali u potrazi za kozmičkim životom, uspoređeni su s trenutačnim svemirskim sposobnostima JWST-a, rekao je Zhang.

"Teško je reći jesu li svemirski teleskopi bolji od teleskopa na tlu, jer su različiti," rekao je on. "Imaju različita okruženja, različite lokacije, i njihova promatranja imaju različite utjecaje." 

Ovaj dio istraživanja stavlja naglasak na složenost i izazove koji prate direktno snimanje egzoplaneta, te na različite pristupe i tehnike koje se koriste kako bi se premostile te poteškoće, pri čemu se razmatraju i prednosti i ograničenja različitih vrsta teleskopa.

U ovom slučaju, otkrića su otkrila da iako je GJ 887 b jedan od najpogodnijih ciljeva za direktno snimanje ELT-a zbog svoje lokacije i veličine koja rezultira iznimno visokim omjerom signal-buka, za neke tranzitne planete, poput sustava TRAPPIST-1, tehnike JWST-a za proučavanje planetarnih atmosfera su pogodnije za njihovo detektiranje nego direktno snimanje s ELT teleskopima na Zemlji.

Međutim, budući da je studija pretpostavila konzervativniji pristup podacima, Zhang je istaknuo da stvarna učinkovitost budućih astronomskih alata još uvijek može iznenaditi znanstvenike. I uz suptilne razlike u učinkovitosti, ove moćne tehnologije služe proširenju našeg razumijevanja svemira i namijenjene su da se međusobno dopunjavaju, rekao je Ji Wang, koautor studije i asistent na katedri za astronomiju na Sveučilištu u Ohiju. Upravo zato su studije poput ove, koje procjenjuju ograničenja tih tehnologija, nužne, rekao je on.

"Važnost simulacije, posebno za misije koje koštaju milijarde dolara, ne može se dovoljno naglasiti," rekao je Wang. "Ljudi ne samo da moraju izgraditi hardver, već se također jako trude simulirati učinkovitost i pripremiti se za postizanje tih slavnih rezultata."

Vrlo je vjerojatno da će, budući da ELT-ovi neće biti dovršeni do kraja desetljeća, sljedeći koraci istraživača biti usmjereni na simuliranje koliko dobro budući instrumenti ELT-a mogu istraživati složenosti vlastite planetarne atmosfere i obilne dokaze života na Zemlji.

"Želimo vidjeti do koje mjere možemo proučavati našu atmosferu do najsitnijih detalja i koliko informacija možemo iz nje izvući," rekao je Wang. "Jer ako ne možemo odgovoriti na pitanja o nastanjivosti s Zemljinom atmosferom, tada nećemo moći početi odgovarati na ta pitanja vezana za druge planete."

Ovaj dio istraživanja naglašava kako različiti pristupi i tehnologije imaju svoje prednosti i ograničenja u istraživanju svemira, te kako su simulacije ključne u pripremi za buduća istraživanja i misije. Također podcrtava važnost komplementarnog djelovanja različitih vrsta teleskopa i instrumenata u širenju našeg razumijevanja univerzuma.

Izvor: The Ohio State University