Vil Webb-teleskopet kunne registrere livstegn ved nærliggende eksoplaneter?

Kunstnerens koncept om James Webb-rumteleskopet, som det vil se ud, når det først er lanceret til Jorden-kredsløb i 2021. Vil du se, hvordan det aktuelle teleskop ser ud nu? Se bunden af ​​dette indlæg. Billede via Northrop Grumman / JWST.

Kun 39 lysår fra Jorden - lige ved siden af, kosmisk set - er der et solsystem med syv jordstørrede stenede planeter. Systemet kaldes TRAPPIST-1. Alle de syv planeter er spændende, og tre af dem går i deres stjernes beboelige zone, hvor temperaturer kunne give mulighed for flydende vand på dem.

Disse verdener har været genstand for meget undersøgelse i de sidste par år, men der er grænser for, hvad nuværende teleskoper kan lære mere om dem. Derudover har der været en debat om, hvorvidt James Webb-rumteleskopet - Hubbles efterfølger, der er planlagt til lancering i marts 2021 - vil være kraftfuld nok til at registrere livstegn i afstand fra disse jordstørrede planeter, hvis der faktisk findes livstegn. der. Men nu siger en ny undersøgelse, ja, Webb vil være i stand til at analysere deres atmosfærer for biosignaturer. Desuden siger undersøgelsen, at denne analyse kunne udføres på kun et år, selvom skyer i planeternes atmosfærer muligvis kan udgøre et problem.

Den nye artikel blev først offentliggjort den 21. juni 2019 i The Astronomical Journal, og undersøgelsen blev ledet af Jacob Lustig-Yaeger, en astronomistudent ved University of Washington.

Ifølge Lustig-Yaeger:

Webb-teleskopet er bygget, og vi har en idé om, hvordan det fungerer. Vi brugte computermodellering til at bestemme den mest effektive måde at bruge teleskopet til at besvare det mest basale spørgsmål, vi gerne vil stille, hvilket er: Er der endda atmosfærer på disse planeter, eller ikke?

Kunstnerens koncept af de 7 jordstørrede eksoplaneter i TRAPPIST-1 planetarisk system. Billede via R. Hurt / T. Pyle / NASA / JPL-Caltech / Wosu.

Alle syv af de kendte planeter i TRAPPIST-1-systemet er stenede og af samme størrelse som Jorden. De går alle i nærheden af ​​deres stjerne, men da stjernen er en rød dværg og køligere end solen, betyder det, at tre af planeterne stadig befinder sig i stjernens beboelige zone, hvor temperaturer kunne gøre det muligt at flydende vand afhængig af andre faktorer som f.eks. type atmosfære. Det forventes, at de fleste eller alle planeter har atmosfærer, men det er ikke kendt med sikkerhed endnu. Webb-teleskopet vil være i stand til at bekræfte det og analysere de atmosfærer for mulige biosignaturer, gasser som ilt eller metan, der kan indikere liv på overfladerne. Ifølge Lustig-Yaeger:

Der er et stort spørgsmål i marken lige nu, om disse planeter endda har atmosfærer, især de inderste planeter. Når vi først har bekræftet, at der er atmosfærer, hvad kan vi så lære om hver planetens atmosfære, molekylerne, der udgør den?

Undersøgelsen antyder, at Webb-teleskopet skal være i stand til at opdage og analysere enhver atmosfære relativt hurtigt, om et år eller deromkring. Da planeterne alle er tæt på deres stjerne, betyder det, at deres transittider - den tid, det tager for en planet at krydse foran sin stjerne fra vores synspunkt - er relativt korte. Webb skal være i stand til at bekræfte atmosfærerne (eller ikke) i 10 transits eller mindre.

Kunstnerens koncept af TRAPPIST-1e, som forskere mener, har den bedste chance for at have en beboelig atmosfære og et hav som Jorden. Billede via NOAA / Inverse.

Dette afhænger dog også af, om disse atmosfærer har skyer. Hvis en planet havde en tyk overskyet atmosfære som Venus, kunne det tage op til 30 transitter for at bekræfte det. Så Webb-teleskopet kunne stadig gøre det, det ville bare tage længere tid, sagde Lustig-Yaeger:

Men det er stadig et opnåeligt mål. Det betyder, at selv i tilfælde af realistiske skyer i høj højde, vil James Webb-teleskopet stadig være i stand til at registrere tilstedeværelsen af ​​atmosfærer, som før vores papir ikke var kendt.

James Webb-rumteleskopets evne til at detektere atmosfærerne fra mindre klippestrupper er spændende, da andre teleskoper endnu ikke har været i stand til det. Det er meget lettere med gasgigantplaneter som Jupiter, men vanskelige med mindre planeter, når de er så langt væk.

En anden mulighed er, at Webb finder bevis på vand, at planeterne mistede, da systemet var meget yngre, og stjernen var meget varmere. I sådanne tilfælde kan en atmosfære indeholde abiotisk ilt - ikke skabt af livet - der kan være et falskt positivt signal om aktiv biologi. Forskere bliver nødt til at bestemme, om iltet er biotisk eller abiotisk.

Kunstnerens koncept af overfladen af ​​TRAPPIST-1f. Billede via Inverse.

James Webb-rumteleskopet vil være uvurderligt til at studere klippefilter som Jorden, siger astronomer, og mange flere af disse stenede verdener opdages hele tiden i det store rum i vores Mælkevejen. Det anslås, at der kun er milliarder af sådanne verdener i vores galakse alene, og Webb kan muligvis give det første overbevisende bevis for liv på en (eller flere) af dem. Selvom det ikke gør det, hjælper det dog med at revolutionere vores forståelse af disse planeter. Som bemærket af astronomidoktorand Andrew Lincowski:

Ved at gøre denne undersøgelse har vi set på: Hvad er de bedst mulige scenarier for James Webb-rumteleskopet? Hvad vil den kunne gøre? Fordi der bestemt vil være flere jordstørrede planeter fundet, før de lanceres i 2021.

TRAPPIST-1-planetarsystemet er unikt blandt de systemer, der hidtil er kendt, med syv eksoplaneter i jorden. Kunne nogen af ​​dem få liv? De er ideelle kandidater til videre undersøgelse af Webb, som muligvis kan hjælpe med at besvare det spændende spørgsmål i den relativt nær fremtid. Som Lustig-Yaeger tilføjede:

I teorien er det svært at forestille sig et planetarisk system, der er bedre egnet til James Webb end TRAPPIST-1.

Den 28. august 2019 meddelte NASA, at de to halvdele af James Webb-rumteleskopet nu er blevet tilsluttet med succes. Teleskopet samles på Northrop Grummans faciliteter i Redondo Beach, Californien. Læs mere.

Nederste linje: For første gang vil forskere kunne studere atmosfærerne i de syv jordstørrede eksoplaneter i TRAPPIST-1-systemet ved hjælp af James Webb-rumteleskopet, Hubbles efterfølger, som skulle lanceres i 2021.

Kilde: Detekterbarheden og karakteriseringen af ​​TRAPPIST-1-exoplanet-atmosfærerne med JWST

Via UW News