Nova metoda sa Zemlje traži egzoplanete nalik Zemlji

Pronaći planet nalik Zemlji oko zvijezde slične Suncu jedan je od najambicioznijih ciljeva suvremene astronomije. Još je teže u njegovoj atmosferi razaznati tragove koji bi mogli upućivati na nastanjive uvjete, poput kisika ili vode. Problem je gotovo brutalan u svojoj jednostavnosti: takvi su svjetovi u vidljivoj svjetlosti oko 10 milijardi puta slabiji od zvijezda oko kojih kruže. Zato ih je izravno snimiti iznimno teško. Novo istraživanje sada predlaže drukčiji put, onaj koji spaja tehnologiju u svemiru i snagu najvećih teleskopa na Zemlji.

Astronomi već dugo pokušavaju riješiti isti temeljni problem. Svemirski teleskopi poput Jamesa Webba i budućeg Svemirskog teleskopa Nancy Grace Roman koriste unutarnje koronografe kako bi prigušili svjetlost matične zvijezde, ali ni to još nije dovoljno da se izdvoji slab signal nastanjivog planeta nalik Zemlji. Teleskopi na tlu, s druge strane, imaju golema zrcala i visoku osjetljivost, no njihova opažanja ograničava atmosfera, koja neprestano muti i izobličuje dolaznu svjetlost. Upravo iz tog spoja prednosti i ograničenja proizašla je ideja o hibridnom opservatoriju koji bi povezao takozvani “svemirski zaslon” i najveće teleskope na Zemlji.

Sjena iznad atmosfere

U središtu tog koncepta nalazi se uređaj koji je doslovni zvjezdani zaslon, postavljen u svemiru. Njegova bi zadaća bila zakloniti svjetlost zvijezde i stvoriti duboku sjenu iznad Zemljine atmosfere. U toj sjeni radili bi veliki zemaljski teleskopi, oslanjajući se na svoje goleme promjere zrcala kako bi dobili i osjetljivost i kutnu razlučivost potrebnu za izravno opažanje vrlo slabih, sitnih svjetova uz sjajne zvijezde.

Upravo tu mogućnost analizirala je istraživačka skupina u sklopu NASA-ina koncepta NIAC HOEE.

U radu su analizirali kako bi takav sustav funkcionirao u kombinaciji s trima najvećim teleskopima nove generacije: Europskim iznimno velikim teleskopom (ELT), Tridesetmetarskim teleskopom (TMT) i Divovskim teleskopom Magellan (GMT). U istraživačkom timu bili su i John C. Mather, vodeći istraživač koncepta HOEE i dobitnik Nobelove nagrade, te Michel Mayor, astronom poznat po sudjelovanju u otkriću prvog egzoplaneta oko zvijezde nalik Suncu.

Rezultati pokazuju da bi upravo takav spoj “zaslona” postavljenog u svemiru i velikih zemaljskih teleskopa mogao omogućiti izravno opažanje egzoplaneta nalik Zemlji.

No ni time problem nije potpuno riješen. I kada se svjetlost zvijezde uspješno blokira, ostaje velika prepreka: Zemljina atmosfera. Dok svjetlost prolazi kroz nju, slika se izobličuje i gubi oštrinu, što može ozbiljno otežati opažanje iznimno slabih planeta. Upravo se zato rad detaljno bavi tim ključnim ograničenjem i pokazuje kako bi se takva opažanja mogla provoditi teleskopom ELT unatoč promatranju kroz atmosferu.

Tragovi života u spektru

Presudnu ulogu u toj priči ima prilagodljiva optika ELT-a, sustav koji u stvarnom vremenu ispravlja izobličenja slike nastala prolaskom svjetlosti kroz atmosferu. Bez takve korekcije cijeli bi koncept ostao uglavnom teorijska vježba. S njom, prema rezultatima rada, opažanja mogu postati dovoljno čista ne samo za uočavanje samih planeta nego i za proučavanje njihovih osnovnih obilježja.

Kao dokaz izvedivosti autori navode da bi se u umjerenim vremenskim uvjetima mogla pokazati detektabilnost planeta usporedivih s objektima iz našeg Sunčeva sustava, od Venere do Saturna. Još važnije, isti bi pristup mogao otvoriti put prema traženju ključnih biopotpisa, među njima kisika i vode. Upravo su to kemijski tragovi koji astronomima znače mnogo više od samog otkrića planeta, jer upućuju na uvjete koji bi mogli biti pogodni za život.

Autori ovaj rad vide kao važan korak u razvoju NASA-ina koncepta NIAC HOEE, koji bi s vremenom mogao prerasti u stvarnu svemirsku misiju.

Jedna od najvećih prednosti tog pristupa leži u snazi teleskopa na koje se oslanja. Budući da bi koristio zemaljski teleskop približno šest puta veći od NASA-ina planiranog opservatorija Habitable World, takav bi sustav mogao znatno ubrzati potragu za egzoplanetima nalik Zemlji. To ne znači da je taj problem odjednom riješen, ali pokazuje da bi se potraga za nastanjivim svjetovima ubuduće mogla voditi ne samo iz svemira nego i sa Zemlje.