Nowa misja będzie poszukiwać nadających się do zamieszkania planet w Alpha Centauri

Alfa Centauri to nasz najbliższy gwiezdny sąsiad, układ podwójny gwiazd znajdujący się zaledwie 4376 lat świetlnych stąd. Pomimo jego bliskości, powtarzane badania astronomiczne nie znalazły rozstrzygających dowodów na istnienie egzoplanet w tym układzie. Częściowym problemem jest to, że system składa się z dwóch gwiazd krążących wokół siebie, co bardzo utrudnia wykrywanie egzoplanet dwoma najbardziej powszechnymi metodami. W 2019 roku firma Breakthrough Initiatives ogłosiła, że ​​wspiera nowy projekt mający na celu znalezienie sąsiednich egzoplanet — Orbit Locus Interferometric Monitoring Telescope of our Astronomical Neighborhood (TOLIMAN, od starożytnej nazwy gwiazdy w języku arabskim).

Ta niedroga koncepcja misji została zaprojektowana przez zespół z University of Sydney w Australii i ma na celu poszukiwanie potencjalnie nadających się do zamieszkania egzoplanet w układzie Alfa Centauri przy użyciu metody astrometrycznej. Polega to na obserwowaniu pozornej pozycji gwiazdy na niebie w poszukiwaniu oznak wstrząsów, które wskazywałyby, że działają na nią siły grawitacyjne (takie jak planety). Uniwersytet w Sydney podpisał niedawno umowę z EnduroSat, wiodącym dostawcą mikrosatelitów i usług kosmicznych, na dostarczenie systemu dostarczania i mikrosatelity zaprojektowanego specjalnie do wspierania misji podczas jej wystrzeliwania.

Alfa Centauri składa się z głównej gwiazdy typu G (podobnej do naszego Słońca) i drugorzędnej gwiazdy typu K (pomarańczowego karła). Ze względu na jego binarny charakter bardzo trudno było dostrzec możliwe sygnały z tego układu, które mogą być wynikiem obecności egzoplanet. Obejmuje to metodę tranzytową, w której astronomowie monitorują gwiazdy pod kątem okresowych spadków jasności, które mogą wskazywać na planety przechodzące przed gwiazdą (tranzytujące) względem obserwatora. Ale ponieważ gwiazdy również dokonują tranzytów, spadki jasności są bardzo powszechne.

Podobnie sposób, w jaki gwiazdy krążą wokół siebie, ma duży wpływ na ich ruch w przód iw tył (znany również jako prędkość radialna). To sprawia, że ​​bardzo trudno jest wykryć planety, które mogą krążyć wokół nich, jak pokazuje wpływ grawitacji na ruch gwiazdy (metoda prędkości radialnej). Jednak ta sama metoda potwierdziła istnienie skalistej planety (Proxima b) krążącej w ekosferze Proximy Centauri w 2016 roku. Od tego czasu znaleziono jeszcze dwie, w tym skalistą planetę wielkości Marsa wewnątrz i zewnętrznego gazowego olbrzyma (prawdopodobnie z epizodami).

Do tej pory astronomowie zgłosili kilka możliwych sygnałów z Alpha Centauri. Pierwszy miał miejsce w 2012 r., kiedy astronomowie zgłosili sygnał RV z Alpha Centauri B, który został przypisany do planety (Alpha Centauri Bb), ale okazał się fałszywie pozytywny w 2015 r. Możliwy tranzyt planetarny został ogłoszony w 2013 r., ale był również zgłoszone Jest bardzo blisko podstawowej sytuacji podtrzymywania życia. W 2021 roku wokół Alpha Centauri A wykryto kandydata na planetę o nazwie Candidate 1 (C1) za pomocą bezpośredniego obrazowania termicznego, ale pozostaje to niepotwierdzone.

Dla Petera Tuthilla, profesora fizyki w Sydney Institute of Astronomy (SIfA) i głównego naukowca misji Toleman, trudne zadanie potwierdzenia obecności planet wokół Alfa Centauri A i B jest bardzo kuszące. Jak powiedział w niedawnym komunikacie prasowym Uniwersytetu w Sydney:

„To jest bardzo blisko domu. Astronomowie odkryli tysiące egzoplanet poza naszym Układem Słonecznym, ale większość z nich jest oddalona o tysiące lat świetlnych i poza naszym zasięgiem. Nowoczesna technologia satelitarna pozwoli nam zbadać nasze własne podwórko niebieskie i być może położyć podstawy dla przyszłych misji proroczych, które obejmują przestrzenie międzygwiezdne.” System Centauri.

Jak odkryliśmy w poprzednim artykule, koncepcja Tolemana została po raz pierwszy zaproponowana przez Tuthilla i współpracowników z SIfA podczas konferencji Astronomical Telescopes + Instrumentation Conference w Austin w Teksasie w 2018 roku. Zamiast skupiać światło w zogniskowaną wiązkę, jak w konwencjonalnych teleskopach, TOLIMAN polega na dyfrakcyjnym wzorze źrenicy-zwierciadła, który rozprasza światło gwiazdy w skomplikowany wzór kwiatowy, co pozwala na bardzo dokładne pomiary ruchu gwiazdy. Wszelkie oznaki egzoplanet można następnie śledzić za pomocą potężniejszych instrumentów, które nie są przeznaczone wyłącznie do obserwacji Alfa Centauri.

„Wszelkie egzoplanety, które znajdziemy blisko Ziemi, można śledzić za pomocą innych instrumentów, co daje doskonałe perspektywy wykrywania i analizowania atmosfer, chemii powierzchni, a nawet biosferycznych odcisków palców – tymczasowych oznak życia” – powiedział Tuthill. Te dalsze badania dotyczą teleskopów, takich jak James Webb, oraz instrumentów nowej generacji, takich jak Nancy Grace Roman Space Telescope (RST), którego wystrzelenie zaplanowano na 2027 r. Alfa Centauri będzie również prawdopodobnie popularnym celem dla wielu z 30- metrowych teleskopów naziemnych, które zostaną uruchomione w ramach niniejszej Umowy.

Uruchomienie tego teleskopu będzie trudne, ponieważ wymaga ograniczonej objętości (12 litrów), która może utrzymać stabilność termiczną i mechaniczną. W tym celu Uniwersytet w Sydney zlecił EnduroSat dostarczenie małego, zbudowanego na zamówienie satelity jako systemu dostarczania. Ich konstrukcja MicroSat może pobierać dane z prędkością ponad 125 megabitów na sekundę (Mb/s), co ma kluczowe znaczenie dla misji ciągłego monitorowania, w której będzie pobieranych wiele danych. Jak zauważa Raycho Raychev, założyciel i dyrektor generalny EnduroSat:

„Jesteśmy wyjątkowo dumni z naszego partnerstwa w tej misji. Wyzwania są ogromne i doprowadzą nasze wysiłki inżynieryjne do skrajności. Misja jest pierwszym tego rodzaju przedsięwzięciem eksploracyjnym i pomoże otworzyć drzwi kosztownym misjom astronomicznym”.

Ten najnowszy projekt jest jednym z kilku wspieranych przez Breakthrough Initiatives, który już wywiera wpływ dzięki Breakthrough Listen Advanced Project — największemu jak dotąd programowi poświęconemu poszukiwaniu pozaziemskiej inteligencji (SETI). Projekt TOLIMAN dobrze wpisuje się również w Breakthrough Starshot, proponowaną misję międzygwiezdną, która wykorzystałaby postęp w miniaturyzacji, zaawansowanych materiałach i ukierunkowanym napędzie energetycznym, aby wysłać nanopojazd do Alpha Centauri w ciągu jednego życia (20 lat).

Odkrycie sąsiednich planet prawdopodobnie znacznie przyczyniłoby się do zainspirowania misji międzygwiezdnych w celu zbadania układu z bliska. powiedział dr S. Pete Worden, były dyrektor NASA Ames Research Center (2006-2015) i dyrektor wykonawczy Breakthrough Initiatives: „To bardzo ekscytujące widzieć, jak ten program ożywa. A dzięki tym partnerstwom możemy stworzyć nowy rodzaj misji astronomicznej i prawdziwy postęp w zrozumieniu sąsiednich układów planetarnych.