P­o­t­a­n­s­i­y­e­l­ ­o­l­a­r­a­k­ ­y­a­ş­a­n­a­b­i­l­i­r­ ­d­ü­n­y­a­l­a­r­ı­n­ ­W­e­b­b­ ­i­l­e­ ­k­e­ş­f­i­

Dış gezegenler galaksimizde yaygındır ve hatta bazıları yıldızlarının sözde yaşanabilir bölgesinde yörüngede döner. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu bu küçük, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerden birkaçını gözlemlemekle meşguldü ve gökbilimciler artık Webb verilerini analiz etmek için yoğun bir şekilde çalışıyor. Doktorları davet ediyoruz. NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki iki Webb proje bilimcisi olan Knicole Colón ve Christopher Stark, bu diğer dünyaları incelemenin zorlukları hakkında bize daha fazla bilgi vermek için:

“Potansiyel olarak yaşanabilir bir gezegen genellikle, yıldızının ‘yaşanabilir bölgesi’nde yörüngede olan, Dünya’ya benzer büyüklükte bir gezegen olarak tanımlanır; bu, gezegenin yüzeyinde sıvı suyun var olabileceği bir sıcaklığa sahip olabileceği bir konumdur. Dünya gibi küçük, kayalık gezegenler olabilecek ve yaşanabilir bölgede yörüngede dönen yaklaşık 30 gezegen. Bununla birlikte, yaşanabilir bölgede yörüngede dönen bir gezegenin bırakın yerleşimi (yaşamı destekleyebileceğini) bile garanti edemeyiz. Şu anda yaşamı destekliyor). Bu yazının yazıldığı sırada yaşanabilir ve yaşanabilir olduğu bilinen tek bir gezegen vardı: Dünya.

“Webb’in gözlemlediği potansiyel olarak yaşanabilir dünyaların tümü geçiş yapan ötegezegenlerdir, yani yörüngeleri neredeyse tam kenarda olduğundan ev sahibi yıldızların önünden geçerler. Webb, gezegen kendi önünden geçtiğinde iletim spektroskopisi gerçekleştirmek için bu yönelimden yararlanır. Bu yönelim, gezegenlerin atmosferlerinden süzülen yıldız ışığını inceleyerek kimyasal bileşimlerini öğrenmemize olanak tanır.

“Ancak, küçük kayalık bir gezegenin ince atmosferi tarafından engellenen yıldız ışığı miktarı çok küçüktür, genellikle %0,02’den çok daha küçüktür. Bu küçük dünyaların etrafındaki atmosferi basitçe tespit etmek çok zordur. Su buharının varlığını tespit etmek, Yaşanabilirlik olasılığı daha da zorlaşıyor Biyo-imzaları (biyolojik olarak üretilen gazlar) aramak olağanüstü derecede zor ama aynı zamanda heyecan verici bir çaba.

“Şu anda, LHS 1140 b ve TRAPPIST-1 e gezegenlerini de içeren, Webb ile atmosferik karakterizasyona erişilebilen yalnızca bir avuç küçük, potansiyel olarak yaşanabilir dünya var.

“Süper Dünya büyüklüğündeki gezegen LHS 1140 b’nin atmosferindeki gazlı moleküllerin tespit edilebilirliğini araştıran bazı yeni teorik çalışmalar, biyolojik imzaların araştırılmasındaki çeşitli zorlukların altını çiziyor. Çalışma, gezegenin ev sahibi yıldızının etrafından yaklaşık 10-50 geçişini not ediyor; bu, eşdeğerdir. En iyi senaryoda, açık, bulutsuz bir atmosferde, amonyak, fosfin, klorometan ve nitröz oksit gibi potansiyel biyolojik imzaların tespitine çalışmak için Webb ile 40-200 saate kadar gözlem süresi gerekecektir.

“Webb’in, sistemin gökyüzündeki konumu nedeniyle LHS 1140 sistemini yıl boyunca görüntüleyemediği göz önüne alındığında, LHS 1140 b’nin 50 geçiş gözlemini toplamak on yıla yakın olmasa bile birkaç yıl alacaktır. Biyoimzaları aramak daha da fazlasını gerektirebilir Gezegenin atmosferi bulutluysa 50’den fazla geçiş gözlemi. Çoğu küçük ötegezegenin, aranan sinyali zayıflatan veya gizleyen bulutlara veya puslara sahip olduğu bilinmektedir. Bu biyolojik imza gazlarının atmosferik sinyalleri de beklenen diğer atmosferik sinyallerle örtüşme eğilimindedir. gaz halindeki metan veya karbondioksite), dolayısıyla çeşitli sinyaller arasında ayrım yapmak başka bir zorluktur.

“Biyoimza arayışındaki potansiyel bir yol, nispeten ince, hidrojen açısından zengin bir atmosfere ve önemli bir sıvı su okyanusuna sahip, süper Dünya boyutunda gezegenlerin teorik bir sınıfı olan Hycean gezegenlerinin incelenmesidir. Süper Dünya K2- 18b, Webb ve diğer gözlemevlerinden elde edilen mevcut verilere dayanarak potansiyel olarak yaşanabilir bir Hycean gezegeni adayıdır.

“Yakın zamanda yayınlanan çalışma, K2-18 b’nin atmosferindeki metan ve karbondioksiti tespit etmek için NIRSpec ve NIRISS’i kullandı, ancak suyu tespit etmedi. Bu, K2-18 b’nin sıvı su okyanusuna sahip bir Hycean dünyası olduğu önerisinin teorik modellere dayandığı anlamına geliyor. Çalışmanın yazarları, K2-18 b’nin atmosferinde potansiyel biyo-imza dimetil sülfürün olası varlığına da işaret etti, ancak potansiyel dimetil sülfit sinyali, akımda kesin bir tespit için çok zayıf. veri.

“Hycean gezegenleri sınıfına ilişkin kavram ve çalışma çok yeni, öyle ki sıvı su okyanusu senaryosuna (ve dolayısıyla yaşanabilir bir çevre potansiyeline) alternatif yorumlar hâlâ araştırılıyor. NIRSpec ve MIRI araçlarıyla yaklaşan Webb gözlemleri potansiyel Hycean gezegeni K2-18 b’nin doğasına ve atmosferinde dimetil sülfürün olası varlığına daha fazla ışık tutmalı.

“Webb’in küçük, potansiyel olarak yaşanabilir dünyalar hakkındaki çalışmasını zorlaştıran diğer bir kafa karıştırıcı faktör, ev sahibi yıldızların da su buharı belirtileri sergileyebilmesidir. Bu, Webb’in GJ 486 b olarak bilinen kayalık dış gezegene ilişkin son gözlemlerinde keşfedildi. Bu nedenle, Webb tarafından tespit edilen su buharının aslında bir gezegenin yıldızından değil atmosferinden olup olmadığının belirlenmesi gibi ek bir zorluk da var.

“Soğuk yıldızların yörüngesindeki küçük, potansiyel olarak yaşanabilir geçiş gezegenlerinin atmosferlerindeki biyolojik imzaların tespiti son derece zorlu bir çabadır; tipik olarak ideal koşullar gerektirir (örneğin, bulutsuz atmosferler) veya erken Dünya ortamlarının (örneğin, modern Dünya’dan farklı olduğu) varsayılır. bunu biliyoruz), milyonda 200 parçadan önemli ölçüde daha küçük sinyallerin tespiti, yıldız noktalarında önemli miktarda su buharı bulunmayan iyi huylu bir yıldız ve yeterli sinyal-gürültüye ulaşmak için önemli miktarda teleskop süresi.

“Ayrıca, tek bir biyolojik imzanın tespit edilmesinin hiçbir şekilde yaşamın keşfi anlamına gelmediğini akılda tutmak önemlidir. Bir dış gezegende yaşamın keşfi muhtemelen geniş bir dizi kesin olarak tespit edilmiş biyolojik imzayı, birden fazla görevden ve gözlemevinden gelen verileri ve Kapsamlı atmosferik modelleme çalışmaları, muhtemelen yıllar sürecek bir süreç.

“Webb’in gücü, soğuk yıldızların etrafında dönen, potansiyel olarak yaşanabilirlik açısından en umut verici bir avuç gezegenin atmosferlerini tespit etme ve karakterize etmeye başlama hassasiyetine sahip olmasıdır. Webb özellikle su gibi yaşam için önemli olan bir dizi molekülü tespit etme yeteneğine sahiptir. Buhar, metan ve karbondioksit. Amacımız, Webb’in yaşanabilir imzalarını kesin olarak belirleyemesek bile, potansiyel olarak yaşanabilir olabilecek dünyalar hakkında mümkün olduğunca çok şey öğrenmek.

“Webb gözlemleri, NASA’nın yaklaşan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun dış gezegen araştırmalarıyla birleştiğinde, sonuçta NASA’nın yeryüzündeki yaşamın neden olduğu kimyasal izleri doğrudan görüntülemek ve aramak için inşa edilen ilk misyonu olacak gelecekteki Yaşanabilir Dünyalar Gözlemevi’nin temelini oluşturacak.” Güneş benzeri yıldızların etrafında Dünya benzeri gezegenler var.”