Когда необходимо наблюдение происходит раз в год, подготовка играет ключевую роль. Это неловкая правда о поиске другой Земли. Когда планета проходит перед своей звездой, тонкий луч звездного света проходит через ее атмосферу по пути к нам, и газы там поглощают определенные цвета. Тщательно изучив спектр, можно определить состав атмосферы: кислород, озон и водяной пар , то, что заставляет нас насторожиться.
Для планеты типа Земли, обращающейся вокруг звезды, подобной Солнцу, этот сигнал составляет примерно одну часть на миллион. Это очень слабый отпечаток на очень ярком свете. Астрономы имеют стандартный подход к слабым сигналам: многократное повторение одного и того же измерения до тех пор, пока шум не усреднится. Это отлично работает для горячих Юпитеров, которые вращаются вокруг своих звезд каждые несколько дней и предоставляют свежий транзит почти каждую неделю. Но Земля, находящаяся на расстоянии, подобном расстоянию Земли от Солнца, проходит транзит один раз за орбиту, а сама орбита занимает год. Это означает десять попыток за десятилетие. Накопление данных больше не является планом, поскольку каждый отдельный транзит должен быть достаточно хорошим сам по себе.
Однократный спектр, где каждая точка показывает, какую долю определенной длины волны поглотила атмосфера планеты во время прохождения перед звездой, и пик соответствует углекислому газу. WASP-39 b , горячий, пушистый гигант, который проходит транзит каждые четыре дня; земной близнец дает гораздо более слабый сигнал, раз в год (Источник: NASA, ESA, CSA, Л. Хьюстак (STScI), Наука: JWST Transiting Exoplanet Community Early Release Science Team).
Это оставляет вопрос о апертуре. Необходимо собрать достаточно фотонов за эти несколько часов, а это означает телескоп размером около тридцать метров в космосе. Зеркало JWST имеет размер шесть с половиной метров, и его создание заняло десятилетия, и оно должно было разворачиваться при выходе на орбиту.
Цзиан Гэ и коллеги из Шанхайской астрономической обсерватории, работая с партнерами из Китая и Испании, предложили альтернативу. Их концепция Life 2.0 , это распределенная система из девятисот телескопов размером по метру, летающих в составе массива. Каждый телескоп оснащен миниатюрным спектрографом и очень низкошумящим детектором; каждый наблюдает транзит независимо, каждый калибруется сам по себе, а затем спектры объединяются. Результат собирает свет, как телескоп с апертурой тридцати метров, без необходимости строительства одного такого большого зеркала.
Привлекательность этой идеи в том, что идентичные детекторы можно производить. Создание единого огромного зеркала , это сложный и медленный процесс, который может быть опасен при падении. Девятьсот идентичных единиц , это производственная линия с легкими зеркалами из карбида кремния и детекторами CMOS. Волноводные спектрографы не являются гипотетическими, поскольку прототипы уже достигли пропускания в 40-66 процентов.
WASP-39 b, как это представляет себе художник: мир с массой Сатурна, обращающийся вокруг звезды, подобной Солнцу, находящейся в 700 световых годах от нас, с атмосферой, которую уже подробно изучил Вебб (Источник: NASA, ESA, CSA, Йозеф Олмстед (STScI)). Сложная часть , сделать то же самое для объекта размером и температурой с Землю.
Следует прямо сказать, что это исходит из концептуальной статьи, а не из плана миссии. Мне нравится, что авторы не уклоняются от трудностей; проблемы систематики детекторов, стабильности приборов и мучительной изменчивости самих звезд названы задачами, которые нужно решить с помощью техник, освоенных в эпоху JWST, а не принимаются как должное.
Миссии PLATO и China Earth 2.0 строятся для поиска кандидатов в планеты. Кто-то должен быть готов изучить их должным образом, и возможно, это предложение , способ сделать это правильно.
