Очень скоро мы увидим бледно-голубую точку возле чужого солнца
Итак, мы выяснили, что в нашей Вселенной очень много экзопланет. Но на сегодняшний день все фотографии, которые у нас имеются, принадлежат планетам в нашей собственной Солнечной системе. Благодаря инициативе, которая была запущена на днях, это положение дел может измениться. Возможно, на низкую околоземную орбиту будет отправлен телескоп, который сможет сделать фотографию двойной системы Альфа Центавра, в которой расположены две ближайших к нам звезды типа нашего Солнца.
Этот телескоп, в частности, попробует сделать первый в истории оптический снимок экзопланеты, а его создатели выражают надежду, что этот снимок покажет «бледно-голубую точку», вроде того знаменитого фото Земли, сделанного зондом «Вояджер».
Финансируемая из частных источников миссия называется Project Blue; запуск должен состояться уже через пару лет - очень быстро по меркам современных космических телескопов.
В команду Project Blue входят звезды ученого мира. Один из руководителей Project Blue - ныне CEO института BoldlyGo Джон Морзе, который раньше занимал пост директора астрофизики в NASA. Другие университеты и группы также присоединились к миссии, среди них Университет штата Массачусетс в Лоуэлле, институт SETI и другие.
«Мы считаем, что это можно сделать силами частного финансирования, и постараемся осуществить это как можно скорее», рассказал Морзе журналистам Popular Science.
«Весьма амбициозно», говорит Стив Хоуэлл, член научной команды NASA «Кеплер», который не участвует в проекте. «Но это хорошо, мы должны делать амбициозные вещи».
Почему Альфа Центавра?
Отчасти Альфа Центавра была выбрана, поскольку находится близко к нашей Солнечной системе. Мысль о том, что рядом с нами может быть обитаемая планета, привлекает людей. И хотя ученые пока не знают наверняка, как выглядит планетарная система Альфы Центавра, данные телескопа «Кеплер» показывают, что у каждой звезды в Млечном Пути есть хотя бы одна планета на орбите, если брать в среднем.
Звезды Альфы Центавра также обладают уникальным размером. Если на орбите каждой из звезд есть планета, их обитаемые зоны будут простираться достаточно далеко, чтобы телескоп мог теоретически отделить свет, отраженный планетой, от света звезды. Это было бы сложнее сделать, если планеты будут дальше, либо если звезды будут меньше, подобно Проксиме Центавра - другой звезде, которая, как нам известно, имеет на орбите весьма любопытную планету. Однако исследователи говорят, что Проксима Центавра не будет хорошим кандидатом, отчасти потому, что планета и звезда находятся слишком близко друг к другу.
Плюс ко всему, «то, что у вас есть две звезды, это как две стороны монеты», говорит Морзе. «Будет четыре возможных исхода, и только один из них ничего не покажет, поэтому мы надеемся, что хотя бы одна звезда будет иметь планеты земной группы поблизости, а может и две, и тогда это будет удивительное открытие».
Как будет работать проект Blue?
«Если посмотреть на Землю из другой звездной системы, то станет очевидно, что Земля в миллиард или десять миллиардов тусклее в видимом спектре света, чем наше солнце», говорит Суприя Чакрабати, физик Массачусетского университета в Лоуэлле, работающий над проектом Blue. Следовательно, выявление и фотографирование планеты типа Земли с большого расстояния будет невероятно сложной задачей. Project Blue планирует использовать коронограф, чтобы можно было разглядеть даже тусклую планету у другой звезды.
Вообще, коронограф - это не такое уж и новое слово в астрономии. Как следует из названия, когда-то его использовали для изучения короны Солнца, блокируя свет остальной части светила. Теперь исследователи всего мира пытаются переориентировать эту технологию, чтобы блокировать свет более далеких звезд и с помощью этого видеть планеты, которые обычно прячутся в свете солнца.
Ученые также должны создать инструмент, который сможет сосредоточиться на звезде на длительный период, не колебаясь вообще. «Придется убедиться, что ваши руки не трясутся, когда вы делаете снимки», говорит Чакрабати.
Улучшенные возможности фокусировки и коронографа, а также деформируемое зеркало, которое поможет поместить изображение в фокус, разрабатываются в лабораториях по всему миру. Но чтобы миссия смогла их использовать, все это придется каким-то образом совместить и запустить.
Чакрабати уже испытал три этих аспекта телескопа (у него будет 18-дюймовое зеркало) в ходе нескольких краткосрочных ракетных экспериментов. Следующим шагом будет запуск прототипа технологии на метеорологических шарах-зондах, чтобы увидеть, насколько хорошо компоненты функционируют в околокосмосе.
Затем ученые планируют собрать телескоп и отправить его на низкую околоземную орбиту на коммерческой ракете, как обычно запускают спутники. На данный момент для проекта не было выбрано ни компании, ни ракеты, но через три года, по замыслу руководителей проекта, они определятся. После запуска телескоп будет работать в течение двух лет, снимая систему Альфы Центавра.
Окончательная стоимость не определена, но Морзе оценивает ее в десятки миллионов долларов. Не мало, но намного меньше, чем миллиарды, которые уходят на постройку космических телескопов универсального назначения вроде Хаббла. Цель Project Blue: построить телескоп за 50 миллионов долларов. Или желательно подешевле.
«Построить что-то специфическое под одну задачу намного проще, чем построить что-то для более широкой задачи», говорит Хоуэлл. «В принципе, думаю, это будет несложно. Ну или непросто. Но возможно».
Конкуренты
Проект Blue - не единственный проект, задача которого - съемка экзопланет. Телескоп WFIRST разработки NASA должен будет уметь снимать экзопланеты. Преемник Хаббла, космический телескоп Джеймса Вебба, не будет запущен до 2020-х годов.
Другие планы еще более дорогие и отдаленные. Предложенный NASA проект EXO-C, который также должен будет смотреть на экзопланеты, обойдется в миллиард долларов и в настоящее время получит карт-бланш, только если проект WFIRST пойдет под нож.
Частные предприятия также заинтересованы в исследовании Альфы Центавра. Проект Breakthrough Starshot Юрия Мильнера планирует отправить тысячи крошечных зондов в направлении Альфы Центавра, чтобы сделать фотографии крупным планом и изучить систему подробнее. Но ему потребуются годы, чтобы взлететь, и еще 20 лет (в лучшем случае), чтобы долететь до Альфы Центавра.
Project Blue стремится стать наименее дорогим и наиболее эффективным способом заполучить прямой снимок потенциальной планеты земного типа в системе Альфа Центавра.
Но под земным типом можно понимать очень многое, и хотя в лучшем случае мы хотели бы увидеть двойника Земли, в такой большой Вселенной, как наша, варианты могут быть самые разные. Пока они хотели бы увидеть планету в половину или в полтора раза больше Земли, чтобы у нее была атмосфера, но не такую большую, чтобы гравитация была невыносимой. Желательно, чтобы планета была в обитаемой зоне и с жидкой водой на поверхности.
Морзе говорит, что жидкая вода в изобилии будет одной из ключевых особенностей, которую они будут искать на планете. Если они найдут планету с голубым оттенком, это укажет на жидкую воду, а также, возможно, на облака и мягкий парниковый эффект (как на Земле, а не на Венере).
Найти двойника Земли так близко будет интересно, но не ждите, что на первых снимках будет достаточно высокая детализация. Скорее всего, это будет маленькая точка. Но с этой точки может начаться череда других, более интересных открытий.
«Если мы найдем бледно-голубую точку возле одной из звезд Альфы Центавра, мы в срочном порядке построим объекты побольше, чтобы увеличить детализацию. Однажды мы увидим погодные условиях, горные хребты или континенты, и наш интерес вырастет. Вот такого эффекта мы хотели бы добиться», говорит Морзе.