おそらく驚くべきことかもしれませんが、銀河内のほとんどの星はそうではありません。太陽クローンではあるが、赤色矮星として知られるガスとプラズマの小さな球体で、地球の星の約半分の大きさである。
天文学者たちはしばらくの間、居住可能な世界を探すための魅力的な場所として、これらの星に目を向けてきました。彼らは最も人口の多い恒星であるだけでなく、実用的な観点からも研究が容易です。現在の大気検出方法は、惑星が恒星のかなり近くを周回している場合に最も効果を発揮します。空間。赤色矮星の比較的低い温度は、揚げられることなく世界が近づく機会をもたらします。
赤色矮星の可能性にもかかわらず、それらの世界に大気があるかどうか、あるいはその空気中にどのような化学物質が存在する可能性があるのかは誰にもわかりません。
科学者たちは間もなく、これらの質問に次のように答え始めるでしょう。ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡、のパートナーシップNASAおよびヨーロッパとカナダの対応物。新しい大規模プログラムでは、特に大気の探索を目的として、小さな赤い星を周回する岩石系系外惑星の観察に約500時間の予算が計上される。
この調査は来年7月に始まるウェッブの第4研究サイクルに指定されているが、観測はもっと早く始まる可能性があるとプログラム実施チームを率いる天文学者ネストル・エスピノーザ氏は述べた。
「これはハイリスク、ハイリターンなプログラムの一つです」と彼はMashableに語った。 「すべてのターゲットについて、大気を検出したと想像してください。そして、あなたは質問にこう答えます。『はい、これらの星の周囲には大気がよく見られます。つまり、生命が出現する可能性があるということです。』一方で、それらのどれにも大気がないことがわかったら、それはかなり悲しいことですが、非常に興味深いことでもあります。それは、私たちの惑星系が実際には本当に本当に特別であることを意味するでしょう。」
多くの系外惑星科学者は、もし他の世界に生命が存在するなら、人類は赤色矮星の周りを回る岩石の世界で最初に生命を発見する可能性が高いと信じている。 クレジット: NASA / JPL / エイムズ研究センター / Daniel Rutter イラスト
ほとんどの天文学者は次のことに同意します雰囲気の検出居住可能な世界を探求する上で極めて重要です。 NASA は、地球の大気をふざけて「安全ブランケット」と呼んでいます。それがなければ、ここで繁栄している種類の生命は存在しません。この繭は空気中に酸素を保持し、太陽からの有害な紫外線を遮断し、同時に私たちの世界を暖かく保ちます。さらに、圧力が発生し、液体の水が表面にたまることができます。
科学者たちは、多くの地球を取り囲む大気の兆候を発見しました。5,700これまでに系外惑星が発見されていますが、それらはすべて周囲に存在していました。巨大ガス惑星、 のように木星、空気は主に水素でできています。保護的な雰囲気に包まれたより地球的な世界の探求は、これまで天文学者たちの手を逃れてきたが、ウェッブ氏は最近、科学者たちが次のような合理的な賭けを見つけるのを助けた。55 かに座、GJ 486b、 そしてLHS 1140b。
ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所でウェッブとハッブルの運用を指揮するジェニファー・ロッツ氏は、次のように述べています。最近始めようと決めたのような革命的な科学キャンペーンと同じ方法で、所長の裁量時間を使って岩だらけの系外惑星の調査を行う。ハッブル深視野画像結実しました。ウェッブ氏の研究に加え、新たな調査には、赤色矮星の活動の特徴を明らかにするために、ハッブル望遠鏡による約250軌道の紫外線観測が含まれる予定だ。
マッシュ可能な光の速度
ウェッブに加え、新たな調査にはハッブル望遠鏡による約250軌道の紫外線観測も含まれる。 クレジット: Adrian Mann / Stocktrek Images / Getty Images イラスト
ハッブルは、これらの地球上の世界の1つが可能であるかどうかを明らかにする上で極めて重要な役割を果たすでしょう。雰囲気を保つ絶えず放射線を浴びせている星にとても近いのです。
「世に出すのは美しいメッセージだ」とエスピノーザ氏は語った。 「人々はウェッブがハッブルの後継者であると考えていますが、実際にはそうではありません。彼らは互いに補い合っています。この仕事を行うには、ある意味完璧なドリームチームです。」
「この仕事をするには、まさに理想的なドリームチームです。」
二次日食テクニック
ウェッブ社が事業を開始して以来、研究者たちは、と呼ばれる手法を頻繁に使用してきました。透過分光法系外惑星を研究するために。これらの世界が主星の前で交差すると、星の光が大気を通して濾過されます。大気中の分子は特定の光の波長や色を吸収するため、光を虹のように基本的な部分に分割することで、天文学者はどの光の部分が欠けているかを検出し、大気の分子構成を識別することができます。
しかし、この方法には欠点もありました。星の光が完全に均一であれば話は別ですが、M 矮星としても知られる赤色矮星は、星の斑点太陽と同じように、信号にばらつきを引き起こします。恒星の汚染と呼ばれるこの問題により、ウェッブの科学者たちは最近、二次日食観測として知られる別の技術を採用するようになりました。
上の図に示されている二次日食分光法は、いわゆる「星の汚染」問題を排除します。 クレジット: NASA / ESA / CSA / Dani Player / Andi James / Greg Bacon 図表
と二次日食、かくれんぼのゲームです。科学者たちは、赤色矮星と惑星が恒星の側にあるときに、その惑星の信号を測定します。その後、惑星の軌道が星の背後に世界を連れて行くとき、科学者は星の光信号だけを収集します。合計から星を差し引くことで、研究者は惑星からのみ発せられる光を分離することができます。チームは、大気成分である可能性が高いと考えられる二酸化炭素を検出できる特定の波長フィルターを使用する予定です。
科学者はまた、大気が存在する可能性があるかどうかを早期に把握するために、熱測定も行う予定です。気温が予想よりも低い場合、それは厚い大気が惑星の昼側（恒星に面する半球）から夜側にエネルギーを分配していることを強く示しています。
ウェッブのロッキーワールド調査
新しいキャンペーンにより、科学者は調査を行うことができるようになります10 ～ 20 の岩の世界、200 ～ 450 ケルビンの惑星に重点を置いています。比較のために、地球は 288 ケルビン、つまり平均華氏 59 度です。ターゲットのほとんどは地球の 2 倍未満の大きさになります。宇宙望遠鏡科学研究所は、ターゲットリストの決定を支援するアドバイザーを募集する予定だ。
天文学者は約 7 年前に、赤色矮星に群がる密集した惑星群である TRAPPIST-1 系を発見しました。 クレジット: Mark Garlick / Science Photo Library / Getty Images イラスト
ジョンズ・ホプキンス応用物理研究所の天体物理学者であるケビン・スティーブンソンにとって、ウィッシュリストには彼が以前に研究した世界である GJ 486 b が含まれるでしょう。LTT 1445 A b、空気を持っている最も近い強力なケースの 1 つ。彼は、ウェッブのキャンペーンによって、岩だらけの世界に対する人類の理解が10年進むだろうと信じている。
スティーブンソン氏は電子メールで、「この調査プログラムは、『私たちは孤独なのか？』という質問に答えるための次の大きなステップとなるだろう」と述べた。 「大気がなければ、少なくとも私たちが知っている生命体が地球上でどのように生存できるのかを理解するのは困難です。」
「この調査プログラムは、『私たちは孤独なのか?』という質問に答えるための次の大きなステップとなるでしょう。」
M 型矮星を周回する惑星のほとんどに大気がないことが判明した場合、将来の手段となるのは、ハビタブルワールド天文台、この太陽系外の生命の探索においてはますます重要になる、と彼は述べた。ハッブル風の望遠鏡は、太陽のような星を周回する地球の世界に焦点を当てることが期待されています。
しかし、アリゾナ大学月惑星研究所の系外惑星科学者サラ・モラン氏は、ブレークスルーはウェッブ天文台や他の主力天文台の今後の利用方法に大きな影響を与える可能性があると述べた。
「プログラムがM型矮星の周りの岩だらけの世界の1つに大気が存在することを最終的に判断できれば、JWSTの残りの科学活動期間だけでなく、実際に舞台を整えることができるかもしれない」と彼女は電子メールで述べた。また、次の素晴らしい天文台のものかもしれません。」