За последние несколько десятилетий тысячи экзопланет были обнаружены в соседних звездных системах. Фактически, по состоянию на 1 октября 2017 года, около 3671 экзопланеты были подтверждены в 2751 системе, причем 616 систем имеют более одной планеты. К сожалению, подавляющее большинство из них были обнаружены с использованием косвенных средств, начиная от гравитационной микролинзы до транзитной фотометрии и метода радиальной скорости.
Более того, мы не смогли изучить эти планеты близко, потому что необходимые инструменты еще не существуют. Project Blue, консорциум ученых, университетов и учреждений, стремится изменить это. Недавно они запустили краудфандинговую кампанию через Indiegogo, чтобы финансировать разработку космического телескопа, который начнет поиск экзопланет в системе Альфа Центавра к 2021 году.
В дополнение к коммерческим и академическим партнерам Project Blue является совместным усилием между Институтом BoldlyGo, Миссией Кентавр, Институтом SETI и Массачусетским университетом Лоуэлл. Его возглавляет Научно-технический консультативный комитет (STAC), состоящий из экспертов в области науки и техники, которые занимаются исследованием космоса и поиском жизни в нашей Вселенной.
Для достижения своей цели непосредственного изучения экзопланет Project Blue стремится использовать последние изменения в освоении космоса, которые включают в себя улучшенные инструменты и методологию, скорость, с которой экзопланеты были обнаружены в последние годы, и расширение сотрудничества между частным и государственным секторами. Как объяснил президент и исполнительный директор SETI Institute Билл Даймонд в недавнем заявлении SETI для прессы:
«Проект Blue основан на недавних исследованиях, направленных на то, чтобы показать, что Земля не одинока в космосе как планета, способная поддерживать жизнь, и не было бы удивительно видеть такую планету в нашей ближайшей соседней звездной системе? Это основная причина, по которой мы ищем ».
Как уже отмечалось, практически все открытия экзопланет, которые были сделаны за последние несколько десятилетий, были сделаны с использованием косвенных методов, наиболее популярным из которых является Transit Photometery. Этот метод является то, что Kepler а также K2 Миссии полагались на обнаружение в общей сложности 5 017 кандидатов в экзопланеты и подтверждение существования 2470 экзопланет (30 из которых были обнаружены на орбите в пределах обитаемой зоны их звезды).
Этот метод состоит в том, что астрономы отслеживают отдаленные звезды на предмет периодических падений яркости, которые вызваны переходом планеты перед звездой. Измеряя эти провалы, ученые могут определить размер планет в этой системе. Другой популярный метод - метод радиальной скорости (или доплеровский), который измеряет изменения положения звезды относительно наблюдателя, чтобы определить, насколько массивна ее система планет.
Эти и другие методы (по отдельности или в комбинации) позволили сделать много открытий, которые были сделаны. Но до сих пор нет прямых изображений экзопланет, что связано с эффектом подавления, который звезды оказывают на оптические приборы. По сути, астрономы не смогли обнаружить свет, отражаемый от атмосферы экзопланеты, потому что свет, исходящий от звезды, в десять миллиардов раз ярче.
Таким образом, задача состоит в том, как блокировать этот свет, чтобы сами планеты стали видимыми. Одним из предложенных решений этой проблемы является концепция НАСА «Звездная тень», гигантская космическая структура, которая будет развернута на орбите рядом с космическим телескопом (скорее всего, космическим телескопом Джеймса Вебба). Оказавшись на орбите, эта структура развернет свою фольгу в форме цветка, чтобы блокировать блики далеких звезд, что позволит JWST и другим инструментам напрямую отображать экзопланеты.
Но поскольку Альфа Центавра - это двоичная система (или трина, если считать Проксима Центавра), возможность напрямую отображать любые планеты вокруг них еще сложнее. Чтобы решить эту проблему, Project Blue разработал планы для телескопа, который сможет подавлять свет как Альфа Центавра А, так и В, одновременно снимая изображения любых планет, которые вращаются вокруг них. Это специализированная система подавления звездного света состоит из трех компонентов.
Во-первых, есть коронограф, инструмент, который будет использовать несколько методов для блокировки звездного света. Во-вторых, это деформируемое зеркало, датчики волнового фронта низкого порядка и программные алгоритмы управления, которые будут управлять входящим светом. Наконец, существует метод постобработки, известный как Orbital Differntial Imaging (ODI), который позволит ученому Project Blue повысить контрастность получаемых изображений.
Учитывая близость к Земле, система Альфа Центавра является естественным выбором для проведения такого проекта. Еще в 2012 году был объявлен кандидат в экзопланеты - Alpha Centauri Bb. Однако в 2015 году дальнейший анализ показал, что обнаруженный сигнал является артефактом в данных. В марте 2015 года была объявлена вторая возможная экзопланета (Alpha Centauri Bc), но ее существование также подвергается сомнению.
С помощью инструмента, способного напрямую визуализировать эту систему, существование любых экзопланет может быть окончательно подтверждено (или исключено). Как сказал о проекте Франк Маркис - старший планетный астроном Института SETI и руководителя проекта «Синяя наука»:
«Проект Blue» - это амбициозная космическая миссия, призванная дать ответ на фундаментальный вопрос, но на удивление существует технология сбора изображения «Бледно-голубой точки» вокруг звезд Альфа Центавра. Технология, которую мы будем использовать для обнаружения планеты в 1–10 миллиардов раз слабее ее звезды, была тщательно протестирована в лаборатории, и теперь мы готовы разработать космический телескоп с этим прибором ».
Если Project Blue выполнит свои задачи по краудфандингу, организация намерена развернуть телескоп на околоземной орбите (NEO) к 2021 году. Затем телескоп проведет следующие два года, наблюдая за системой Альфа Центавра с помощью своей коронографической камеры. В целом, между разработкой прибора и окончанием его кампании наблюдения миссия продлится шесть лет, что является относительно коротким периодом для астрономической миссии.
Тем не менее, потенциальная отдача от этой миссии будет невероятно глубокой. Посредством прямого изображения другой планеты в ближайшей к нам звездной системе Project Blue может собирать жизненно важные данные, которые бы указывали на наличие пригодных для жизни планет. В течение многих лет астрономы пытались узнать больше о потенциальной обитаемости экзопланет, изучая спектральные данные, создаваемые светом, проходящим через их атмосферу.
Однако этот процесс был ограничен массивными газовыми гигантами, которые вращаются вокруг своих родительских звезд (то есть «супер-юпитер»). Хотя были предложены различные модели для наложения ограничений на атмосферу каменистых планет, которые вращаются в пределах обитаемой зоны звезды, ни одна из них непосредственно не изучалась. Поэтому, если он окажется успешным, Project Blue позволит получить некоторые из величайших научных находок в истории.
Более того, он предоставит информацию, которая может в значительной степени помочь в информировании о будущей миссии на Альфу Центавра, такой как «Прорыв Старшот». Эта предлагаемая миссия требует использования большой лазерной матрицы, чтобы продвигать нанопривод, управляемый световым парусом, до релятивистских скоростей (скорость света 20%). При такой скорости корабль достигнет Альфа Центавра в течение 20 лет и сможет передавать данные обратно, используя серию крошечных камер, датчиков и антенн.
Как следует из названия, Project Blue надеется получить первые изображения «Бледно-голубой точки», которая вращается вокруг другой звезды. Это ссылка на фотографию Земли, сделанную Вояджер 1 зонд 19 февраля 1990 года, после того как зонд завершил свою основную миссию и собирался покинуть Солнечную систему. Фотографии были сделаны по просьбе знаменитого астронома и научного коммуникатора Карла Сагана.
Глядя на фотографии, Саган классно сказал: «Посмотри еще раз на эту точку. Это здесь. Это дом. Это мы. На нем все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, каждый человек, который когда-либо был, прожил свою жизнь ». После этого название «Бледно-голубая точка» стало синонимом Земли и уловило чувство благоговения и удивления, что Вояж 1 фотографии вызывали.
Совсем недавно другие фотографии «Бледно-голубой точки» были сфотографированы такими миссиями, как Кассини орбитальный, Во время фотографирования Сатурна и его системы колец летом 2013 года, Кассини удалось захватить изображения, которые показали Землю на заднем плане. Учитывая расстояние, Земля снова появилась как маленькая точка света на фоне темноты космоса.
Помимо того, что мы полагаемся на краудфандинг и участие нескольких некоммерческих организаций, эта миссия с низкими затратами также стремится извлечь выгоду из растущей тенденции в освоении космоса, которая заключается в открытом участии и сотрудничестве между научными учреждениями и гражданскими учеными. Это одна из основных целей Project Blue, которая заключается в привлечении общественности и информировании ее о важности освоения космоса.
Как объяснил Джон Морс, генеральный директор Института BoldlyGo:
«Будущее освоения космоса обладает безграничным потенциалом для ответов на глубокие вопросы о нашем существовании и судьбе. Космическая наука является краеугольным камнем для исследования таких вопросов. Проект Blue стремится вовлечь мировое сообщество в миссию по поиску обитаемых планет и жизни за пределами Земли ».
На момент написания этой статьи Project Blue удалось собрать 125 561 долл. США из своей цели в 175 000 долл. США. Для тех, кто заинтересован в поддержке этого проекта, кампания Indiegogo в Project Blue будет открыта еще 11 дней. И обязательно ознакомьтесь с их рекламным видео:
