Søk etter utenomjordisk liv trenger en ny space telescope, sier astronomer

Hvis NASA virkelig ønsker å få alvorlige, i søk etter-livet ut av Jorden, forskere hevder at space agency skulle lansere en ny, stor teleskop i verdensrommet — en i stand til direkte å ta bilder av planeter utenfor vårt solsystem. Slik teknologi ikke fullt eksisterer i øyeblikket. Men astronomer sier at det er vår beste innsats for å finne en annen Jorden, en som kunne vert biologiske organismer.

Dette oppdraget konseptet er topp anbefaling i en ny rapport utarbeidet av medlemmer av National Academies of Sciences, Ingeniørfag og Medisin. Akademiet fikk i oppgave av Kongressen for å komme opp med den beste strategien for å studere og utforske eksoplaneter, verdener som er plassert utenfor solsystemet. Og etter å ha samlet innspill fra eksperter på området, National Academies kom opp med syv anbefalinger, med teleskop på toppen av listen.

Det er en ambisiøse forespørsel

Det er en ambisiøse forespørsel, gitt de harde realitetene som NASA har møtt mens du prøver å bygge opp sin neste store space observatory, James Webb Space Telescope, eller JWST. Det var opprinnelig tenkt til å koste $1 milliarder kroner, og å starte i 2007. Dette tidligere juni, NASA innrømmet at hele prosjektet ville kjøre $9.66 milliarder kroner, og teleskopet ville ikke starte før 2021 tidligst. Og den type teleskop som denne rapporten anbefaler ville kreve nye teknologier som ikke har blitt testet ut i verdensrommet ennå, som kan gjøre bilen enda mer komplisert og dyrere enn JWST.

Imidlertid, når du lager denne rapporten, forfatterne ikke tenke på mulige økonomiske begrensninger. “Vi var spesielt ikke å vurdere kostnader og tidsplan eller noen av de slags ting,” Scott Gaudi, en astronomi-professor ved Ohio State University som forfattet rapporten og er også arbeider på oppdrag konsept for en plass teleskop kalt HabEx, forteller Randen. “Dette er rett og slett en konsensus om hva exoplanet samfunnet mener er de viktigste tingene som må gjøres for å svare på vitenskap målene vi har.”

Disse målene er relativt enkel. Den første agenda-rapporten skisserer er at vi trenger å forstå hvordan planeter dannes. Når stjerner blir født, de danner vanligvis omgitt av en virvlende plate av gass og støv, og enkelte planeter sammenfattet innenfor disse platene. Så hvordan gjør disse platene går fra enkle gass til fullverdig planeter?

Det andre målet er den som mest alle på Jorden ønsker å finne ut, også: er det andre planeter der ute som kan være vert for livet? Og derfor er den nye teleskop kunne være så viktig. Å ta direkte bilder av planeter kan fortelle oss mye om hva de ser ut og hva som er i deres områder. Gassen som omgir en planet kan ha viktige ledetråder om hva som er på overflaten nedenfor. For eksempel, gasser forbundet med livet, som oksygen og metan, ville være et stort skilt som biologiske organismer er til stede på en fjern verden. “Vi kunne få en folketelling av atmosfærens sammensetning av et stort utvalg av Jord-lignende planeter,” Laura Kreidberg, en exoplanet astronom ved Harvard University, forteller Randen.

er det andre planeter der ute som kan være vert for livet?

I disse dager, astronomer for det meste finne eksoplaneter gjennom smart, men likevel indirekte metoder. Kanskje den mest vanlige måten å observere fjerne verdener er å se på som de passerer foran sine foreldre stjerner — hva som er kjent som en transitt. Disse kryssinger litt blokkere lyset fra stjernen, forårsaker en liten dukkert i lysstyrke som kan måles fra Jorden. Nasas TESS romfartøy, som allerede er i bane rundt Jorden, ser for planetene på denne måten, så vil fremtiden James Webb Space Telescope. En annen metode er å observere hvordan en planetens gravitasjon påvirker dens moderstjernen. Selv om de er små, planeter kan føre sine stjerner til litt vingle — et tegn på deres tilstedeværelse.

Direkte avbildning en exoplanet, imidlertid, er en monumental oppgave, spesielt de på størrelse med Jorden. Disse planetene er super nær sine foreldre stjerner, og få overdøvet av nærliggende starlight. For eksempel, en fjern, potensielt Jord-lignende planet er ca 10 milliarder ganger svakere enn stjernen den går i bane rundt. Så for å avbilde disse planetene direkte, forskere trenger å utstyre fremtidige plass teleskoper med spesielle verktøy som blokkerer eller redusere en stjerne lys.

Heldigvis, astronomer har jobbet på akkurat det. Et konsept er kjent som en coronagraph, et optisk instrument som kan være knyttet til teleskoper for å dempe lyset fra en stjerne med speil, noe som gjør det lettere å se planetene som er lurking i nærheten. Teleskoper på Jorden og i verdensrommet har blitt utstyrt med coronagraphs å hjelpe studere Solen, men en så høy kontrast instrument for å blokkere lyset fra fjerne stjerner har ikke blitt testet ut i verdensrommet ennå. NASA i dag planer om å vise denne teknologien for første gang på en av sine kommende plass teleskoper, WFIRST — et trekk som National Academies anbefaler.

Men det er et annet alternativ i tillegg til en coronagraph. Astronomer har vært ivrige etter å prøve ut noe som er kjent som en starshade. Det er en stor blomst-formet struktur som ville fly ut i front av teleskop, blokkere lyset fra en stjerne ved å kaste en skygge. “Ingen av de starlight ender opp i teleskopet, men lyset fra planeten ville gå inn i teleskopet, sier Gaudi.

denne teknologien er ganske komplisert

Problemet, skjønt, er at denne teknologien er ganske komplisert. En starshade ville ha til å fly rundt 100.000 kilometer fra et teleskop i plass — meget presist — til riktig blokkere lyset fra en fjern stjerne. Og som coronagraph, starshade er ikke en fullt moden teknologi ennå. I tillegg, mange av de foreslåtte teleskoper som astronomer ønsker å bygge direkte bilde eksoplaneter ville være stor og tungtveiende. For eksempel, et konsept under studie i øyeblikket, kalles LUVOIR, ville ha et speil mye større enn JWST.

Direkte-imaging telescope prosjekter kommer til å koste milliarder av dollar for å starte, og det kan være vanskelig for Kongressen å svelge, spesielt på grunn av forsinkelser og kostnadsoverskridelser av JWST. I mellomtiden, Trumf-administrasjonen har allerede foreslått avbryter WFIRST teleskop, som vil hjelpe med å teste ut coronagraph teknologi, siterer kostnadsoverskridelser i prosjektet. Men exoplanet astronomer sier de er optimistiske med tanke på at et stort prosjekt av denne art kan skje en dag. “Jeg tror det er et ambisiøst, men oppnåelig mål, i forhold til hva vi allerede har gjort, for eksempel landing den første mannen på Månen, sier Kreidberg. “Dette er noe som er innenfor vår rekkevidde.”

Gaudi forstår også utfordringer knyttet til å få noe som dette gjort. Men rapporten var bare ment å gjenspeile hva exoplanet samfunnet håper å oppnå. Snart forskere vil komme sammen for å prioritere hvilke typer oppdrag NASA bør fondet, som en del av en stor innsats kjent som decadal undersøkelsen. Rapporten vil vurdere økonomiske realiteter når anbefale hva som oppdrag å ivareta.

Men Gaudi håp om at lovgiverne kan være i stand til å se betydningen av en ambisiøs oppgave som dette. “Disse oppdragene er ikke” ut av boksen ” i forhold til våre regnskapsåret evner, sier han. “Det er bare noe vi har til å velge å gjøre. Vi tror tiden er veldig moden for å gå og for å gjøre dette nå, og vi kunne ha svaret på dette svært viktig spørsmål i neste generasjon.”