Kas kuskil meie galaktikas eksisteerib veel üks Maa? Kosmoseaparaadi Kepleri hiljutise lahe tõttu lähevad astronoomid üha lähemale Maa-sarnasel orbiidil Maa suuruse planeedi leidmisele. Kuid kui see otsing õnnestub, on uurimist suunavad järgmised küsimused: kas see planeet on elamiskõlblik? Kas sellel on Maa-sarnane atmosfäär? Neile küsimustele ei ole lihtne vastata. Kuid ülesandeks püstitatud teleskoop on James Webbi kosmoseteleskoop (JWST), mis oli kavandatud 2013. aastal turule tooma. Kaks teadlast uurisid hiljuti JWSTi võimet iseloomustada hüpoteetiliste Maa-sarnaste planeetide atmosfääri ja leidsid, et see on teleskoop mis suudaks tuvastada teatud biomarkeriteks nimetatavaid gaase, näiteks osooni ja metaani, Maa lähedastes maailmades. (Vaadake meie seotud artiklit: küsimused ja vastused dr John Matheriga JWST-i kohta.)
Lisa Kaltenegger Harvardi-Smithsoni keskusest tulenevalt pakub James Webbi kosmoseteleskoop tänu oma suurele peeglile ja avakosmose L2-punkti asukohale astronoomidele esimest tõelist võimalust leida vastused lähedal asuvate Maa-sarnaste maailmade elamiskõlblikkuse kohta. Astrofüüsikutele ja Wesley Traubile reaktiivmootorite laborist. "Meil peab olema tõeliselt vedanud, et transiidiürituse ajal dešifreerib Maasarnase planeedi atmosfääri, et saaksime öelda, et see on Maa-sarnane," ütles Kaltenegger. "Selleks peame liituma paljude transiitvedudega - neid on sadu, isegi 20 valgusaasta kaugusel asuvate tähtede jaoks."
"Ehkki see on raske, on see kauge planeedi atmosfääri iseloomustamiseks uskumatult põnev ettevõtmine," lisas ta.
Transiidisündmuse korral ristub Maast vaadatuna oma tähe ees kauge, ekstrasolaarne planeet. Planeedi läbimisel neelavad selle atmosfääris olevad gaasid väikese osa tähe valgusest, jättes iga gaasi spetsiifilised sõrmejäljed. Jagades tähe valguse värvide või spektri vikerkaareks, saavad astronoomid otsida neid sõrmejälgi. Kaltenegger ja Traub uurisid, kas JWST tuvastab need sõrmejäljed.
Transiiditehnika on väga keeruline. Kui Maa oleks korvpalli suurus, oleks atmosfäär sama õhuke kui paberileht, seega on sellest tulenev signaal uskumatult väike. Pealegi töötab see meetod ainult siis, kui planeet on oma tähe ees ja iga transiit kestab maksimaalselt paar tundi.
Kaltenegger ja Traub pidasid kõigepealt Päikesesarnaseks täheks tiirlevat Maa-sarnast maailma. Ühest transiidist tuvastatava signaali saamiseks peaksid täht ja planeet olema Maale väga lähedal. Ainus Päikese moodi täht, mis on piisavalt lähedal, on Alpha Centauri A. Sellist maailma pole veel leitud, kuid tehnoloogia on alles nüüd võimeline avastama Maa suuruseid maailmu.
Uuringus vaadeldi ka punaseid kääbustähti tiirlevaid planeete. Selliseid tähti, mida nimetatakse M-tüübiks, on kõige sagedamini Linnuteel - palju tavalisem kui kollased, G-tüüpi tähed nagu Päike. Nad on ka Päikesest jahedamad ja hämaramad, aga ka väiksemad, mis teeb M-tähe transiidil asuva Maasarnase planeedi leidmise lihtsamaks.
Maa-sarnane maailm peaks orbiidil minema punase kääbuse lähedale, et see oleks vedela veega piisavalt soe. Selle tulemusel tiirleks planeet kiiremini ja iga transiit kestaks paar tundi kuni vaid minuteid. Kuid see läbib teatud aja jooksul rohkem transiite. Astronoomid saaksid parandada oma võimalusi atmosfääri tuvastamiseks, lisades mitme transiidi signaali, muutes punastest kääbustähtedest sagedasemate transiitide tõttu atraktiivseteks sihtmärkideks.
Maa-sugune maailm, mis tiirleb ümber tähe, nagu Päike, läbiks kord aastas 10-tunnise transiidi. 100 tunni transiitvaatluste kogunemine võtab 10 aastat. Seevastu maa, mis tiirleb ümber keskmise suurusega punase kääbustähe, läbib ühe tunnise transiidi iga 10 päeva tagant. 100 tunni transiitvaatluste kogumine võtab vähem kui kolm aastat.
"Lähedal asuvad punased kääbustähed pakuvad parimat võimalust biomarkerite avastamiseks transiitmaa atmosfääris," ütles Kaltenegger.
"Lõppkokkuvõttes võib otsene pildistamine - planeedilt endalt pärinevate valguse footonite uurimine - osutuda Maa-sarnaste maailmade atmosfääri iseloomustamiseks võimsamaks meetodiks kui transiiditehnika," ütles Traub.
Äärmiselt kuumade, hiiglaslike ekstrasolaarsete planeetide töötlemata temperatuurikaartide koostamiseks on juba kasutatud otseseid uuringuid. Järgmise põlvkonna instrumentidega võivad astronoomid õppida mitte ainult temperatuuri, vaid atmosfääri koostist. Järgmine samm on “kahvatusinise punkti” iseloomustamine, kas liites kokku ühe planeedi sadu transiite või blokeerides tähevalguse ja analüüsides otseselt planeedi valgust.
Parimal juhul võib Alpha Centauri A-l olla transiitne Maa-sarnane planeet, mida keegi pole veel märganud. Seejärel oleks astronoomidel vaja vaid käputäis transiite, et planeedi atmosfääri dešifreerida ja võimalusel kinnitada esimese kaksik Maa olemasolu.
Allikas: Harvardi astrofüüsika keskus
