Kolik planet obíhá naše nejbližší sousední hvězda?

Některá z nejslibnějších míst pro hledání mimozemšťanů zůstaly, zatím, většinou skryté před astronomy. Nyní volal nástroj měnící hru Nirps (Prohledávač planety v blízkosti infračervené planety) vede hledání nejvíce stejně tantalizujících cílů ve vesmíru: potenciálně pozemské světy kolem nedalekých červených trpasličích hvězd.

Červení trpaslíci, neboli trpaslici, jsou nejzábavnějšími místy pro hledání mimozemských zemí, protože jsou nejhojnější a nejtrvalejší hvězdy. Vytvářejí většinu hvězd v Mléčné dráze a svítí s pomalým termonukleárním vaření 14 bilionů letnebo 1 000násobek současného věku vesmíru.

Ale m trpaslíci jsou také nejmenšími, nejtmatnějšími hvězdami, takže oni a jejich planety mohou být obtížné detekovat a kontrolovat. Vstupte do NIRP, nástroje na míru, který je postaven, aby škádlil jemné známky jinak skrytých světů tím, že proveďte bezkonkurenční vysoce přesná měření trpasličích, které vydávají většinu svého světla v infračervených a téměř infračervených vlnových délkách.

O podpoře vědecké žurnalistiky

Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.

„Myslím, že jsme ve zlatém věku trpasličích, kde nabízejí obrovské množství možností-jsou to nejlepší místo pro detekci malých planet o velikosti Země,“ říká Natalie Hinkel, planetární astrofyzika na Louisiana State University, která není členem týmu NIRPS.

Hranice trpaslíka

NIRPS mohou najít planety přes metoda radiální rychlosti (RV)který hledá malé gravitační remorkér, který vyvíjejí na své hvězdy. Toto přetahování stále tak lehce mění rychlost hvězdy, která zase téměř nerozeznatelně mění barvu svého světla. Když obíhající planeta zatáhne svou hvězdu blíže k Zemi, světlo hvězdy se mírně posune na modrý konec spektra v našich dalekohledech; Když planeta zatáhne svou hvězdu pryč, hvězdné světlo se mírně posune k červenému konci. Cyklický modro-červené hvězdné kolísání, které je RV podpisem malého světa obíhajícího trpaslíka M, odpovídá posunu rychlosti o méně než metr za sekundu. M trpaslíci jsou obzvláště vhodné pro průzkumy planety RV, protože jejich nízké hmoty mohou mít za následek větší a zjevnější tahače z jakýchkoli doprovodných malých světů.

René Doyon, profesor na Montrealské univerzitě a ko-principální vyšetřovatel NIRPS, kontextualizoval průlom v tiskové zprávě„Poprvé se můžeme v infračerveném šetru dostat k přesné radiální rychlosti na sekundu.“ To znamená, že NIRP mohou vidět vzdálenou hvězdnou přiblížení vesmírem a rozeznat změnu v jeho rychlosti, která je ekvivalentní rychlosti klidné procházky parkem.

NIRP a další projekty založené na RV jsou spektrografy, podobné hranolům spojeným se stávajícími dalekohledy. Stejně jako hranol šíří bílé světlo do duhy barev, spektrograf rozdělí příchozí hvězdné světlo na jeho vlnové délky a vytváří duhové spektrum. „Otisky prstů„Různých atomů a molekul v atmosféře hvězd může být potištěn do jeho spektra a slouží jako referenční značky pro lovci planety, kteří hledají nepatrné posuny rychlosti.

Minulý měsíc, v První vydání NIRPS Science Od začátku svých operací v dubnu 2023 vědci hlásili své pečlivé pozorování červeného trpaslíka Proxima Centauri, nejbližší sousední hvězdy sluneční soustavy, která se nachází jen 4,2 světelných let. NIRP pomohli potvrdit přítomnost Poblíž Centaur BZhruba planeta Země hmoty v obyvatelné zóně hvězdy, kde by mohla existovat tekutá voda. Potvrdil také další menší planetu, Poblíž Centaurus Dcož je pouze jedna třetina hmoty Země. Nakonec Nirps vyvrátil existenci jiné potenciální planety, která byla údajně být v systémuNejbližší Centaurus c.

Ačkoli dvě potvrzení – a jedno propuštění – z dříve nárokovaných světů nemusí dělat mnoho titulků, výsledek NIRPS je pozoruhodný RV výkon a hlavní krok vpřed v porozumění skutečné povaze planetárního systému nejblíže našemu vlastnímu.

Proxima je však jediný případ a vylepšené RV nástroje, jako jsou NIRPS, jsou nastaveny tak, aby objevily větší a bohatší pokladnicí světů poblíž nedalekých trpaslíků. Z takových hvězd v naší vlastní galaxii astronomové odhadují, že možná jedna z pěti přístavních planet v jejich obyvatelné zóny.

Toto rozpaky z planetárního bohatství znamená, že NIRP nemohou stát sami v popředí průzkumů RV. Hodně z jeho práce je rozšířeno doplňkovými pozorováními z jiného spektrografu zvaného Vyhledávače radiální rychlosti s vysokou přesností (harfy), který je připojen ke stejnému dalekohledu jako NIRP v observatoři La Silla v chilské poušti Atacama. Harps se od roku 2003 zabývá lovem RV na planetách, ačkoli to vypadá spíše optické světlo než na téměř infračervená, stejně jako NIRPS. Společně mohou odlišit skutečné planety od falešných pozitiv způsobených světlicemi hvězdami, skvrnami a magnetickou aktivitou.

Není tedy divu, že duo NIRPS-Harps je nejvíce přepsaný nástroj v observatoři La Silla, s „kombinovaná žádost 3277 hodin„Během sedmiměsíčního pozorovacího období, podle François Bouchy, docentka na Katedře astronomie na Ženevské univerzitě a NIRPS spolu-principálním vyšetřovatelem.

Rozšíření katalogu exoplanetu

Doposud, ať už v téměř infračervené nebo optické, technika RV odhalila více než 1100 z téměř 6 000 aktuálně známých exoplanet. Je to druhý jen k metodě detekce tranzitní planety, která hledá poklesy ve světle hvězdy, když před ní prochází oběžná planeta, jako kroužící moth siluetová proti plameni. Celkově metoda tranzitu přinesla téměř 4 500 exoplanet – téměř 75 procent světových katalogizovaných v NASA Archiv exoplanet.

Ale zatímco tranzity mohou nyní zatkat RV jako metodu planetárního objevu, RV je stále důležitým nástrojem pro následné studie. NIRPS a její příbuzní mohou vyhrávat pšenici z plev na tisíce na tisících planetárních kandidátů nalezených prostřednictvím tranzitů, které oddělují skutečné planety od nesčetných potenciálních falešných pozitiv maskujících se jako tranzitní světy. Tyto nástroje RV nové generace jsou také zásadní pro odhalení klíčových detailů-nejdůležitějšího odhadovaného hmoty planety-, které tranzity nelze obvykle vyřešit.

Měření hmoty může být kritická pro rozlišení mezi nově nalezenými typy planetami podobně velikosti, aby se odhalily, zda jsou bohatou, plynnou, skalnatá nebo nějakou překvapivou kombinaci.

Přesto jsou NIRPS nejnovější ve stále rostoucí rodině RV planety-hledačů. Připojili se ve svých průzkumných snahách ostatními, jako jsou NN-Explore Exoplanet Investigations s Dopplerovou spektroskopií (NEID), další extrémně přesný blízký infračervený spektrograf sponzorovaný NASA a National Science Foundation a působící na 3,5 metrů Wiyn Teleskope v Kitt Peak National Observatory. Podobně jako NIRP, většina Neidovy práce zahrnuje ověřování možných planet poskytované jinými zařízeními; Nástroj má nedávno Potvrzovaní kandidáti Získáno z tranzitujícího satelitní mise NASA Exoplanet Survey (TESS) a Mise Evropské kosmické agentury (ESO) Gaia.

Neid pozoruje užší rozsah vlnových délek než NIRP, ačkoliv se rozšiřuje rozsah viditelného světla od hluboké modré po téměř infračervené. Může měřit změny rychlosti hvězdy, které jsou na stejné úrovni Rychlost procházení kojenceTéměř 30 centimetrů za sekundu – ačkoli to nezahrnuje širší rozsah NIRPS přes infračervené záření. Přesto, jak vysvětluje Doyon, „detekce (RV signál) Země kolem slunce“ by vyžadovalo ještě ostřejší přesnost asi 10 centimetrů za sekundu.

Dosažení takové extrémní přesnosti není dosud běžné, ale stávající RV nástroj se blíží: espresso (spektrograf Echelle pro skalnaté exoplanet a stabilní spektroskopické pozorování), který je instalován na velmi velké dalekohled ESO (VLT) v Chile, může dosáhnout citlivosti přibližně 20 centimetrů za sekundu. To je dost přesné na to, aby bylo možné najít Světy menší než Zeměvčetně Barnard B, který obíhá Barnardovu hvězdu, nejbližší jednohvězdičkový systém na Zemi. (Proxima Centauri je součástí systému trojitého hvězdičky.)

Je však nepravděpodobné, že by Barnard B bude jen jako Země: jeho oběžná dráha je 20krát menší než Mercury’s, což mu dává rok asi tři dny a odhadovaná teplota přibližně 125 stupňů Celsia.

Otherworldly Horizons

Ačkoli NIRPS dokáže najít spoustu světů, protože obvykle pozoruje hostitelskou hvězdu planety spíše než samotnou planetu, nástroj Nelze hledat žádné přímé známky mimozemského života. Ukazuje však, že astronomie, stejně jako historie, je cyklická. Stejně jako ostatní observatoře si vybraly kandidáty na NIRP a další spektrografy RV, aby prozkoumaly, tak si tyto nástroje vyberou slibné planetární cíle pro atmosférické studie silnými zařízeními, jako je James Webb Space Telescope.

NIRP také identifikují zajímavé exoplanety pro observatoře nové generace, jako jsou NASA Nancy Grace Roman vesmírný dalekohledkterý může spustit již v roce 2026 a nadcházející extrémně velký dalekohled ESO (ELT), který se staví na vrcholu Cerro Armazones v Chile a stane se největším pozemním dalekohledem na světě v této dekádě.

Stejně jako každá revoluční technologie, NIRPS již inspiruje nástupce: jmenovitě s volaným následným projektem ANDY (Armazony s vysokou disperzí Echelle Spectrograph), která se vyvíjí pro ELT s cílem analyzovat světlo nejen z hvězd hostovaných planetou, ale také z některých potenciálně obývatelných planet samy a potenciálně je zkoumá na biologické podněty. „Andes je nirps na steroidech,“ říká Doyon.

Dále nad kosmickým horizontem mohou být planety vyzvednuty nirpydalší-Generační projekty, jako jsou NASA Observatory obyvatelné světyKterý se předpokládá jako vůbec první vesmírný dalekohled speciálně navržený tak, aby odpovídal nejnaléhavější otázce vědy: jak sami jsme, opravdu?