Πόσοι πλανήτες περιστρέφουν το πλησιέστερο γειτονικό αστέρι μας;

Μερικά από τα πιο ελπιδοφόρα μέρη για να αναζητήσουν εξωγήινους έχουν παραμείνει, μέχρι στιγμής, κυρίως κρυμμένες από τους αστρονόμους. Τώρα ένα όργανο που αλλάζει παιχνίδι που ονομάζεται Νιφάδες (Ερευνητής πλανήτη κοντά στην υπέρυθρη ακτινοβολία) οδηγεί την αναζήτηση των πιο εντυπωσιακών στόχων στον κόσμο: ενδεχομένως στους κόσμους που μοιάζουν με γήινα γύρω από τα κοντινά κόκκινα αστέρια νάνου.

Οι κόκκινοι νάνοι, ή οι Dwarfs, είναι τα πιο δελεαστικά μέρη για να αναζητήσουν αλλοδαπές γη επειδή είναι τα πιο άφθονα και διαρκή αστέρια. Συνθέτουν την πλειοψηφία των αστεριών με τον Γαλαξία και λάμπουν με αργό θερμοπυρηνικό σιγοβράζουν που θα τους επιτρέψουν να ζουν εκθετικά περισσότερο από ό, τι οι περισσότεροι – ακόμα και για παράδειγμα, για 14 τρισεκατομμύρια χρόνιαή 1.000 φορές την τρέχουσα ηλικία του σύμπαντος.

Όμως, οι Dwarfs είναι επίσης τα μικρότερα, πιο ατελή αστέρια, έτσι ώστε αυτοί και οι πλανήτες τους μπορεί να είναι δύσκολο να ανιχνευθούν και να επιθεωρήσουν. Εισάγετε το NIRPS, ένα όργανο προσαρμοσμένο για να πειράξει τα λεπτές ενδείξεις των αλλιώς κρυμμένων κόσμων, κάνοντας απαράμιλλη μετρήσεις υψηλής ακρίβειας των M Dwarfs, οι οποίες εκπέμπουν το μεγαλύτερο μέρος του φωτός τους σε υπέρυθρο και μήκη κύματος.

Για την υποστήριξη της επιστημονικής δημοσιογραφίας

Εάν απολαμβάνετε αυτό το άρθρο, σκεφτείτε να υποστηρίξετε τη βραβευμένη δημοσιογραφία μας από εγγραφή. Με την αγορά μιας συνδρομής βοηθάτε να εξασφαλίσετε το μέλλον των επιθετικών ιστοριών σχετικά με τις ανακαλύψεις και τις ιδέες που διαμορφώνουν τον κόσμο μας σήμερα.

“Νομίζω ότι βρισκόμαστε στη χρυσή εποχή των M Dwarfs, όπου προσφέρουν μια τεράστια δυνατότητα-είναι το καλύτερο μέρος για την ανίχνευση μικρών πλανητών μεγέθους γης”, λέει η Natalie Hinkel, πλανητική αστροφυσική στο κρατικό πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα, ο οποίος δεν είναι μέλος της ομάδας NIRPS.

Τα σύνορα M M Dwarf

Τα Nirps μπορούν να βρουν πλανήτες μέσω Η μέθοδος ακτινικής ταχύτητας (RV)που αναζητά το μικροσκοπικό βαρυτικό ρυμουλκό που ασκούν στα αστέρια τους. Αυτό το ρυμουλκό που πάντα αλλάζει την ταχύτητα του αστεριού, η οποία με τη σειρά του αλλάζει σχεδόν αδιαμφισβήτητα το χρώμα του φωτός του. Όταν ένας πλανήτης τροχιάς τραβάει το αστέρι του πιο κοντά στη Γη, το φως του αστεριού μετατοπίζεται ελαφρώς στο μπλε άκρο του φάσματος στα τηλεσκόπια μας. Όταν ο πλανήτης τραβήξει το αστέρι του μακριά, το αστέρι μετατοπίζεται ελαφρώς στο κόκκινο άκρο. Η κυκλική μπλε-σε-κόκκινη αστρική ταλάντωση που είναι η υπογραφή RV ενός μικρού κόσμου που περιστρέφεται γύρω από έναν νάνο M, αντιστοιχεί σε μετατόπιση ταχύτητας μικρότερου από ένα μέτρο ανά δευτερόλεπτο. Οι Dwarfs είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι για έρευνες RV Planet, επειδή οι χαμηλές μάζες τους μπορούν να οδηγήσουν σε μεγαλύτερα, πιο προφανή ρυμουλκά από τυχόν συνοδευτικούς μικροσκοπικούς κόσμους.

Ο René Doyon, καθηγητής του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ και του συν-πρωταρχικού ερευνητή της NIRPS, Συμπεριλαμβανομένης της επανάστασης σε δελτίο τύπου: “Για πρώτη φορά, μπορούμε να φτάσουμε στην ακτινοβολία ακτινικής ταχύτητας υπομενούς ανά δευτερόλεπτο στην υπέρυθρη ακτινοβολία.” Αυτό σημαίνει ότι οι Nirps μπορούν να δουν ένα μακρινό αστέρι που ζουμ μέσα από το διάστημα και να διακρίνει μια αλλαγή στην ταχύτητά του που ισοδυναμεί με την ταχύτητα μιας χαλαρής βόλτα στο πάρκο.

Τα NIRPs και άλλα έργα που βασίζονται σε RV είναι φασματογραφικά, παρόμοια με πρίσματα που συνδέονται με τα υπάρχοντα τηλεσκόπια. Όπως ένα πρίσμα απλώνει το λευκό φως σε ένα ουράνιο τόξο χρωμάτων, ένα φασματογράφο χωρίζει το εισερχόμενο αστέρι στα συστατικά μήκη κύματος του, παράγοντας ένα φάσμα ουράνιου τόξου. «Δακτυλικά αποτυπώματα“Από διαφορετικά άτομα και μόρια στην ατμόσφαιρα ενός αστεριού μπορούν να αποτυπωθούν στο φάσμα του και χρησιμεύουν ως σημάδια αναφοράς σε πλανήτες που αναζητούν μικροσκοπικές μετατοπίσεις ταχύτητας.

Τον περασμένο μήνα, στο Οι πρώτες κυκλοφορίες NIRPS Science Από την έναρξη των δραστηριοτήτων του τον Απρίλιο του 2023, οι ερευνητές ανέφεραν τις επίπονες παρατηρήσεις τους για το πλησιέστερο γειτονικό αστέρι του ηλιακού συστήματος, που βρίσκεται μόλις 4,2 έτη φωτός μακριά. Τα NIRPs βοήθησαν να επιβεβαιωθεί η παρουσία του Proxima Centauri B, ενός πλανήτη γη-μάζας στην κατοικήσιμη ζώνη του αστεριού όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό. Επιβεβαίωσε επίσης έναν άλλο, μικρότερο πλανήτη, Proxima Centauri D, το οποίο είναι μόνο το ένα τρίτο της μάζας της γης. Τέλος, οι Nirps αντικρούουν την ύπαρξη ενός άλλου δυνητικού πλανήτη που υποτίθεται ότι ήταν στο σύστημα, Proxima Centauri c.

Παρόλο που δύο επιβεβαιώσεις – και μια απόλυση – των προηγούμενων ζητούμενων κόσμων μπορεί να μην κάνουν πολλούς τίτλους, το αποτέλεσμα NIRPS είναι ένα αξιοσημείωτο RV feat και ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση της πραγματικής φύσης του πλανητικού συστήματος που πλησιάζουν το δικό μας.

Ωστόσο, η Proxima είναι μια ενιαία περίπτωση και τα βελτιωμένα όργανα RV όπως τα NIRPs έχουν οριστεί για να ανακαλύψουν ένα μεγαλύτερο, πλουσιότερο θησαυρό των κόσμων γύρω από τους κοντινούς M Dwarfs. Από αυτά τα αστέρια μέσα στον δικό μας γαλαξία, οι αστρονόμοι εκτιμούν ότι ίσως ένας στους πέντε πλανήτες του λιμανιού Οι κατοικήσιμες ζώνες τους.

Αυτή η αμηχανία των πλανητικών πλούτων σημαίνει ότι οι NIRPs δεν μπορούν να σταθούν μόνοι τους στην πρώτη γραμμή των ερευνών RV. Μεγάλο μέρος του έργου του ενισχύεται από συμπληρωματικές παρατηρήσεις από ένα άλλο φασματογράφο που ονομάζεται High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS), ο οποίος συνδέεται με το ίδιο τηλεσκόπιο με το NIRPS στο παρατηρητήριο La Silla στην ερήμωση της Χιλής Atacama. Οι Harps έχουν εμπλακεί σε ένα κυνήγι RV για τους πλανήτες από το 2003, αν και φαίνεται σε οπτικό φως και όχι κοντά σε υπέρυθρη ακτινοβολία, όπως κάνει το Nirps. Μαζί μπορούν να διακρίνουν τους πραγματικούς πλανήτες από ψευδώς θετικά που προκαλούνται από τις φωτοβολίδες, τα σημεία και τη μαγνητική δραστηριότητα ενός αστεριού.

Δεν είναι λοιπόν περίεργο ότι το δίδυμο Nirps-Harps είναι το πιο υπερβολικό όργανο στο Παρατηρητήριο La Silla, με ένα “Συνδυασμένο αίτημα 3277 ωρών“Σε περίοδο παρατήρησης επτά μηνών, σύμφωνα με τον François Bouchy, αναπληρωτή καθηγητή στο Τμήμα Αστρονομίας στο συν-πρωταρχικό ερευνητή του Πανεπιστημίου της Γενεύης και του NIRPS.

Επέκταση του καταλόγου Exoplanet

Μέχρι στιγμής, είτε σε εγγύς υπέρυθρη είτε σε οπτική, η τεχνική RV αποκάλυψε περισσότερα από 1.100 από τα σχεδόν 6.000 γνωστά exoplanets. Είναι δεύτερο μόνο στη μέθοδο ανίχνευσης του πλανήτη διαμετακόμισης, η οποία αναζητά βουτιά στο φως ενός αστεριού, καθώς ένας πλανήτης που περιστρέφεται περνάει μπροστά του, όπως ένας περιστρεφόμενος σκώρος που σκαρφαλώνει σε μια φλόγα. Συνολικά, η μέθοδος διαμετακόμισης απέδωσε περίπου 4.500 εξωπλανήτες – σχεδόν το 75 % των κόσμων που καταγράφηκαν στη NASA’s Exoplanet αρχείο.

Όμως, ενώ οι διαμετακόμιση μπορούν τώρα να έκλειναν RV ως μέθοδο πλανητικής ανακάλυψης, το RV εξακολουθεί να είναι ένα σημαντικό εργαλείο για μελέτες παρακολούθησης. Οι Nirps και οι συγγενείς του μπορούν να κερδίσουν το σιτάρι από το χαστούκι για χιλιάδες χιλιάδες πλανητικούς υποψηφίους που βρέθηκαν μέσω διαμετακόμισης, διαχωρίζοντας τους αληθινούς πλανήτες από τις μυριάδες δυνητικές ψευδείς θετικές θεμελιώδεις που μεταμφιέζονται ως διαβαθμισμένοι κόσμοι. Αυτά τα όργανα RV επόμενης γενιάς είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την αποκάλυψη των κρίσιμων λεπτομερειών-το πιο σημαντικό, την εκτιμώμενη μάζα ενός πλανήτη-η οποία δεν μπορούν συνήθως να επιλυθούν.

Οι μετρήσεις μάζας μπορεί να είναι κρίσιμες για τη διάκριση μεταξύ των νέων τύπων πλανήτη παρόμοιου μεγέθους για να αποκαλυφθεί εάν είναι πλούσια σε νερό, αέρια, βραχώδες ή κάποιο εκπληκτικό συνδυασμό αυτών.

Ωστόσο, το NIRPS είναι μόνο το πιο πρόσφατο σε μια συνεχώς αναπτυσσόμενη οικογένεια RV πλανήτη. Έχει ενταχθεί στις διερευνητικές του προσπάθειες από άλλους, όπως οι έρευνες NN-Explore Exoplanet με το Doppler Spectroscopy (NEID), ένα άλλο εξαιρετικά ακριβές φασματογραφικό φασματογράφο που χρηματοδοτείται από τη NASA και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και Λειτουργία στο Telescope Telescope στο Kitt Peak στην Αριζόνα. Παρόμοια με τα Nirps, ένα μεγάλο μέρος του έργου του Neid περιλαμβάνει επικύρωση πιθανών πλανητών που παρέχονται από άλλες εγκαταστάσεις · Το όργανο έχει πρόσφατα επιβεβαιωμένοι υποψήφιοι που προέρχεται από τη διέλευση της NASA Exoplanet Survey Mission (TESS) και την αποστολή Gaia της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESO).

Ο Neid παρατηρεί ένα στενότερο εύρος μήκους κύματος από τα NIRPs, αν και καλύπτει το ορατό φως που κυμαίνεται από βαθύ μπλε έως εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία. Μπορεί να μετρήσει τις αλλαγές στην ταχύτητα ενός αστεριού που είναι στο ίδιο επίπεδο με το ταχύτητα ανίχνευσης ενός βρέφουςσχεδόν 30 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο – αν και αυτό δεν περιλαμβάνει το ευρύτερο εύρος της NIRPS σε όλη την υπέρυθρη ακτινοβολία. Ωστόσο, όπως εξηγεί ο Doyon, η “ανίχνευση του (σήματος RV της) γης γύρω από τον ήλιο” θα απαιτούσε μια ακόμη πιο έντονη ακρίβεια Περίπου 10 εκατοστά ανά δευτερόλεπτο.

Η επίτευξη τέτοιας ακραίας ακρίβειας δεν είναι ακόμη συνηθισμένη, αλλά ένα υπάρχον όργανο RV πλησιάζει: espresso (Echelle Spectograph για βραχώδη exoplanet και σταθερές φασματοσκοπικές παρατηρήσεις), η οποία είναι εγκατεστημένη στο πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO (VLT) στη Χιλή, μπορεί να επιτύχει μια ευαισθησία περίπου 20 εκατοστών ανά δευτερόλεπτο. Αυτό είναι αρκετά ακριβές για να βρείτε Κόσμοι μικρότεροι από τη Γησυμπεριλαμβανομένου του Barnard B, η οποία περιστρέφεται το αστέρι του Barnard, το πλησιέστερο σύστημα μονού αστέρων στη Γη. (Το Proxima Centauri είναι μέρος ενός συστήματος τριπλής αστέρων.)

Το Barnard B είναι απίθανο να είναι πολύ σαν τη Γη, αν και: η τροχιά του είναι 20 φορές μικρότερη από τον Ερμής, δίνοντάς του ένα έτος περίπου τριών ημερών και εκτιμώμενη θερμοκρασία περίπου 125 βαθμών Κελσίου.

Αλλοδαποί ορίζοντες

Παρόλο που τα Nirps μπορούν να βρουν άφθονα τους κόσμους, επειδή παρατηρείται συνήθως το αστέρι του πλανήτη και όχι ο ίδιος ο πλανήτης, το όργανο δεν μπορεί να αναζητήσει άμεσα σημάδια αλλοδαπής ζωής. Αλλά αποδεικνύει ότι η αστρονομία, όπως η ιστορία, είναι κυκλική. Ακριβώς όπως άλλα παρατηρητήρια επέλεξαν υποψήφιους για NIRPs και άλλα φασματογραφήματα RV για να εξερευνήσουν, επίσης και αυτά τα όργανα θα επιλέξουν υποσχόμενους πλανητικούς στόχους για ατμοσφαιρικές μελέτες από ισχυρές εγκαταστάσεις όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.

Τα NIRPs θα προσδιορίσουν επίσης ενδιαφέροντα εξωπλανήτες για παρατηρητήρια επόμενης γενιάς όπως το Nancy Grace Roman Space Telescope της NASA, το οποίο μπορεί να ξεκινήσει το 2026 και το επερχόμενο εξαιρετικά μεγάλο τηλεσκόπιο του ESO, το οποίο χτίστηκε την επωνυμία του Cerro Armazones στη Χιλή και θα γίνει το μεγαλύτερο Telescope του κόσμου αργότερα.

Όπως κάθε επαναστατική τεχνολογία, το NIRPS είναι ήδη εμπνευσμένο διάδοχοι: δηλαδή ένα έργο παρακολούθησης που ονομάζεται Άνδες (Armazones High Dispersion Echelle Spectograph), η οποία αναπτύσσεται για το ELT με στόχο την ανάλυση του φωτός όχι μόνο από τα αστέρια που φιλοξενούν πλανήτη αλλά και από ορισμένους δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες και ενδεχομένως να τους εξετάσουν για βιοσυγκολλίες. “Οι Andes είναι Nirps στα στεροειδή”, λέει ο Doyon.

Μακρύτερα πάνω από τον κοσμικό ορίζοντα, οι πλανήτες που λαμβάνονται από τα NIRPs μπορεί να καθαριστούν από την επόμενη-επόμενος-Τα έργα γενεών, όπως το παρατηρητήριο του NASA Hismitable Worlds, το οποίο οραματίζεται ως το πρώτο διαστημικό τηλεσκόπιο που σχεδιάστηκε ειδικά για να απαντήσει στην πιο πιεστική ερώτηση της επιστήμης: πόσο μόνοι είμαστε πραγματικά;