21.03.2023, universetoday.com, Мэтт Уильямс

Альфа Центавра – наш ближайший звездная соседка, двойная звездная система, расположенная всего в 4,376 световых годах от нас. Несмотря на ее близость, неоднократные астрономические исследования не смогли найти убедительных доказательств существования экзопланет в этой системе. Часть проблемы заключается в том, что система состоит из двух звезд, вращающихся друг вокруг друга, что делает обнаружение экзопланет с помощью двух самых популярных методов очень сложным. 

В 2019 году Breakthrough Initiatives объявили, что поддерживают новый проект по поиску экзопланет по соседству — Телескоп для интерферометрического мониторинга орбиты наших астрономических соседей (Telescope for Orbit Locus Interferometric Monitoring of our Astronomical Neighbourhood – TOLIMAN, в переводе с древнего арабского – звезда).

Эта концепция недорогой миссии была разработана командой из Университета Сиднея, Австралия, и направлена ​​на поиск потенциально пригодных для жизни экзопланет в системе Альфа Центавра с использованием астрометрического метода. Он заключается в отслеживании видимого положения звезды на небе на наличие признаков колебания, указывающих на то, что на нее действуют гравитационные силы (например, планеты). Недавно Сиднейский университет подписал контракт с EnduroSat, ведущим поставщиком микроспутников и космических услуг, на изготовление миниспутника и поддержку миссии при его запуске.

Альфа Центавра состоит из первичной звезды G-типа (похожей на наше Солнце) и вторичной звезды K-типа (оранжевый карлик). Из-за ее бинарной природы было очень трудно различить возможные сигналы от этой системы, которые могли подтвердить наличие экзопланет. Такие сигналы дает метод транзита, при котором астрономы наблюдают за звездами на предмет периодических провалов светимости, которые могут указывать на то, что планеты проходят перед звездой (транзит) относительно наблюдателя. Но поскольку звезды тоже совершают транзиты, очень часто случаются провалы в светимости.

Обращение звезд друг вокруг друга значительно влияет на их движение вперед и назад (метод известен как метод лучевых скоростей). Это очень затрудняет обнаружение планет, которые могут вращаться вокруг них. Однако этот метод подтвердил существование каменистой планеты (Проксима b), вращающейся вокруг обитаемой зоны Проксимы Центавра в 2016 году. С тех пор были обнаружены еще две, в том числе самая внутренняя каменистая планета размером с Марс и самый дальний газовый гигант (возможно, с кольцами!)

До сих пор астрономы сообщали о многочисленных возможных сигналах от Альфы Центавра. Первый пришел в 2012 году, когда астрономы сообщили о RV-сигнале от Альфы Центавра B, который был приписан планете (Альфа Центавра Bb), но в 2015 году выяснилось, что он является ложноположительным. В 2013 году было объявлено о возможном транзите планеты, но это было, как сообщается, слишком близко к звезде, чтобы поддерживать жизнь. В 2021 году планета-кандидат под названием Кандидат 1 (C1) была обнаружена вокруг Альфы Центавра А с помощью прямой тепловизионной съемки, но этот факт пока остается неподтвержденным.

Для Питера Татхилла , профессора физики Сиднейского института астрономии (SIfA) и ведущего ученого миссии TOLIMAN, трудная задача подтверждения наличия планет вокруг альф Центавра A и B слишком заманчива, чтобы отказаться от нее. Как он сказал в недавнем пресс-релизе Сиднейского университета: «Это дразняще близко к дому. Астрономы обнаружили тысячи экзопланет за пределами нашей Солнечной системы, но большинство из них находятся в тысячах световых лет от нас и вне нашей досягаемости. Современные спутниковые технологии позволяют нам исследовать наш небесный двор и, возможно, заложить основу для перспективных будущих миссий, охватывающих межзвездные пустоты в системе Центавра».

Концепция TOLIMAN была впервые предложена Татхиллом и его коллегами из SIfA во время конференции SPIE Astronomical Telescopes+Instrumentation Conference 2018 года в Остине, штат Техас. Вместо того, чтобы концентрировать свет в сфокусированный луч, как в обычных телескопах, TOLIMAN полагается на дифракционный рисунок зеркала зрачка, который распределяет звездный свет в виде сложного цветочного узора, что позволяет проводить чрезвычайно точные измерения движения звезды.

Затем за любыми признаками существования экзопланет могут следить более мощные инструменты, не предназначенные исключительно для наблюдения за Альфой Центавра.

«Любые экзопланеты, которые мы находим рядом с Землей, можно отслеживать с помощью других инструментов, что дает отличные перспективы для обнаружения и анализа атмосферы, химии поверхности или даже сигнатур биосферы – предварительных признаков жизни», – сказал Татхилл. Эти последующие исследования касаются таких телескопов, как Джеймс Уэбб, и инструментов следующего поколения, таких как космический телескоп  Nancy Grace Roman Space Telescope  (RST), запуск которого запланирован на 2027 год.

Альфа Центавра также, вероятно, будет популярной целью для многих 30-метровых наземных телескопов, которые начнут функционировать в этом десятилетии. Запуск этого телескопа будет сложной задачей из-за его ограниченного объема (12 литров), который должен поддерживать термическую и механическую стабильность. С этой целью Университет Сиднея заключил контракт с EnduroSat на изготовление специального мини-спутника в качестве системы доставки телескопа. Его конструкция MicroSat может передавать данные от полезной нагрузки со скоростью более 125 мегабит в секунду (Мбит/с), что имеет решающее значение для текущей миссии по наблюдению, когда в игру вступает большое количество загруженных данных.

Как заметил Райчо Райчев, основатель и генеральный директор EnduroSat: «Мы гордимся тем, что сотрудничаем в этой миссии. Проблемы огромны, и это доведет наши инженерные усилия до предела. Эта миссия является первой в своем роде исследовательской научной работой и поможет открыть двери для недорогих астрономических миссий».

Проект TOLIMAN является одним из нескольких, поддерживаемых Breakthrough Initiatives, которая уже оказывает влияние благодаря своему передовому проекту Breakthrough Listen – крупнейшей из когда-либо созданных программ, посвященных поиску внеземного разума (SETI). Проект TOLIMAN также хорошо сочетается с Breakthrough Starshot, предполагаемой межзвездной миссией, которая будет использовать достижения в области миниатюризации, передовых материалов и двигателей направленной энергии для отправки нанокораблей на Альфу Центавра в полет продолжительностью в 20 лет.

Обнаружение планет по соседству, вероятно, вдохновит на межзвездные миссии для более близкого изучения звездной системы. Доктор С. Пит Уорден, бывший директор Исследовательского центра Эймса NASA (с 2006 по 2015 год) и исполнительный директор Breakthrough Initiatives, сказал: «Очень интересно видеть, как эта программа воплощается в жизнь. Благодаря этому партнерству мы можем создать астрономическую миссию нового типа и добиться реального прогресса в изучении планетарных систем по соседству».

Дополнительная информация:
Мы одни? University и EnduroSat объединяются в поисках жизни среди звезд
Соседние миры: поиск обитаемых планет вокруг Альфы Центавра

Перевод: Александр Тарлаковский (блог tay-ceti.space)
Оригинал: A New Mission Will Search for Habitable Planets at Alpha Centauri