Yeni Gezegen Avlama Araçları Yabancı Dünyaları Arıyor

Dünya dışı varlıkları aramak için en umut verici yerlerden bazıları şimdiye kadar çoğunlukla gökbilimcilerden gizlendi. Artık oyunun kurallarını değiştiren bir enstrümanın adı NIRPS (Yakın Kızılötesi Gezegen Arayıcısı), evrendeki en ilgi çekici hedeflerin araştırılmasına öncülük ediyor: yakındaki kırmızı cüce yıldızların etrafındaki potansiyel olarak Dünya benzeri dünyalar.

Kırmızı cüceler veya M cüceleri yabancı Dünyaları aramak için en cazip yerlerdir çünkü onlar en bol ve kalıcı yıldızlar. Samanyolu’ndaki yıldızların çoğunluğunu oluşturuyorlar ve yavaş bir termonükleer kaynama ile parlıyorlar, bu da onların çoğundan katlanarak daha uzun yaşamalarına olanak tanıyacak – hatta örneğin, 14 trilyon yılveya evrenin şimdiki yaşının 1000 katı.

Ancak M cüceleri aynı zamanda en küçük ve en sönük yıldızlardır, dolayısıyla onları ve gezegenlerini tespit etmek ve incelemek zor olabilir. Işıklarının çoğunu kızılötesi ve yakın kızılötesi dalga boylarında yayan M cücelerinin benzersiz yüksek hassasiyetli ölçümlerini yaparak, normalde gizli olan dünyaların ince işaretlerini ortaya çıkarmak için özel olarak tasarlanmış bir cihaz olan NIRPS’e girin.

Bilim gazeteciliğini destekleme konusunda

Bu makaleyi beğeniyorsanız, ödüllü gazeteciliğimizi desteklemeyi düşünün. abone oluyorum. Bir abonelik satın alarak, bugün dünyamızı şekillendiren keşifler ve fikirlerle ilgili etkili hikayelerin geleceğinin güvence altına alınmasına yardımcı oluyorsunuz.

NIRPS ekibinin bir üyesi olmayan, Louisiana Eyalet Üniversitesi’nden gezegen astrofizikçisi Natalie Hinkel, “Sanırım M cücelerinin altın çağındayız, burada çok büyük olasılıklar sunuyorlar; Dünya büyüklüğündeki küçük gezegenleri tespit etmek için en iyi yer bunlar” diyor.

M Cüce Sınırı

NIRPS gezegenleri bulabilir radyal hız (RV) yöntemiyıldızlarına uyguladıkları küçük yerçekimsel çekişi arar. Bu çekiş, yıldızın hızını çok az miktarda değiştirir ve bu da, ışığının rengini neredeyse fark edilemeyecek şekilde değiştirir. Yörüngedeki bir gezegen yıldızını Dünya’ya yaklaştırdığında, yıldızın ışığı teleskoplarımızdaki spektrumun mavi ucuna hafifçe kayar; Gezegen yıldızını uzaklaştırdığında yıldız ışığı hafifçe kırmızı uca doğru kayar. Bir M cücesinin yörüngesindeki küçük bir dünyanın RV imzası olan döngüsel maviden kırmızıya yıldız yalpalaması, saniyede bir metreden daha az bir hız değişimine karşılık gelir. M cüceleri karavan gezegen araştırmaları için özellikle uygundur çünkü düşük kütleleri, eşlik eden küçük dünyalardan daha büyük, daha belirgin çekişmelere neden olabilir.

Montreal Üniversitesi’nde profesör ve NIRPS’in eş-baş araştırmacısı René Doyon, bir basın bülteninde bu atılımı bağlamsallaştırdı: “İlk kez kızılötesinde saniye başına metrenin altındaki radyal hız hassasiyetine ulaşabiliyoruz.” Bu, NIRPS’in uzayda yakınlaşan uzak bir yıldızı görüntüleyebildiği ve hızındaki, parkta yavaş bir yürüyüşün hızına eşdeğer bir değişikliği fark edebildiği anlamına gelir.

NIRPS ve diğer RV tabanlı projeler, mevcut teleskoplara takılan prizmalara benzeyen spektrograflardır. Tıpkı bir prizmanın beyaz ışığı gökkuşağı renklerine yayması gibi, spektrograf da gelen yıldız ışığını kendisini oluşturan dalga boylarına bölerek gökkuşağına benzer bir spektrum üretir. “Parmak izleriBir yıldızın atmosferindeki farklı atom ve moleküllerin sayısı onun spektrumuna basılabilir ve bunlar, çok küçük hız değişimleri arayan gezegen avcıları için referans işaretleri olarak hizmet eder.

Geçen ay, ilk NIRPS bilim bültenleri Araştırmacılar, Nisan 2023’te faaliyete geçmesinden bu yana, yalnızca 4,2 ışıkyılı uzaklıkta bulunan, güneş sisteminin en yakın komşu yıldızı olan kırmızı cüce Proxima Centauri’ye ilişkin özenli gözlemlerini bildirdiler. NIRPS varlığının doğrulanmasına yardımcı oldu Proxima Centauri byıldızın yaşanabilir bölgesinde sıvı suyun bulunabileceği kabaca Dünya kütleli bir gezegen. Aynı zamanda daha küçük bir gezegenin daha olduğu doğrulandı. Proxima Centauri dbu sadece Dünya kütlesinin üçte biri. Son olarak NIRPS, başka bir potansiyel gezegenin varlığını yalanladı. Sistemde olduğu iddia ediliyorProxima Centauri c.

Daha önce iddia edilen dünyaların iki onayı – ve bir reddedilmesi – pek çok manşete çıkmasa da, NIRPS sonucu dikkate değer bir RV başarısıdır ve bize en yakın gezegen sisteminin gerçek doğasını anlamada ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.

Ancak Proxima tek bir örnektir ve NIRPS gibi geliştirilmiş karavan araçları, yakındaki M cücelerinin etrafındaki dünyaların daha büyük, daha zengin hazinelerini keşfetmeye hazırdır. Gökbilimciler, galaksimizdeki bu tür yıldızlardan belki de beşte birinin Dünya’daki gezegenlerden birini barındırdığını tahmin ediyor. yaşanabilir bölgeleri.

Gezegensel zenginliklerin yarattığı bu utanç, NIRPS’in karavan araştırmalarında tek başına ön sıralarda yer alamayacağı anlamına geliyor. Çalışmalarının çoğu, Şili Atacama Çölü’ndeki La Silla Gözlemevi’ndeki NIRPS ile aynı teleskoba bağlı olan Yüksek Doğruluklu Radyal Hız Gezegen Arayıcısı (HARPS) adı verilen başka bir spektrograftan alınan tamamlayıcı gözlemlerle zenginleştirilmiştir. HARPS, NIRPS’in yaptığı gibi yakın kızılötesi yerine optik ışığa bakmasına rağmen 2003 yılından bu yana karavanla gezegen avı yapıyor. Birlikte, gerçek gezegenleri, bir yıldızın parlamaları, lekeleri ve manyetik aktivitesinden kaynaklanan yanlış pozitiflerden ayırt edebilirler.

O halde NIRPS-HARPS ikilisinin La Silla Gözlemevi’nde en fazla abone olunan cihaz olması şaşırtıcı değil.3277 saatlik birleşik talepCenevre Üniversitesi Astronomi Bölümü’nde doçent ve NIRPS eş-baş araştırmacısı François Bouchy’ye göre, yedi aylık bir gözlem süresi boyunca.

Ötegezegen Kataloğunun Genişletilmesi

Şimdiye kadar, ister yakın kızılötesi ister optik olsun, RV tekniği şu anda bilinen yaklaşık 6.000 ötegezegenin 1.100’ünden fazlasını ortaya çıkardı. Bu yöntem, bir alevin karşısında daire çizen bir güve gibi, önünden yörüngede dönen bir gezegen geçerken yıldızın ışığındaki azalmaları arayan geçiş gezegeni tespit yönteminden sonra ikinci sırada yer alıyor. Genel olarak, geçiş yöntemi yaklaşık 4.500 ötegezegen ortaya çıkardı; bu, NASA’nın kataloğunda yer alan dünyaların neredeyse yüzde 75’i anlamına geliyor. Ötegezegen Arşivi.

Ancak geçişler artık bir gezegen keşif yöntemi olarak RV’yi gölgede bırakabilirken, RV takip çalışmaları için hala önemli bir araç. NIRPS ve akrabaları, geçişler yoluyla bulunan binlerce ve binlerce gezegen adayının samanlarını ayıklayabilir, gerçek gezegenleri, geçiş yapan dünyalar gibi görünen sayısız potansiyel yanlış pozitiflerden ayırabilir. Bu yeni nesil karavan araçları, geçişlerin genellikle çözemediği önemli ayrıntıları (en önemlisi, bir gezegenin tahmini kütlesini) ortaya çıkarmak için de hayati önem taşıyor.

Kütle ölçümleri, yeni keşfedilen benzer büyüklükteki gezegen türleri arasında ayrım yapmak ve bu gezegenlerin su açısından zengin mi, gazlı mı, kayalık mı yoksa bunların şaşırtıcı bir kombinasyonu mu olduğunu ortaya çıkarmak için kritik öneme sahip olabilir.

Ancak NIRPS, sürekli büyüyen karavan gezegen bulucuları ailesinin en yeni üyesidir. NASA ve Ulusal Bilim Vakfı sponsorluğunda bir başka son derece hassas yakın kızılötesi spektrograf olan ve Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’ndeki 3,5 metrelik WIYN Teleskobu üzerinde çalışan NN-EXPLORE Exoplanet Investigations with Doppler Spektroskopisi (NEID) gibi başkaları da keşif çalışmalarına katılıyor. NIRPS’e benzer şekilde NEID’in çalışmalarının çoğu şunları içerir: olası gezegenlerin doğrulanması diğer tesisler tarafından sağlanan; enstrüman son zamanlarda onaylanmış adaylar NASA’nın Transiting Exoplanet Survey Satellite misyonundan (TESS) alınmıştır ve Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESO’nun) Gaia misyonu.

NEID, NIRPS’ten daha dar bir dalga boyu aralığını gözlemlese de görünür ışık aralığını derin maviden yakın kızılötesine kadar kapsar. Bir yıldızın hızındaki değişimle aynı düzeydeki değişiklikleri ölçebilir. bir bebeğin emekleme hızısaniyede neredeyse 30 santimetre; ancak buna NIRPS’in kızılötesindeki daha geniş aralığı dahil değildir. Ancak Doyon’un açıkladığı gibi, ” [RV signal of] Güneşin etrafında Dünya” daha da keskin bir hassasiyet gerektirir. saniyede yaklaşık 10 santimetre.

Bu kadar yüksek bir hassasiyete ulaşmak henüz sıradan bir durum değil, ancak mevcut bir RV cihazı yaklaşıyor: ESO’nun Şili’deki Çok Büyük Teleskobu (VLT) üzerine kurulu olan ESPRESSO (Kayalık Ötegezegen ve Kararlı Tayf Gözlemleri için Echelle Spektrografı), saniyede yaklaşık 20 santimetre hassasiyete ulaşabiliyor. Bu bulunacak kadar kesin Dünya’dan daha küçük dünyalarBarnard Yıldızı’nın yörüngesindeki Barnard b dahil, Dünya’ya en yakın tek yıldızlı sistem. (Proxima Centauri üçlü yıldız sisteminin bir parçasıdır.)

Ancak Barnard b’nin Dünya’ya pek benzemesi pek mümkün değil: Yörüngesi Merkür’ünkinden 20 kat daha küçük, bu da ona bir yılın yaklaşık üç gün olduğunu ve tahmini sıcaklığın yaklaşık 125 santigrat derece olduğunu gösteriyor.

Diğer Dünya Ufukları

Her ne kadar NIRPS çok sayıda dünya bulabilse de, genellikle bir gezegenin kendisini değil, bir gezegenin ev sahibi yıldızını gözlemliyor. uzaylı yaşamının doğrudan işaretlerini arayamıyorum. Ancak bu, tarih gibi astronominin de döngüsel olduğunu gösteriyor. Tıpkı diğer gözlemevlerinin NIRPS ve diğer RV tayfçekerleri için adayları keşfetmesi gibi, bu araçlar da James Webb Uzay Teleskobu gibi güçlü tesislerin atmosferik çalışmaları için gelecek vaat eden gezegen hedeflerini seçecek.

NIRPS ayrıca NASA’nınki gibi yeni nesil gözlemevleri için ilginç ötegezegenleri de belirleyecek Nancy Grace Roma Uzay Teleskobu2026 gibi erken bir tarihte fırlatılabilecek olan Teleskobu ve ESO’nun Şili’deki Cerro Armazones zirvesinde inşa edilen ve bu on yılın sonunda dünyanın en büyük yer tabanlı teleskopu haline gelecek olan Aşırı Büyük Teleskobu (ELT).

Her devrim niteliğindeki teknoloji gibi, NIRPS de hali hazırda haleflerine ilham veriyor: yani, adı verilen bir takip projesi. ANDLAR (Armazones Yüksek Dağılımlı Echelle Spektrografı), yalnızca gezegen barındıran yıldızlardan değil, aynı zamanda potansiyel olarak yaşanabilir bazı gezegenlerden gelen ışığı ayrıştırmak ve potansiyel olarak biyolojik imzalar için onları araştırmak amacıyla ELT için geliştirilmektedir. Doyon, “ANDES, steroid kullanan NIRPS’tir” diyor.

Kozmik ufkun daha ilerisinde, NIRPS tarafından tespit edilen gezegenler bir sonraki uzay aracı tarafından taranabilir.SonrakiNASA’nınki gibi nesil projeler Yaşanabilir Dünyalar GözlemeviBilimin en acil sorusuna cevap vermek için özel olarak tasarlanmış ilk uzay teleskobu olarak öngörülen: Gerçekte ne kadar yalnızız?