Astronomové chtějí vypustit roj dalekohledů, aby našli ve vesmíru život

Současné plány pro vlajkové observatoře ve 40. letech 21. století se zaměřují na zodpovězení jednoduché otázky – jsme ve vesmíru sami? Naše dosud nejlepší dalekohledy, jako je vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST), nám poskytly pouze lákavé letmé pohledy do atmosfér jiných světů, ale ne dost na to, abychom skutečně určili, zda tam existuje život, jak ho známe. Astronomové čekali, až technologie dožene jejich sny o tom, co je možné z hlediska nových typů dalekohledů. A nedávno Institut W. M. Kecka pro vesmírné studie vydal zprávu s podrobnostmi o misi LIFE (Large Interferometer For Exoplanets), která, jak doufají, pomůže poskytnout definitivní odpověď na tuto jednoduchou otázku.

Exoplanety se těžko fotografují. V první řadě se obvykle nacházejí velmi blízko své mateřské hvězdy, která je také miliardkrát jasnější než ony. Jedním z řešení tohoto problému je použití zařízení zvaného koronograf, které fyzicky blokuje světlo hvězdy a umožňuje dalekohledu zachytit pouze (odražené) světlo vycházející ze samotné planety. Tato technika je plánována pro použití v observatoři Habitable World Observatory (HWO), kterou zvažuje NASA a je účinná při detekci viditelného a ultrafialového světla.

Existuje však i jiný typ záření, které je obzvláště užitečné pro lov obyvatelných exoplanet – střední infračervené záření. Na těchto vlnových délkách, které monitorují vyzařované teplo, kontrast mezi planetou a hvězdou dramaticky klesá, což umožňuje dalekohledům přímo pozorovat (neodražené) tepelné záření planety. Ale možná ještě důležitější je, že střední infračervené záření je zlatým dolem potenciálních spektrálních biosignatur, včetně ozonu, metanu, vody, oxidu uhličitého a dokonce i fosfinu, což je v některých kontextech potenciální biosignaturní podoba.

Vybudovat systém pro detekci tohoto světla však není snadný úkol. JWST je již navržen pro pozorování infračerveného světla, ale i ten je příliš malý na to, aby efektivně izoloval exoplanety s rozlišením potřebným k poskytnutí detailního obrazu jejich atmosfér. Ve skutečnosti by jakýkoliv vesmírný dalekohled dostatečně velký na to, aby to dokázal, byl příliš objemný, než aby se vešel na raketu. Konstruktéři projektu LIFE proto navrhují alternativu – nulovou interferometrii s rozmístěním teleskopů ve formaci.

V podstatě chtějí vypustit více kosmických observatoří a rozmístit je v přesné, volné formaci desítek až stovek metrů od sebe. Poté nasbírané světlo nasměrují do centrální sběrné observatoře, která tak může provádět některé elegantní optické triky, které jednak „vynulují“ světlo centrální hvězdy a zároveň zesílí tepelnou stopu samotné planety.

Teoreticky to zní skvěle, ale v praxi je tato konstrukce velmi složitá. LIFE není prvním navrhovaným vesmírným interferometrem – ve skutečnosti už dvě mise v tomto století (Terrestrial Planet Finder-Interferometer – TPF od NASA a Darwin od ESA) byly zrušeny, protože technologie prostě ještě nebyla připravená. Podle nové zprávy však naše inženýrské dovednosti v poslední době dostihly naši fantazii.

Průlomy v astrofotonice zmenšily to, co by kdysi býval optický přístroj o velikosti stolního počítače, na velikost mikročipu. A komerční průmysl vypouštění vesmírných raket nadále snižuje náklady na starty pro nejrůznější mise. Zpráva uvádí, že létání ve formaci, jedna z nejnáročnějších částí navrhované mise LIFE, je v nadcházejících letech plánována pro několik technologických demonstračních misí, jako jsou SEIRIOS a SunRISE, které budou tvořit cubesaty pohybující se ve formaci.

S rozvojem technologie se zvyšuje pravděpodobnost, že mise LIFE bude technologicky proveditelná. Ale co ta druhá mise hledající život – HWO? Zpráva zdůrazňuje, že LIFE a HWO jsou ve skutečnosti skvělými týmovými partnery a budou zkoumat zcela oddělené části téže skládačky. HWO se zaměří na viditelné/ultrafialové světlo, zatímco LIFE bude měřit tepelné vyzařování ve střední infračervené oblasti, aby odvodila teplotu, poloměr a složení atmosféry planety. Kombinace dat z obou misí je zásadní pro eliminaci „falešně pozitivních výsledků“, kdy něco, co by mohlo vypadat jako biosignatura, je ve skutečnosti způsobeno abiotickým procesem.

Vypuštění HWO je plánováno na 40. léta 21. století, ale stále prochází fází návrhu. Ve vývoji je také program LIFE a ačkoliv oba programy mohou být spuštěny v podobném časovém rámci, hlavním cílem programu LIFE je poskytovat HWO doplňková data. Zpráva zdůrazňuje, že pro rovnoměrné rozdělení financování by měl být projekt LIFE mezinárodní spoluprací, spíše než závislostí na jediném zdroji financování.

Pokud bude projekt LIFE financován, doufejme, že bude financován i HWO. Ale i kdyby ne, konečně se dostáváme do bodu, kdy můžeme vybudovat systém, který nám pomůže najít důkaz, že v tom nejsme sami, a pokud to není dostatečně inspirativní k financování těchto programů, není jasné, co by bylo.

Zdroj: https://www.universetoday.com/articles/astronomers-want-to-build-a-swarm-of-telescopes-to-find-life

autor: František Martinek