Nautilus: Nová konstelace 35 teleskopů s dvojnásobnou silou JWST odhalí atmosféry exoplanet

Atmosféry exoplanet se staly primárním cílem astrobiologů při hledání života mimo Zemi. Jelikož povrchy těchto vzdálených planet nelze přímo zobrazit, astronomové musí hledat kreativní způsoby, jak objevit známky života, takzvané biosignatury.

Atmosféry exoplanet se staly primárním cílem astrobiologů při hledání života mimo Zemi. Jelikož povrchy těchto vzdálených planet nelze přímo zobrazit, astronomové musí hledat kreativní způsoby, jak objevit známky života, takzvané biosignatury. Současné výkonné pozemní a vesmírné teleskopy, jako je Atacama Large Millimeter Array (ALMA) a Vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) od NASA, neustále zlepšují své schopnosti pozorovat a analyzovat atmosféry exoplanet. Klíčové otázky však zůstávají: Jak se tyto atmosféry formovaly a vyvíjely a co to může znamenat pro hledání života?

Tým výzkumníků ze Spojených států a Spojeného království nyní navrhuje novou metodu pro studium evoluce atmosfér exoplanet. V návrhu bílé knihy, zveřejněném na serveru arXiv, představují koncept mise Nautilus Space Observatory, známé také jako Nautilus Deep Space Observatory (NDSO). Podle nich by tato observatoř mohla způsobit revoluci nejen ve studiu exoplanet, ale i v budoucím fungování vesmírných teleskopů. Pro účely této konkrétní bílé knihy se výzkumníci zaměřili na formování a evoluci exoplanet a jejich atmosfér.

Navrhovaná observatoř Nautilus bude tvořena konstelací 35 vesmírných teleskopů. Jejich design a nasazení mají být rychlé a jednoduché, přičemž budou mít dostatečně velké průměry pro průlomové vědecké objevy. Bílá kniha popisuje několik vědeckých cílů, které by Nautilus mohl splnit, včetně lepšího pochopení časových os vývoje exoplanet na sub-Neptuny a super-Země. Tyto typy exoplanet jsou nejběžnější, přičemž vědci odhadují, že 30 % až 50 % hvězd podobných Slunci má alespoň jednu z nich na oběžné dráze. Mezi další cíle patří studium časových os ztráty atmosférické hmoty, poměru uhlíku a kyslíku a vývoje exoplanet s dominantním heliem. Časové osy sahají od protoplanetárních disků starých 0 až 10 milionů let až po plně zralé planety staré 4,6 miliardy let.

Pro zodpovězení těchto otázek je zapotřebí vysoké prostorové rozlišení, široké vlnové pokrytí, velká efektivní plocha a paralelní provoz více jednotek, což Nautilus poskytuje. Izolováním fyzikálních procesů, které řídí evoluci planet a jejich atmosfér, tyto vědecké cíle přímo podporují programy NASA Cosmic Origins a Exoplanet Exploration. Nautilus, navržený koncem roku 2010 a vedený Arizonskou univerzitou, má sestávat z 35 vesmírných teleskopů s celkovou velikostí čočky a průměrem 14 metrů a 8,5 metru pro každou jednotku. Tyto čočky budou řídit optiku Nautilu, což by mohlo zlepšit pozorování, protože současné pozemní a vesmírné teleskopy používají k sběru světla zrcadla.

Celkový výkon Nautilu pro sběr světla je více než dvojnásobný oproti JWST, více než 10krát větší než u Hubbleova vesmírného dalekohledu a téměř 100krát větší než u navrhovaného teleskopu Ariel Evropské kosmické agentury. Spolu s 8,5metrovou čočkou bude každá jednotka Nautilu obsahovat přístrojový balíček, solární panel a Mylarový balón. Bílá kniha přichází v době, kdy počet NASA potvrzených exoplanet dosahuje téměř 6 300, z toho téměř 2 200 jsou planety podobné Neptunu (sub-Neptuny) a něco přes 1 800 jsou super-Země. Stejně jako u většiny bílých knih, další kroky zahrnují přeměnu konceptu v realitu, přičemž současné prototypy jsou zatím mnohem menší než požadovaná 8,5metrová čočka. Tento ambiciózní projekt představuje významný krok vpřed v našem úsilí o pochopení vesmíru a našeho místa v něm.