კოსმოსური ტელესკოპები შესაძლოა იმაზე მეტს ხედავდნენ, ვიდრე ელოდნენ

ბმულების ცხრილი

რეზიუმე და 1. შესავალი

2. დიფრაქციის ლიმიტის შედარება მომავალი ტელესკოპებისთვის
3. ფოტობომბვა ჩვენს მზის სისტემაში
4. შედეგები მიღებული სპექტრისთვის
5. შერბილების სტრატეგიები და დისკუსია და ცნობები

აბსტრაქტი

დაკვირვება სასიცოცხლო ეგზოპლანეტებზე, რომლებიც შეიძლება დაემსგავსონ დედამიწას, არის ასტრონომიის მთავარი პრიორიტეტი, რომელიც დამოკიდებულია არა მხოლოდ ასეთი სამყაროების აღმოჩენაზე, არამედ იმის დადგენაზე, რომ საცხოვრებლობის აშკარა ნიშნები არ არის გამოწვეული სხვა წყაროებით. კოსმოსურ ტელესკოპებს, რომლებიც შექმნილია ისეთი სამყაროების დასაკვირვებლად, როგორიცაა ნასას 2020 წლის ასტროფიზიკის ათწლეულის კვლევის მიერ რეკომენდირებული, აქვთ დიფრაქციით შეზღუდული გარჩევადობა, რომელიც ეფექტურად ავრცელებს შუქს წყაროდან წყაროს მიმდებარე რეგიონში. ამ წერილში ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ 6 მეტრიანი კოსმოსური ტელესკოპის დიფრაქციის ზღვარი იწვევს დედამიწის მსგავსი პლანეტის წერტილოვანი გავრცელების ფუნქციას, რომელიც შეიძლება შეიცავდეს დამატებით გაუთვალისწინებელ სხეულებს სისტემებისთვის შემოთავაზებული ძიების შესაბამისი დისტანციებზე. ამ მოულოდნელ დამატებით ობიექტებს, როგორიცაა სხვა პლანეტები და მთვარეები, შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ სავარაუდო სასიცოცხლო პლანეტის მიღებულ სპექტრებზე ყალბი მახასიათებლების წარმოქმნით და სპექტრებში დამატებითი გაურკვევლობის დამატების გზით. 6 მეტრიანი კოსმოსური ტელესკოპით დაკვირვებული დედამიწის მოდელი, თითქოს ეს იყო ეგზოპლანეტა, გვიჩვენებს, რომ დედამიწის სინათლე შერეული იქნება მთვარესთან, მერკურისთან, ვენერასთან და მარსთან სხვადასხვა კომბინაციებში და სხვადასხვა დროს სისტემამდე მანძილისა და ტალღის სიგრძის მრავალი კომბინაციისთვის. იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია პოტენციურად დასახლებული პლანეტის ჭეშმარიტი სპექტრების ამოღება ბიოხელმოწერების მოსაძებნად, ჩვენ ხაზს ვუსვამთ ამ ეფექტის გათვალისწინების აუცილებლობას შესაბამისი ტელესკოპების შემუშავების დროს და გთავაზობთ რამდენიმე პოტენციურ საშუალებას ამ ფოტობომბის ეფექტის აღრიცხვისთვის.

1. შესავალი

პირდაპირი გამოსახულების ძალის გამოყენების მცდელობები სასიცოცხლო სამყაროების გამოსაკვლევად ემყარება რწმენას, რომ დედამიწა არა მხოლოდ ჩვენს ფეხქვეშაა, არამედ შესაძლოა არსებობდეს ჩვენს თავზე კოსმოსის სხვა რეგიონებშიც. კონტექსტური ინფორმაცია, რომელიც მოითხოვს პერსპექტიული პლანეტების და მათი სისტემების როგორც დაკვირვებით, ასევე თეორიულ დაზვერვას, მნიშვნელოვანია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ საეჭვო დასახლებადი სამყარო იმსახურებს მის დასახასიათებლად საჭირო რესურსებს. ამ კონტექსტური ინფორმაციის მიღებამ უნდა გაითვალისწინოს დაგეგმილი მომავალი ტელესკოპების შესაძლებლობები და საზღვრები ამ მაღალი პრიორიტეტული სამყაროების შესწავლის წინა პლანზე. ამ კვლევაში განვიხილავთ, თუ როგორ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ამ მომავალი ტელესკოპების დიფრაქციის ზღვარმა დაკვირვების სტრატეგიასა და შედეგებზე. მნიშვნელოვანი გზა, რომლითაც დიფრაქციული საზღვრები ამას აკეთებენ, არის ნახსენები სათაურში, სადაც „ფოტობომბი“ ეხება სურათს, რომელიც შეიცავს კამერის ხედვის ველში გაუთვალისწინებელი ობიექტის მოულოდნელ გამოჩენას სურათის გადაღების დროს. ეს ობიექტები შეიძლება შეიცავდეს სხვა პლანეტებსა და მთვარეებს, რომლებსაც შეუძლიათ გავლენა მოახდინონ მიღებულ სპექტრებზე, თუ ისინი გადაუჭრელია სამიზნე პლანეტების წერტილოვანი გავრცელების ფუნქციიდან (PSF). იმის გაგება, თუ სად/როგორ შეიძლება მოხდეს ასეთი შერევა, მნიშვნელოვანია მომავალი ტელესკოპების შემუშავებაში, რომლებიც მიზნად ისახავს საცხოვრებელი ეგზოპლანეტების აღმოჩენას, როგორიცაა ახლახანს რეკომენდებული ინფრაწითელი/ოპტიკური/ულტრაიისფერი ტელესკოპი 2020 წლის ასტროფიზიკური ათწლეულის კვლევაში (?). პოტენციური ბიოხელმოწერების შეფასების ბოლოდროინდელმა ჩარჩოებმა (Catling et al. 2018; Green et al. 2021) ხაზგასმით აღნიშნეს, რომ ჯერ უნდა აღმოიფხვრას ნამდვილი ხელმოწერა, რომელიც პოტენციურად მიუთითებს სიცოცხლეზე, შემდეგ კი შევამოწმოთ პოტენციური გართულებული სცენარები, რომლებმაც შეიძლება ხელი შეუშალოს ხელმოწერის ზუსტ ინტერპრეტაციას, და ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ ფოტობომბები შეიძლება გაართულოს ამ მოთხოვნებს დამატებით პლანეტებზე.

ამ ეფექტის შესწავლა იმსახურებს საფუძვლიან მკურნალობას, რადგან სავარაუდოდ იქნება ცვალებადობა სპეციფიკური დაკვირვებებისთვის შესაბამისი თვისებების დიაპაზონის გამო, მათ შორის სისტემის დახრილობა, პლანეტარული ორბიტალური ფაზა, შინაგანი სივრცითი ვარიაციები თითოეულ შესაბამის სხეულში და სხვა სისტემა და პლანეტარული მახასიათებლები. თუმცა, ეს წერილი არის თავდაპირველი საძიებო კვლევა, რომელიც ფოკუსირებულია ოთხ თემაზე, რომელიც წარმართავს შემდგომ შესწავლას და წარმოადგენს ნაშრომის სექციებს. პირველ რიგში, ჩვენ განვიხილავთ რამდენიმე ტელესკოპის დიამეტრის/დაკვირვების ტალღის სიგრძის კომბინაციის დიფრაქციის ლიმიტის კუთხურ ზომას, როგორც დამიზნებულ სისტემებამდე მანძილის ფუნქცია. ეს მოიცავს შედარებას პოტენციური პლანეტარული სისტემების საკვანძო დისტანციებთან, რომლებიც შეიძლება არსებობდეს სხვადასხვა ვარსკვლავური ტიპის ვარსკვლავების ირგვლივ - დასახლებადი ზონის სიგანე (HZ) და ბორცვის რადიუსის ზომა საშუალო HZ დედამიწის ტყუპისთვის. მეორეც, ჩვენ ვიყენებთ ჩვენს მზის სისტემას, როგორც მოდელს ფოტობომბის ეფექტის ტიპისთვის, რომელიც შეიძლება დაფიქსირდეს პლანეტარული სისტემებისთვის, სადაც მრავალი პატარა, კლდოვანი პლანეტებია დასახლებულ ზონაში/მახლობლად. ჩვენ განვიხილავთ იმის ალბათობას, რომ დედამიწის PSF-ში დამატებითი პლანეტები გამოჩნდნენ დროის მიხედვით, თუ ჩვენს მზის სისტემას 6 მეტრიანი ტელესკოპით აკვირდებოდნენ. მესამე, ჩვენ მოდელირებულ შედეგებს ვაკეთებთ დედამიწის PSF-ის ასეთი დაბინძურების ხილულ და ახლო ინფრაწითელ სპექტრებზე, რომლებიც მიიღება დედამიწისთვის ტელესკოპის გამოყენებით 10 პარსეკის დაშორებით. დაბოლოს, ჩვენ განვიხილავთ სხვა პოტენციურ ფოტობომბის სცენარებს, რომლებიც დაკავშირებულია სამომავლო დაკვირვებებთან და პოტენციურ საშუალებებთან ჭეშმარიტი დედამიწა-ტყუპის სპექტრის პოტენციური დაბინძურებისგან ამოღების მიზნით.