Свемирски телескопи можда виде више него што су очекивали

Табела веза

Апстракт и 1. Увод

2. Поређења граница дифракције за будуће телескопе
3. Фотобомбовање у нашем соларном систему
4. Последице за добијене спектре
5. Стратегије ублажавања и дискусија, и референце

АПСТРАКТ

Посматрање насељивих егзопланета које могу да личе на Земљу је кључни приоритет у астрономији који зависи не само од откривања таквих светова, већ и од утврђивања да очигледни потписи настањивости нису последица других извора. Свемирски телескопи дизајнирани да посматрају такве светове, као што је онај који препоручује НАСА-ин 2020 Астропхисицс Децадал Сурвеи, имају резолуцију ограничену дифракцијом која ефикасно шири светлост из извора у региону око тачке извора. У овом писму показујемо да граница дифракције свемирског телескопа од 6 метара резултира функцијом ширења тачака планете сличне Земљи која може садржати додатна непредвиђена тела за системе на удаљеностима релевантним за предложена претраживања. Ови неочекивани додатни објекти, као што су друге планете и месеци, могу утицати на добијене спектре за претпостављену настањиву планету тако што производе лажне карактеристике и додају додатну несигурност у спектре. Модел Земље посматран космичким телескопом од 6 метара као да је егзопланета показује да би светлост са Земље била помешана са Месецом, Меркуром, Венером и Марсом у различитим комбинацијама и у различито време за бројне комбинације удаљености до система и таласне дужине. С обзиром на важност издвајања правих спектра потенцијално настањиве планете у циљу тражења биосигнатура, истичемо потребу да се овај ефекат узме у обзир током развоја релевантних телескопа и предлажемо нека потенцијална средства за објашњење овог ефекта фотобомбардирања.

1. УВОД

Напори да се искористи моћ директне слике за истраживање насељивих светова засновани су на уверењу да Земља није само под нашим ногама, већ може постојати и изнад наших глава у другим регионима свемира. Контекстуалне информације које захтевају и опсервационо и теоријско извиђање обећавајућих планета и њихових система су критичне да би се осигурало да свет за који се сумња да је погодан за живот заслужује ресурсе потребне да га карактерише. Добијање ових контекстуалних информација мора узети у обзир могућности и ограничења планираних будућих телескопа на челу истраживања ових светова високог приоритета. У овој студији расправљамо о томе како граница дифракције ових будућих телескопа може утицати на стратегију и резултате посматрања. Значајан начин на који границе дифракције то могу да ураде је алудиран у наслову, где се „фотобомбовање“ односи на слику која садржи неочекивану појаву ненамерног објекта у видном пољу камере док је слика снимљена. Ови објекти могу укључивати друге планете и месеце, који могу утицати на добијене спектре ако су нерешиви од функције тачке ширења циљних планета (ПСФ). Разумевање где/како се такве мешавине могу појавити је важно у развоју будућих телескопа који имају за циљ откривање егзопланета погодних за живот, као што је недавно препоручени инфрацрвени/оптички/ултраљубичасти телескоп у Астрофизичком десетогодишњем истраживању за 2020. (?). Недавни оквири за процену потенцијалних биосигнатура (Цатлинг ет ал. 2018; Греен ет ал. 2021) су нагласили потребу да се прво извуче прави потпис који потенцијално указује на живот, а затим да се испитају потенцијални компликовани сценарији који могу збунити тачну интерпретацију потписа, и показаћемо да фотобомбање оба ова додатна захтева могу да компликују планете или да угрозе

Истраживање овог ефекта заслужује темељну обраду јер ће вероватно постојати варијације због низа својстава релевантних за специфична посматрања, укључујући нагиб система, планетарну орбиталну фазу, унутрашње просторне варијације у сваком релевантном телу и друге карактеристике система и планете. Међутим, ово писмо је почетна истраживачка студија која се фокусира на четири теме које усмеравају даље проучавање и чине делове рада. Прво, испитујемо угаону величину границе дифракције неколико комбинација пречника телескопа/таласне дужине за посматрање као функцију удаљености до циљаних система. Ово укључује поређење са кључним растојањима унутар потенцијалних планетарних система који могу постојати око звезда различитих типова звезда - ширина настањиве зоне (ХЗ) и величина радијуса Хила за Земљиног близанца средњег ХЗ. Друго, користимо наш соларни систем као модел за врсту ефекта фотобомбовања који се може приметити за планетарне системе са више малих, стеновитих планета у/близу зоне погодне за живот. Испитујемо вероватноћу да се додатне планете појаве у Земљином ПСФ-у као функција времена, ако је наш соларни систем посматран помоћу телескопа од 6 метара. Треће, моделирамо последице које би таква контаминација Земљиног ПСФ-а имала на снимку видљивих и инфрацрвених спектра добијених за Земљу коришћењем телескопа са удаљености од 10 парсека. Коначно, расправљамо о другим потенцијалним сценаријима фотобомбардовања релевантним за будућа посматрања и потенцијалним средствима за извлачење правог спектра Земљиног близанца из потенцијалне контаминације.