NASA-Wissenschaftler untersuchen, wie man planetare „Fotobomber“ entfernt

Stellen Sie sich vor, Sie gehen mit Ihrer Familie in einen Freizeitpark und bitten einen Mitarbeiter des Parks, ein Gruppenfoto zu machen. Eine Berühmtheit läuft im Hintergrund vorbei und winkt in die Kamera, um den Fokus des Fotos zu stehlen. Überraschenderweise ist dieses Konzept des „Photobombing“ auch für Astronomen relevant, die nach bewohnbaren Planeten suchen.

Wenn Wissenschaftler ein Teleskop auf einen Exoplaneten richten, könnte das Licht, das das Teleskop empfängt, effektiv durch Licht von anderen Planeten im selben Sternensystem „kontaminiert“ werden, so eine neue NASA-Studie. Die Studie, veröffentlicht in Die Briefe des astrophysikalischen Journals am 11. August modelliert, wie sich dieser „Photobombing“-Effekt auf ein fortschrittliches Weltraumteleskop auswirken würde, das zur Beobachtung potenziell bewohnbarer Exoplaneten entwickelt wurde, und schlug mögliche Wege zur Überwindung dieser Herausforderung vor.

„Wenn Sie die Erde neben dem Mars oder der Venus von einem entfernten Standpunkt aus betrachtet haben, könnten Sie denken, dass sie beide dasselbe Objekt sind, je nachdem, wann Sie sie beobachtet haben“, erklärt Dr. Prabal Saxena, ein Wissenschaftler am Goddard Space der NASA Flight Center in Greenbelt, Maryland, der die Forschung leitete.

Saxena verwendet unser eigenes Sonnensystem als Analogon, um diesen Photobombing-Effekt zu erklären.

„Zum Beispiel könnte sich je nach Beobachtung eine Exo-Erde darin verstecken [light from] Wir glauben fälschlicherweise, dass es sich um eine große Exo-Venus handelt“, sagte Dr. Saxena. Die Venus, die Nachbarin der Erde, gilt allgemein als feindlich gegenüber Bewohnbarkeit, da die Oberflächentemperaturen so hoch sind, dass Blei schmelzen könnte – diese Vermischung könnte also dazu führen, dass Wissenschaftler eine potenzielle Venus verpassen bewohnbarer Planet.

Astronomen verwenden Teleskope, um Licht von fernen Welten zu analysieren, um Informationen zu sammeln, die möglicherweise zeigen, ob sie Leben unterstützen könnten. Ein Lichtjahr, die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt, beträgt fast sechs Billionen Meilen (über neun Billionen Kilometer), und es gibt etwa 30 sonnenähnliche Sterne innerhalb von etwa 30 Lichtjahren von unserem Sonnensystem.

Dieses Photobombing-Phänomen, bei dem Beobachtungen eines Planeten durch Licht von anderen Planeten in einem System verunreinigt werden, rührt von der „Point-Spread-Function“ (PSF) des Zielplaneten her. Die PSF ist ein Bild, das durch Beugung von Licht (das Biegen oder Ausbreiten von Lichtwellen um eine Öffnung) entsteht, das von einer Quelle kommt, und ist größer als die Quelle für etwas sehr weit entferntes (z. B. einen Exoplaneten). Die Größe der PSF eines Objekts hängt von der Größe der Teleskopöffnung (dem lichtsammelnden Bereich) und der Wellenlänge ab, bei der die Beobachtung erfolgt. Für Welten um einen entfernten Stern kann sich ein PSF so auflösen, dass zwei nahegelegene Planeten oder ein Planet und ein Mond sich scheinbar in einen verwandeln.

Wenn dies der Fall ist, würden die Daten, die Wissenschaftler über ein solches Erdanalog sammeln können, verzerrt oder beeinflusst von der Welt oder den Welten, die den fraglichen Planeten fotobombiert haben, was die Erkennung und Bestätigung einer Exo-Erde erschweren oder ganz verhindern könnte. ein möglicher Planet wie die Erde jenseits unseres Sonnensystems.

Saxena untersuchte ein analoges Szenario, in dem Astronomen aus einer anderen Welt aus einer Entfernung von mehr als 30 Lichtjahren auf die Erde blicken könnten, und zwar mit einem Teleskop, das dem ähnelt, das in der 2020 Astrophysics Decadal Survey empfohlen wird. „Wir fanden heraus, dass ein solches Teleskop manchmal potenzielle Exo-Erden in einer Entfernung von mehr als 30 Lichtjahren sehen würde, die mit zusätzlichen Planeten in ihren Systemen vermischt sind, einschließlich solcher, die sich außerhalb der bewohnbaren Zone befinden, für eine Reihe verschiedener interessierender Wellenlängen“, sagte Saxena .

Die bewohnbare Zone ist die Region des Weltraums um einen Stern, in der die Menge an Sternenlicht flüssiges Wasser auf der Oberfläche eines Planeten ermöglichen würde, was die Existenz von Leben ermöglichen könnte.

Es gibt mehrere Strategien, um mit dem Photobombing-Problem umzugehen. Dazu gehört die Entwicklung neuer Methoden zur Verarbeitung von Daten, die von Teleskopen gesammelt wurden, um das Potenzial zu mindern, dass Photobombing die Ergebnisse einer Studie verfälscht. Eine andere Methode wäre, Systeme im Laufe der Zeit zu untersuchen, um die Möglichkeit zu vermeiden, dass Planeten mit engen Umlaufbahnen in den PSFs des anderen auftauchen. Die Studie von Saxena erörtert auch, wie die Verwendung von Beobachtungen von mehreren Teleskopen oder die Vergrößerung des Teleskops den Photobombing-Effekt bei ähnlichen Entfernungen verringern könnte.