NASA-forskere studerer, hvordan man fjerner planetariske fotobombere

Forestil dig, at du tager til en forlystelsespark med din familie, og du beder en parkansat om at tage et gruppebillede. En berømthed går forbi i baggrunden og vinker mod kameraet og stjæler fokus på billedet. Overraskende nok er dette koncept med "fotobombning" også relevant for astronomer, der leder efter beboelige planeter.

Når videnskabsmænd peger et teleskop mod en exoplanet, kan lyset, som teleskopet modtager, effektivt blive "forurenet" af lys fra andre planeter i det samme stjernesystem, ifølge en ny NASA-undersøgelse. Forskningen, offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters den 11. august modellerede, hvordan denne "fotobombing"-effekt ville påvirke et avanceret rumteleskop designet til at observere potentielt beboelige exoplaneter og foreslog potentielle måder at overvinde denne udfordring på.

"Hvis du så på Jorden, der sad ved siden af ​​Mars eller Venus fra et fjernt udsigtspunkt, så afhængigt af hvornår du observerede dem, vil du måske tro, at de begge er det samme objekt," forklarer Dr. Prabal Saxena, en videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, der ledede forskningen.

Saxena bruger vores eget solsystem som en analog til at forklare denne fotobombeeffekt.

"For eksempel, afhængigt af observationen, kan en exo-jord gemme sig i [lys fra] hvad vi fejlagtigt tror er en stor exo-Venus," sagde Dr. Saxena. Jordens nabo Venus menes generelt at være fjendtlig over for beboelighed, med overfladetemperaturer varme nok til at smelte bly – så denne blanding kan få videnskabsmænd til at gå glip af en potentielt beboelig planet.

Astronomer bruger teleskoper til at analysere lys fra fjerne verdener for at indsamle information, der kan afsløre, om de kunne understøtte liv. Et lysår, afstanden lyset tilbagelægger på et år, er næsten seks billioner miles (over ni billioner kilometer), og der er omkring 30 stjerner, der ligner vores sol inden for omkring 30 lysår fra vores solsystem.

Dette fotobombningsfænomen, hvor observationer af en planet er forurenet af lys fra andre planeter i et system, stammer fra målplanetens "punktspredningsfunktion" (PSF). PSF er et billede skabt på grund af diffraktion af lys (bøjning eller spredning af lysbølger omkring en åbning), der kommer fra en kilde og er større end kilden til noget meget langt væk (såsom en exoplanet). Størrelsen af ​​et objekts PSF afhænger af størrelsen af ​​teleskopets blænde (det lysopsamlende område) og bølgelængden, hvormed observationen er taget. For verdener omkring en fjern stjerne kan en PSF opløses på en sådan måde, at to nærliggende planeter eller en planet og en måne ser ud til at omdannes til én.

If that is the case, the data that scientists can gather about such an Earth analog would be skewed or affected by whatever world or worlds were photobombing the planet in question, which could complicate or outright prevent the detection and confirmation of an exo-Earth, a potential planet like Earth beyond our solar system.

Saxena examined an analogous scenario in which otherworldly astronomers might be looking at Earth from more than 30 light-years away, using a telescope similar to that recommended in the 2020 Astrophysics Decadal Survey. "We found that such a telescope would sometimes see potential exo-Earths beyond 30 light-years distance blended with additional planets in their systems, including those that are outside of the habitable zone, for a range of different wavelengths of interest," Saxena said.

The habitable zone is that region of space around a star where the amount of starlight would allow liquid water on a planet's surface, which may enable the existence of life.

There are multiple strategies to deal with the photobombing problem. These include developing new methods of processing data gathered by telescopes to mitigate the potential that photobombing will skew the results of a study. Another method would be to study systems over time, to avoid the possibility that planets with close orbits would appear in each other's PSFs. Saxena's study also discusses how using observations from multiple telescopes or increasing the size of the telescope could reduce the photobombing effect at similar distances. + Udforsk yderligere

To search for alien life, astronomers will look for clues in the atmospheres of distant planets