У НАСА сейчас есть несколько космических телескопов, изучающих Вселенную:
Самые первые планеты, обнаруженные вокруг других звезд, были дикими, экстремальными мирами.
Некоторые крутились вокруг вращающегося звездного трупа – ядра взорвавшейся звезды – называемого пульсаром, и регулярно подвергались импульсам радиации.
Другой, раскаленный газовый гигант размером примерно в половину нашей планеты Юпитер, так крепко обнимал свою звезду, что один оборот вокруг звезды длился всего четыре дня.
Однако их экстремальный характер также облегчил их поиск с помощью ранних технологий охоты за планетами 1980-х и 90-х годов.
Наземные обсерватории взяли бразды правления в свои руки, обеспечив первый исторический всплеск открытия экзопланет.
Технологии стали лучше, и количество планет достигло сотен.
Тем не менее, плотная атмосфера Земли и ее пульсирующие помехи не позволяли даже лучшим наземным телескопам видеть более четко.
Подняв наши телескопы над завесой земной атмосферы, мы открыли великолепную Вселенную во всем световом спектре.
Это также расширило наши возможности в поисках планет вокруг других звезд.
Теперь мы считаем эти подтвержденные далекие миры – экзопланеты – тысячами, многие из них размером с Землю и вращаются по орбитам в «обитаемых зонах» своих звезд.
Следующее поколение космических телескопов откроет новые окна в поисках жизни, поскольку мы всматриваемся в атмосферы этих планет и пробуем на вкус их небо.
Космический телескоп НАСА «Хаббл», отметивший в 2020 году свое 30-летие на орбите, стал пионером в поиске планет вокруг других звезд - Хаббл даже использовался для создания некоторых из самых ранних профилей атмосфер экзопланет.
Другой исследователь космоса, космический телескоп НАСА «Кеплер», вошел в историю, открыв тысячи экзопланет, ища крошечные провалы в звездном свете, когда планеты пересекали поверхности своих звезд.
В своей первой миссии, с 2009 по 2013 год, «Кеплер» наблюдал за более чем 150 000 звезд, наблюдая за крошечными провалами в звездном свете, когда планеты пересекались перед своими звездами.
Первая миссия завершилась в 2013 году, когда из-за технических проблем космический корабль потерял большую часть своих возможностей наведения.
В 2014 году он начал свою вторую миссию, получившую название K2, и продолжил обнаружение экзопланет, несмотря на снижение его направленности.
Выведенный из эксплуатации в 2018 году, «Кеплер» по-прежнему считается открытием большинства экзопланет за всю историю миссий — более 2600.
Исследователи все еще находят планеты в данных Кеплера и будут продолжать это делать в течение многих лет.
Спитцер исследовал небо в инфракрасной части спектра, получая изображения новорожденных звезд, расположенных внутри густых облаков пыли, а также миллионы других изображений.
Космический телескоп был выведен из эксплуатации в 2020 году, хотя, как и «Кеплер», собранные им данные будут анализироваться учеными еще долгие годы, что, вероятно, приведет к непрерывному потоку открытий.
Спитцер, одна из четырех великих обсерваторий НАСА, которую он разделяет с Хабблом, Чандрой и Комптонской гамма-обсерваторией, внес значительный вклад в поиск экзопланет и анализ их атмосфер.
Среди его самых знаменитых работ — обнаружение семи планет размером примерно с Землю, вращающихся вокруг звезды под названием TRAPPIST-1 - Спитцер смог определить как массы, так и плотности этих миров.
В январе 2020 года он завершил свой 16-летний период наблюдений.
Спутник для исследования транзитных экзопланет (TESS) продолжил работу с того места, на котором остановились «Кеплер» и «К2», снова проведя масштабное исследование неба.
Но в то время как Кеплер в каком-то смысле бурил образцы ядра в небесах, глубоко и проницательно рассматривая небольшие участки, изображения звезд TESS нарисованы широкими мазками.
TESS проводит обзор почти всего неба последовательными сегментами: сначала купола звезд, который будет виден из южного полушария, затем из северного.
Его миссия состоит в том, чтобы находить планеты вокруг более ярких и близких звезд, опять же путем поиска теней: невероятно крошечного вычитания света от звезды, когда планета пересекает ее перед собой.
Во время своей основной четырехлетней миссии «Кеплер» проводил статистическое исследование транзитов, предназначенное для определения частоты обращения планет размером с Землю вокруг других звезд.
Кеплер обнаружил тысячи экзопланет, вращающихся вокруг звезд, в поле зрения в 115 квадратных градусов, которое покрывало около 0,25 процента неба.
В то время как "Кеплер" совершил революцию, обнаружив, что планеты размером от Земли до Нептуна являются обычными, основная масса звезд в поле зрения "Кеплера" находится на расстояниях от сотен до тысяч световых лет, что затрудняет получение наземных последующих наблюдений для многих систем.
TESS предназначен для исследования более 85% неба (площадь неба в 400 раз больше, чем покрывает Кеплер) для поиска планет вокруг близлежащих звезд (в пределах примерно 200 световых лет).
Звезды TESS обычно в 30–100 раз ярче звезд, исследованных Кеплером. Поэтому планеты, обнаруженные вокруг этих звезд, гораздо легче охарактеризовать с помощью последующих наблюдений, что приводит к точным измерениям масс, размеров, плотности и свойств атмосферы планет.
В 2021 году мы сделали смелый шаг вперед, запустив космический телескоп Джеймса Уэбба, самую большую и сложную космическую научную обсерваторию, когда-либо построенную.
Этот гигантский космический корабль мог бы закрыть своим солнцезащитным козырьком обычный теннисный корт.
Он был запущен из Французской Гвианы 25 декабря 2021 года.
На солнечном козырьке находится самое большое главное зеркало, когда-либо отправлявшееся в космос — около 6,5 метров (21 фут 4 дюйма) в поперечнике.
Ожидается, что телескоп Уэбба, увидев Вселенную в инфракрасном свете, станет ведущей обсерваторией десятилетия, изучающей миллиарды лет истории Вселенной и приближающейся почти к моменту Большого взрыва.
Он может раскрыть детали формирования планетных систем, подобных нашей, и даже получить образцы (посредством радужного спектра захваченного света) состава атмосфер экзопланет.
НАСА работает с партнерами по всей стране и по всему миру, чтобы исследовать экзопланеты – изучая их из космоса или с земли.
Сотрудничество с группами наземных телескопов имеет важное значение.
Когда космический телескоп TESS обнаружит свидетельства существования новой экзопланеты, наблюдения с Земли не только смогут подтвердить ее существование, но и рассказать нам больше о самой планете.
Измерения «массы» или веса планеты можно объединить с измерениями TESS ее диаметра, получив ее плотность.
Это, в свою очередь, может сказать нам, газовая ли это планета, как Нептун, или более плотный, скалистый мир, как наш.
Наземные телескопы, которые помогли подтвердить и охарактеризовать экзопланеты или скоро будут, включают Магеллан II в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, инструмент NEID на телескопе WIYN в Китт-Пик, штат Аризона, обсерваторию Кека на Мауна-Кеа, Гавайи, и Телескоп Хейла в Паломарской обсерватории в Южной Калифорнии и это лишь некоторые из десятков.
Они будут работать с космическими телескопами – TESS и, вскоре, с космическим телескопом Джеймса Уэбба – чтобы предоставить подробную информацию об атмосферах экзопланет, их составе и других важных статистических данных.
Мощные инструменты следующего поколения приблизят нас к долгожданному и глубокому открытию: маленькому скалистому обитаемому миру где-то в галактике с атмосферой, напоминающей нам нашу собственную.
Электростанция телескопа, которая сейчас находится в стадии разработки, может открыть новые окна знаний, когда она будет запущена уже в середине 2020-х годов.
А космический телескоп Нэнси Грейс Роман, ранее известный как WFIRST, будет иметь действительно широкое окно, примерно в 100 раз превышающее поле зрения космического телескопа Хаббл.
Римский телескоп, названный в честь пионера НАСА, будет исследовать глубины темной материи и темной энергии – таинственных, в основном неизвестных явлений, составляющих большую часть Вселенной – а также делать прямые снимки и другие наблюдения экзопланет в рамках демонстрации технологии.
В основе его миссии - плотная внутренняя часть галактики Млечный путь, где телескоп мог бы обнаружить тысячи экзопланет с помощью гравитационного микролинзирования.
Далее: Познакомьтесь с некоторыми исследователями экзопланет НАСА, от рассказчиков до ученых.
