Det senaste året har varit en spännande tid för dem som bedriver jakten på extra-solplaneter och potentiellt bebobara världar. I augusti 2016 bekräftade forskare från European Southern Observatory (ESO) förekomsten av den närmaste exoplaneten till jorden (Proxima b) som ännu upptäckts. Detta följdes några månader senare (februari 2017) med tillkännagivandet av ett system med sju planeter runt TRAPPIST-1.
Upptäckten av dessa och andra extra-solplaneter (och deras potential att vara värdsliv) var ett övergripande tema vid årets konferens Breakthrough Discuss. Konferensen ägde rum mellan 20 och 21 april och arrangerades av Stanford Universitys fysikavdelning och sponsras av Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics and Breakthrough Initiatives.
Breakthrough Initiatives, som grundades 2015 av Yuri Milner och hans fru Julia, skapades för att uppmuntra utforskningen av andra stjärnsystem och sökandet efter utomjordisk intelligens (SETI). Förutom att förbereda vad som mycket väl kan vara det första uppdraget till ett annat stjärnsystem (Breakthrough Starshot), utvecklar de också vad som kommer att vara världens mest avancerade sökning efter utomjordiska civilisationer (Breakthrough Listen).
Konferensens första dag innehöll presentationer som behandlade nyligen upptäckta exoplanetupptäckter kring stjärnor av M-typ (alias röd dvärg) och vilka möjliga strategier som kommer att användas för att studera dem. Förutom att hantera överflödet av markplaneter som har upptäckts runt dessa typer av stjärnor under de senaste åren, fokuserade presentationerna också på hur och när livet kan bekräftas på dessa planeter.
En sådan presentation fick titeln "SETI Observations of Proxima b and Stars Stars", som var värd av Dr. Svetlana Berdyugina. Förutom att vara professor i astrofysik vid University of Freiburg och medlem av Kiepenheuer Institute for Solar Physics är Dr. Berdyugina också en av grundarna till Planets Foundation - ett internationellt team av professorer, astrofysiker, ingenjörer, entreprenörer och forskare dedikerade till utvecklingen av avancerade teleskop.
Som hon påpekade under presentationen kunde samma instrument och metoder som används för att studera och karakterisera avlägsna stjärnor användas för att bekräfta närvaron av kontinenter och vegetation på ytan på avlägsna exoplaneter. Nyckeln här - som visats av decennier av jordobservation - är att observera det reflekterade ljuset (eller ”ljuskurva”) som kommer från deras ytor.
Mätningar av en stjärns ljuskurva används för att bestämma vilken typ av klass en stjärna är och vilka processer som arbetar inom den. Ljuskurvor används också rutinmässigt för att urskilja närvaron av planeter runt stjärnor - också. Transitmetoden, där en planet som passerar framför en stjärna orsakar ett mätbart dopp i dess ljusstyrka - liksom att bestämma planets storlek och omloppsperiod.
När mätning av ljuskurvan för världar som Proxima b användes för planetarisk astronomi, kunde inte bara astronomer kunna berätta skillnaden mellan landmassor och hav, utan också kunna urskilja närvaron av meteorologiska fenomen. Dessa skulle inkludera moln, periodiska variationer i albedo (dvs säsongsändring) och till och med närvaron av fotosyntetiska livsformer (alias växter).
Till exempel, och illustrerad med diagrammet ovan, absorberar grön vegetation nästan alla röda, gröna och blå (RGB) delar av spektrumet, men reflekterar infrarött ljus. Denna typ av process har använts i årtionden av jordobservationssatelliter för att spåra meteorologiska fenomen, mäta omfattningen av skogar och vegetation, spåra utvidgningen av befolkningscentra och övervaka ökningen av öknar.
Dessutom innebär närvaron av biopigment orsakade av klorofyll att det reflekterade RGB-ljuset skulle vara mycket polariserat medan UR-ljuset skulle vara svagt polariserat. Detta gör att astronomer kan skilja skillnaden mellan vegetation och något som helt enkelt är grönt i färgen. För att samla in denna information, sade hon, kommer att kräva arbete med off-axel teleskop som är både stora och högkontrast.
Dessa förväntas inkludera Colossus Telescope, ett projekt för ett massivt teleskop som spetsen leder av Planets Foundation - och för vilken Dr Berdyugina är projektledaren. När Colossus är klar är det största optiska och infraröda teleskopet i världen, för att inte tala om det största teleskopet som är optimerat för att upptäcka extrasolärt liv och utomjordiska civilisationer.
Den består av 58 oberoende 8-meters teleskop utanför axeln, som effektivt slår samman deras teleskopinterferometri för att erbjuda en effektiv upplösning på 74 meter. Utöver Colossus är Planets Foundation också ansvarig för ExoLife Finder (ELF). Detta 40 m-teleskop använder många av samma teknik som kommer att gå in i Colossus, och förväntas bli det första teleskopet som skapar ytkartor över närliggande exoplaneter.
Och sedan finns det polariserade ljuset från atmosfärer från närliggande utomjordiska planeter (PLANETS) -teleskop, som för närvarande konstrueras i Haleakala, Hawaii (förväntas vara klart i januari 2018). Även här är detta teleskop en teknikdemonstrator för vad som så småningom kommer att göra för att göra Colossus till verklighet.
Utöver Planets Foundation förväntas andra nästa generations teleskoper också göra högkvalitativa spektroskopiska studier av avlägsna exoplaneter. Det mest kända av dessa är utan tvekan NASA: s James Webb Telescope, som planeras lanseras nästa år.
Och se till att kolla in videon från Dr. Berdyugina hela presentationen nedan:
