Under de senaste decennierna har tusentals exoplaneter upptäckts i angränsande stjärnsystem. I själva verket, från 1 oktober 2017, cirka 3 671 exoplaneter har bekräftats i 2 751 system, med 616 system som har mer än en planet. Tyvärr har de allra flesta av dessa upptäckts med indirekta medel, allt från gravitationell mikrolensering till transitfotometri och radialhastighetsmetoden.
Dessutom har vi inte kunnat studera dessa planeter på nära håll eftersom de nödvändiga instrumenten ännu inte finns. Project Blue, ett konsortium av forskare, universitet och institutioner, vill förändra det. Nyligen inledde de en crowdfunding-kampanj genom Indiegogo för att finansiera utvecklingen av ett rymdteleskop som börjar leta efter exoplaneter i Alpha Centauri-systemet fram till 2021.
Förutom sina kommersiella och akademiska partners är Project Blue ett samarbete mellan BoldlyGo-institutet, Mission Centaur, SETI-institutet och University of Massachusetts Lowell. Det styrs av en rådgivande kommitté för vetenskap och teknologi (STAC) som består av vetenskaps- och tekniksexperter som är dedikerade till rymdutforskning och sökandet efter livet i vårt universum.
För att uppnå sitt mål att direkt studera exoplaneter försöker Project Blue utnyttja de senaste förändringarna i rymdutforskningen, som inkluderar förbättrade instrument och metodik, hastigheten som exoplaneten har upptäckts under de senaste åren och ökat samarbete mellan den privata och den offentliga sektorn. Som SETI-institutets VD och koncernchef förklarade Bill Diamond i ett nyligen uttalat SETI-pressmeddelande:
"Projekt Blue bygger på ny forskning för att visa att jorden inte är ensam i kosmos som en planet som kan stödja livet, och skulle det inte vara fantastiskt att se en sådan planet i vårt närmaste angränsande stjärnsystem? Det är det grundläggande skälet till att vi söker. "
Som nämnts gjordes nästan alla exoplanetupptäckter som gjorts under de senaste decennierna med indirekta metoder - varav den mest populära är Transit Photometery. Denna metod är vad Kepler och K2 uppdrag förlitade sig för att upptäcka totalt 5 017 exoplanetkandidater och bekräfta förekomsten av 2 470 exoplaneter (varav 30 visade sig kretsa inom deras stjärnas bebodda zon).
Denna metod består av astronomer som övervakar avlägsna stjärnor för periodiska dopp i ljusstyrka, som orsakas av en planet som passerar framför stjärnan. Genom att mäta dessa dopp kan forskare bestämma storleken på planeterna i det systemet. En annan populär teknik är Radial Velocity (eller Doppler) -metoden, som mäter förändringar i en stjärns position relativt observatören för att avgöra hur massivt dess planetsystem är.
Dessa och andra metoder (ensamma eller i kombination) har gjort det möjligt för de många upptäckter som har gjorts att äga rum. Men hittills har inga exoplaneter tagits direkt, vilket beror på den stängande effekten stjärnor har på optiska instrument. I grund och botten har astronomer inte kunnat upptäcka att ljuset reflekteras från en exoplanets atmosfär eftersom ljuset som kommer från stjärnan är upp till tio miljarder gånger ljusare.
Utmaningen har alltså blivit hur man ska arbeta för att blockera detta ljus så att planeterna själva kan bli synliga. En föreslagen lösning på detta problem är NASA: s Starshade-koncept, en gigantisk rymdstruktur som skulle distribueras i omloppsbana vid sidan av ett rymdteleskop (troligen James Webb Space Telescope). En gång i omloppsbana skulle denna struktur distribuera sina blommformade folier för att blockera bländningen från avlägsna stjärnor och därmed låta JWST och andra instrument direkt avbilda exoplaneter.
Men eftersom Alpha Centauri är ett binärt system (eller trinary, om du räknar Proxima Centauri), är det ännu mer komplicerat att kunna direkt avbilda alla planeter runt dem. För att hantera detta har Project Blue utvecklat planer för ett teleskop som kan undertrycka ljus från både Alpha Centauri A och B samtidigt som de tar bilder av alla planeter som går i bana. Det är ett specialiserat stjärnbelysningssystem som består av tre komponenter.
För det första finns det avsnittet, ett instrument som kommer att förlita sig på flera tekniker för att blockera stjärnljus. För det andra finns det deformerbara spegeln, vågfrontsensorer med låg ordning och algoritmer för mjukvarukontroll som kommer att manipulera inkommande ljus. Till sist finns det efterbehandlingsmetoden som kallas Orbital Differntial Imaging (ODI), som gör det möjligt för forskaren Project Blue att förbättra kontrasten på de tagna bilderna.
Med tanke på dess närhet till jorden är Alpha Centauri-systemet det naturliga valet för att genomföra ett sådant projekt. Tillbaka tillkännagavs 2012 en exoplanetskandidat - Alpha Centauri Bb. Under 2015 indikerade emellertid ytterligare analys att den detekterade signalen var en artefakt i data. I mars 2015 tillkännagavs en andra möjlig exoplanet (Alpha Centauri Bc), men dess existens har också blivit ifrågasatt.
Med ett instrument som kan direkt avbilda detta system kan existerande exoplaneter äntligen bekräftas (eller uteslutas). Som Franck Marchis - Senior Planetary Astronom vid SETI Institute och Project Blue Science Operation Lead - sa om projektet:
"Projektblått är ett ambitiöst rymduppdrag, utformat för att svara på en grundläggande fråga, men överraskande är tekniken för att samla en bild av en" Pale Blue Dot "runt Alpha Centauri-stjärnor där. Tekniken som vi kommer att använda för att upptäcka en planet som är 1 till 10 miljarder gånger svagare än dess stjärna har testats utmärkt i labb, och vi är nu redo att designa ett rymdteleskop med detta instrument. "
Om Project Blue uppfyller sina crowdfunding-mål avser organisationen att distribuera teleskopet i Near-Earth Orbit (NEO) senast 2021. Teleskopet kommer sedan att tillbringa de kommande två åren med att observera Alpha Centauri-systemet med sin korongrafiska kamera. Allt berättat, mellan instrumentets utveckling och slutet av dess observationskampanj, kommer uppdraget att pågå i sex år, en relativt kort körning för ett astronomiskt uppdrag.
Men den potentiella vinsten för detta uppdrag skulle vara oerhört djupgående. Genom att direkt avbilda en annan planet i det närmaste stjärnsystemet till vår egen, kunde Project Blue samla in viktiga data som skulle indikera om det finns planeter som finns bebodda. I flera år har astronomer försökt lära sig mer om exoplaneternas möjliga livsmiljö genom att undersöka spektraldata som produceras av ljus som passerar genom deras atmosfärer.
Denna process har emellertid varit begränsad till massiva gasjättar som går i närheten av deras moderstjärnor (dvs. "Super-Jupiters"). Medan olika modeller har föreslagits för att placera begränsningar på atmosfären av klippiga planeter som går i en stjärnas bebörliga zon, har ingen studerats direkt. Därför, om det skulle visa sig vara framgångsrikt, skulle Project Blue möjliggöra några av de största vetenskapliga fynd i historien.
Dessutom skulle det tillhandahålla information som skulle kunna få en lång väg att informera ett framtida uppdrag till Alpha Centauri, till exempel genombrott Starshot. Detta föreslagna uppdrag kräver användning av en stor laseruppsättning för att driva ett ljussegeldrivet nanokraft upp till relativistiska hastigheter (20% ljusets hastighet). I detta fall skulle fartyget nå Alpha Centauri inom 20 år och kunna överföra data med hjälp av en serie små kameror, sensorer och antenner.
Som namnet antyder hoppas Project Blue att fånga de första bilderna av en "blek blå prick" som kretsar kring en annan stjärna. Detta är en hänvisning till fotografiet av jorden som togs av Voyager 1 sonden den 19 februari 1990, efter att sonden avslutade sitt primära uppdrag och var redo att lämna solsystemet. Fotona togs på begäran av den berömda astronomen och vetenskapskommunikatören Carl Sagan.
När han tittade på fotografierna sa Sagan berömt: ”Titta igen på den punkten. Det är här. Det är hemma. Det är vi. På det alla du älskar, alla du känner, alla du någonsin hört talas om, varje människa som någonsin var, levde sina liv. " Därefter kom namnet "Pale Blue Dot" att vara synonymt med jorden och fånga känslan av vördnad och undring att Resa 1 fotografier framkallade.
På senare tid har andra "Pale Blue Dot" -fotografier blivit knäppta av uppdrag som Cassini orbiter. När jag fotograferade Saturnus och dess ringsystem sommaren 2013, Cassini lyckades fånga bilder som visade jorden i bakgrunden. Med tanke på avståndet verkade Jorden återigen som en liten ljuspunkt mot rymdets mörker.
Utöver att förlita sig på crowdfunding och deltagande av flera ideella organisationer försöker detta lågkostnadsuppdrag också dra nytta av en växande trend inom rymdutforskning, - som är öppet deltagande och samarbete mellan vetenskapliga institutioner och medborgare. Detta är ett av de främsta syftena bakom Project Blue, som är att engagera allmänheten och utbilda dem om vikten av rymdutforskning.
Som Jon Morse, VD för BoldlyGo Institute, förklarade:
”Rymdutforskningens framtid har en obegränsad potential för att besvara djupgående frågor om vår existens och öde. Rymdbaserad vetenskap är en hörnsten för att undersöka sådana frågor. Project Blue strävar efter att engagera ett globalt samhälle i ett uppdrag att söka efter beboelige planeter och liv bortom jorden. ”
Från och med den här artikeln har projektblått lyckats samla in $ 125 561 USD för deras mål på 175 000 dollar. För de som är intressanta i att stödja detta projekt kommer Project Blue: s Indiegogo-kampanj att vara öppen i ytterligare 11 dagar. Och se till att också kolla in deras kampanjvideo:
