Великим обсерваторіям знадобиться точна інформація про час (timing) транзиту, щоб дослідити якомога більше атмосфер екзопланет. Аматори астрономії мають змогу тримати ці дані в актуальному стані, тобто «свіжими» (fresh).

Для докладного вивчення атмосфер екзопланет, тобто планет поза межами Сонячної системи, навіть найсучасніша обсерваторія, зокрема така як космічний телескоп Джеймса Вебба (James Webb Space Telescope, JWST), може скористатися допомогою астрономів-аматорів.

Після запуску Джеймса Вебба — сподіваємось, у 2021 році — це буде один з небагатьох передових телескопів, здатних визначати будову екзопланетних атмосфер. Але для цього потрібно буде точно знати, коли спостерігати. Обсерваторії потрібно буде «чатувати» на екзопланети в той час, коли вони проходитимуть перед своїми зорями, тобто здійснюватимуть так званий транзит. Під час транзиту світло зорі проникатиме крізь атмосферу екзопланети, що спричинить появу «сліду» її хімічного складу в спектрі зорі.

Як правильно визначено час транзиту для будь-якої екзопланети, залежатиме від точних прогнозів цих явищ. Але ці прогнози такі ж якісні, як і невизначеності, притаманні спостереженням. І ось тут астрономи-аматори можуть допомогти, — каже Роберт Зеллем (Robert Zellem) з Лабораторії реактивного руху (Jet Propulsion Laboratory, JPL). У статті, опублікованій 23 березня 2020 р. на arXiv.org, він та його колеги пропонують громадським науковцям (citizen scientists), які мають невеликі телескопи, підтримувати дані спостережень транзитів «свіжими». Це дасть змогу зменшити час, який для таких спостережень знадобиться космічному телескопу Джеймса Вебба та подібним місіям.

«Я знаю: є багато вправних астрономів-аматорів, які мають хороші телескопи і здатні виконувати високоточні спостереження», — сказав Зеллем. «Навіть за допомогою невеликого 150-міліметрового телескопа ви можете отримати справді точні криві блиску».

Як приватні спостереження можуть допомогти базовим науковим обсерваторіям

На ілюстрації художника показано космічний телескоп Джеймса Вебба. Фото з сайту https://skyandtelescope.org.

Проблема для майбутніх місій полягає в тому, що будь-які зміни в хронології транзиту екзопланети, тобто його послідовності в часі, треба додавати до часу спостереження. «Якщо є 10-хвилинна невизначеність, тоді вам потрібно передбачити додаткові 10 хвилин в графіку спостереження», — пояснює Зеллем. Ба більше, ця невизначеність зростає з часом. Нинішня похибка лише в одну хвилину зросте за десять років приблизно до 15 годин, обчислили науковці.

«Ми маємо лише певний час для спостереження», — сказала Кініколе Колон (Knicole Colon) з Центру космічних польотів імені Ґоддарта (Goddard Space Flight Center) NASA, науковий керівник екзопланетних досліджень місії JWST. Щоб контролювати ці невизначеності, астрономам потрібно періодично переглядати відомі транзитні планети та зберігати інформацію про перебіг транзитів актуальною. «Ось чому ця робота є важливою», — підкреслила вона. «Ідеться саме про підвищення ефективності майбутніх спостережень».

Щоб з’ясувати, як аматори астрономії можуть допомогти, Зеллем та його колеги спостерігали 14 транзитів за допомогою одного з телескопів MicroObservatory NASA — мережі 150-міліметрових телескопів з віддаленим доступом, з якими можуть працювати всі охочі через Інтернет. За результатами цих спостережень вони зробили висновок, що навіть один 150-міліметровий телескоп може забезпечити потрібну точність, щоб зберегти інформацію про перебіг транзиту «свіжою» для майже 200 екзопланет (сімейство всіх відомих транзитних планет, а також ті, що, як очікують, відкриє місія TESS).

Група з 16 спостерігачів могла б зробити ще більше, зважаючи на їхню спільну здатність бачити слабкі цілі та маловиразні транзити. Згідно з оцінкою науковців, аматори могли б дати приблизно 5000 днів спостережного часу для дослідження 200 екзоплпнет за допомогою JWST та до 10 000 днів для спостереження 1000 екзопланет за допомогою ARIEL (the Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey), європейській обсерваторії, яку планують запустити в 2028 році.

Спостереження екзопланет

Зонд ARIEL Європейського космічного агентства, який планують запустити у 2028 році, виявить молекули в атмосфері близько 1000 екзопланет. ARIEL знайде хімічні «сліди» цих молекул у спектрі материнської зорі, коли її світло пройде крізь атмосферу екзопланети. Фото з сайту https://skyandtelescope.org.

Зусилля аматорів можуть стати дуже цінними, адже місія TESS збирає все більше й більше потенційних цілей для цих обсерваторій. Хоча для JWST вже обрано близько 30 раніше добре вивчених екзопланет, сказала Колон, проте серед них немає тих, які нещодавно виявили за допомогою TESS. Натомість разом аматори та професіонали, «зможуть реально отримати потрібні спостережні дані про екзопланети, відкриті з допомогою TESS, деякі з яких будуть ідеальними мішенями для Джеймса Вебба», — сказала вона.

Підтримка аматорами професійних місій не нова, навіть для місії TESS. Наприклад, Американська асоціація спостерігачів змінних зір (American Association of Variable Star Observers, AAVSO) створила Інтернет-базу даних, де члени асоціації можуть завантажувати дані спостережень за зорями, що мають екзопланету. Члени AAVSO також підтримали зусилля місії «Габбл» щодо зондування атмосфер 15 екзопланет, а також спостерігали деякі цілі TESS, щоб допомогти вилучити помилкові дані на тлі справжніх спостережень екзопланет.

Щоб розширити ці зусилля, Зеллем та його колеги запускають Exoplanet Watch — проєкт, який допоможе аматорам уточнювати час транзиту екзопланети, виявленої TESS, та виконувати інші спостереження з метою «полювання» екзопланет. Не треба мати спеціальні знання — лише потрібне обладнання та готовність допомогти. Науковці навіть пропонують програмне забезпечення з відкритим кодом для автоматизації всього аналізу зображень, пошук в «сирих» (raw) зображеннях та попередню криву блиску й (плюс) модель транзиту.

Науковці планують, що проєкт Exoplanet Watch офіційно розпочнеться наприкінці цього літа. Наразі є близько 70 бета-тестувачів, каже Зеллем, і науковці хочуть збільшити їхню кількість. Вони також співпрацюють з AAVSO, де кожен може завантажити свої спостереження про транзит екзопланет. Він зазначає, що будь-які рецензовані публікації, які спиратимуться на дані Exoplanet Watch, вказуватимуть астрономів-аматорів як співавторів.

«Я завжди дуже захоплювався громадською наукою, а також освітою та просвітництвом», — сказав Зеллем. Ці зусилля дотичні до його пристрасті, й в найближчі роки астрономи зможуть дослідити якомога більше віддалених світів.

За інф. з сайту https://skyandtelescope.org