Detectar biofirmas en exoplanetas rocosos cercanos mediante imágenes de alto contraste y espectroscopía de resolución media utilizando un telescopio muy grande

Seleccionamos 10 y 5 candidatos a planetas alrededor de las estrellas cercanas de ELT/HARMONI y ELT/METIS, respectivamente. Dado que la resolución espacial de ELT/HARMONI es menor que el rango de la gráfica, solo mostramos la resolución espacial de ELT/METIS como una línea azul vertical punteada. Los planetas a la derecha de la línea de puntos son planetas adecuados para ELT/METIS. Todos los puntos de colores son planetas adecuados para ELT/HARMONI. El tamaño del punto coloreado es proporcional al radio del planeta. El color del punto depende de la temperatura de equilibrio. Todos los puntos de datos coloreados son los planetas candidatos enumerados en la Tabla 1. Los criterios de selección se pueden encontrar en el § 1.2. Los puntos grises son otros exoplanetas del NEA que son menos adecuados para obtener imágenes directas con ELT. — Doctorado en Astronomía EP

En las próximas décadas, uno de los principales objetivos de la ciencia de los exoplanetas será buscar planetas habitables y signos de vida extraterrestre en el universo.

Los signos de vida pueden estar indicados por desequilibrios termodinámicos en las atmósferas de los planetas terrestres. El O2 y el CH4 presentes en la atmósfera de la Tierra moderna son estos marcadores, a menudo llamados biofirmas. Estas biofirmas en atmósferas exoplanetarias probablemente serán detectables mediante instrumentos de imágenes de alto contraste en futuros Telescopios Extremadamente Grandes (ELT).

Para determinar la relación señal-ruido (S/N) usando instrumentos ELT, seleccionamos hasta 10 planetas rocosos cercanos y simulamos imágenes directas con resolución media (R ∼ 1000) de estos planetas usando un generador de imágenes ELT y un infrarrojo medio. (ELT) espectrógrafo. /METIS, 3-5,6 µm) y el espectrómetro de campo óptico homogéneo de infrarrojo cercano de alta resolución angular (ELT/HARMONI, 0,5-2,45 µm).

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Calculamos S/N para detectar biofirmas que incluyen CH4, O2, H2O y CO2. Nuestros resultados muestran que GJ 887~b tiene la relación S/N más alta para detectar biofirmas y que Proxima Cen b muestra el único CO detectable entre los objetivos de imágenes directas ELT/METIS.

También investigamos el sistema TRAPPIST-1, el modelo original para sistemas planetarios rocosos en tránsito cercanos, y comparamos la S/N de la detección de biofirmas en espectroscopia transitoria con JWST versus espectroscopia directa con ELT/HARMONI. Nuestros resultados indican que el Telescopio Espacial James Webb es más adecuado para detectar y caracterizar las atmósferas de sistemas planetarios en tránsito, como el sistema TRAPPIST-1, que son relativamente distantes y tienen separaciones angulares más pequeñas que los planetas cercanos que no están en tránsito.

Huihao Zhang, Jie Wang, Michael K. Plummer

Comentarios: 19 páginas, 5 números; Ha sido aceptado en la Revista Astronómica.
Temas: La Tierra y la astrofísica planetaria (astro-ph.EP); Instrumentos y Métodos Astrofísicos (astro-ph.IM)
Citar como: arXiv:2311.18117 [astro-ph.EP] (O arXiv:2311.18117v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
Día de entrega
De: Huihao Zhang
[v1] Miércoles 29 de noviembre de 2023, 22:12:38 UTC (396 KB)
https://arxiv.org/abs/2311.18117
Astrobiología

Miembro del Explorers Club, ex director de carga útil de la Estación Espacial de EE. UU./astrobiólogo, exo-equipos, periodista, escalador violador, sinesteta, mezcla de budistas Na’Vi-Jedi-Freman, ASL, veterano de la isla de Devon y del campamento base del Everest (él/él ) 🖖🏻

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