Een artistieke weergave van de voorgestelde LUVOIR-ruimtetelescoop die kan worden gebruikt om exoplaneten direct in beeld te brengen.
(Afbeelding: © NASA / GSFC)
Een door een congres gemandateerd rapport dat vandaag (5 september) is gepubliceerd door de vooraanstaande wetenschappelijke adviesgroep in de Verenigde Staten, heeft vastgesteld dat NASA haar onderzoeksbudget voor exoplaneten zou moeten concentreren op grote ruimte- en grondtelescopen.
Het nieuwe rapport van de National Academy of Sciences wordt ingevoerd in een decadaal systeem voor het stellen van prioriteiten in de astronomiegemeenschap dat de langetermijnstrategie van NASA leidt.
"De echt grote boodschap is dat dit een heel bijzonder moment in de menselijke geschiedenis is", vertelde David Charbonneau, astronoom aan de Harvard University en medevoorzitter van de commissie achter het nieuwe rapport, aan Space.com. 'Mensen hebben zich afgevraagd of er al honderden jaren, misschien wel duizenden jaren, leven op andere planeten is.' [13 manieren om naar intelligente aliens te zoeken]
Als we ervoor kiezen om de juiste investeringen te doen, vervolgde hij: 'We zouden de komende twintig jaar het antwoord op die vraag kunnen leren.'
En volgens het nieuwe rapport zijn die investeringen duidelijk en worden zeven belangrijke prioriteiten genoemd, waaronder het bouwen van een ruimtetelescoop die krachtig genoeg is om exoplaneten direct te zien; het bouwen van grote telescopen op de grond; en doorgaan met het ontwikkelen en lanceren van de Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) ruimtetelescoop.
"In dit rapport verdubbelen ze echt de strategie van de grote missie", vertelde Jessie Christiansen, die exoplaneten bestudeert aan Caltech en NASA's Exoplanet Science Institute en niet betrokken was bij het nieuwe rapport, aan Space.com. 'Dit zullen ongelooflijk grote, dure inspanningen zijn, maar ze kunnen iets bereiken waar we enthousiast over zijn', zei ze - zoals het vinden en bestuderen van kleine, rotsachtige planeten rond sterren zoals onze eigen zon.
Omdat het rapport is gericht op instrumenten die 15 of 20 jaar later aan de slag kunnen, bespreekt het slechts kort lopende projecten, zoals de onlangs gelanceerde Transiting Exoplanet Survey Satellite, die eind juli gegevens begon te verzamelen, en projecten op korte termijn zoals de James Webb-ruimtetelescoop (Webb), die momenteel in 2021 moet worden gelanceerd. De commissie sprak wel haar steun uit voor die projecten.
Astronomen hebben over het algemeen hun steun uitgesproken voor de wetenschappelijke doelen van Webb, maar die telescoop heeft een reputatie opgebouwd dat hij boven het budget en achter op schema ligt. Christiansen maakt zich zorgen dat de focus van het nieuwe rapport op vergelijkbare ambitieuze projecten problematisch kan worden als ze ook kosten- en tijdlijnproblemen zien. Grote projecten zoals Webb, zei ze, "eet gewoon de lunch van iedereen", en hun struikelblokken hebben sommige wetenschappers aangemoedigd om zich in plaats daarvan op kleinere projecten te concentreren. Maar dat is niet het geval voor de auteurs van het nieuwe rapport.
"Het is een heel gewaagde strategie om te zeggen dat we al onze eieren in één mand moeten doen," zei Christiansen, eraan toevoegend dat, hoewel de aanpak potentiële hoge beloningen met zich meebrengt, deze ook gepaard gaat met potentieel hoge risico's. 'Als we tijdens de vorige missies te veel bruggen hebben verbrand en het werkt niet, dan zijn we een beetje stuurloos', zei Christiansen. Het verbaasde haar dat ze in het rapport niet meer sprak over de kleine, relatief goedkope satellieten genaamd CubeSats en hoe ze zouden kunnen bijdragen aan de exoplaneetwetenschap, hoewel rapportleiders tijdens een persconferentie verklaarden dat deze kleinere missies ook waardevol zouden zijn.
Maar de commissie achter het rapport vindt de grote stickerprijzen voor gedurfde missies de moeite waard. "De kosten van deze telescopen en de missies waar we het over hebben, hoewel substantieel, zijn zeker niet buiten het bereik van wat wij als samenleving kunnen doen", B. Scott Gaudi, een astronoom aan de Ohio State University en co -voorzitter van de commissie, vertelde Space.com.
Deze kostbare projecten zijn ambitieuze ruimtetelescopen zoals de Large Ultraviolet / Optical / Infrared Surveyor (LUVOIR) en de Habitable Exoplanet Observatory, die elk krachtig genoeg zouden zijn om het kleine licht van een planeet te scheiden van de krachtige schittering van zijn ster. Ze zouden ook de financiering van gigantische telescopen op de grond omvatten, zoals de Dertig Meter-telescoop (mogelijk in Hawaï) en de Reuzenmagellan-telescoop (in Chili).
Die nadruk op directe beeldvorming viel op bij Thayne Currie, een astronoom bij de National Astronomical Observatory of Japan die niet betrokken is bij het nieuwe rapport en zich richt op die techniek, die momenteel buitengewoon moeilijk is. "[Directe beeldvorming] is intrigerend omdat zien gelooft", vertelde hij aan Space.com. 'Veel mensen, als je hen vertelt dat we veel van de planeten niet direct detecteren, is dat een soort hoofdschraper.'
Exoplaneetdetecties hebben op dit moment de neiging om planeten te spotten door de lichte schommelingen die hun zwaartekracht veroorzaakt in de positie van een ster (de radiale snelheidsmethode genoemd) of door de lichte dip in de helderheid van een ster die wordt veroorzaakt wanneer een planeet tussen de ster en een telescoop glijdt (de doorvoer genoemd) methode). Het rapport richt zich daarentegen op detectiemethoden die het volgende technologieniveau vereisen - directe beeldvorming en microlensing, waarbij een optische truc wordt gebruikt om verre plekken in de ruimte te vergroten en mogelijk zal zijn met de WFIRST-telescoop, die momenteel gepland staat voor lancering in 2025.
Directe beeldvorming biedt ook aanvullende informatie over de planeet zelf en wat er op het oppervlak zou kunnen gebeuren. "Als je de planeet eenmaal kunt zien, kun je allerlei interessante dingen doen", zoals de baan van de aarde bestuderen, de samenstelling ervan beginnen te begrijpen en misschien tekenen van weer of rotatie herkennen, Pat McCarthy, vice-president voor operaties van de Giant Magellan-telescoop die was niet betrokken bij het nieuwe rapport, vertelde Space.com. 'Het opent echt de wereld.' [10 exoplaneten die buitenaards leven kunnen huisvesten]
Hoewel het rapport de aantrekkingskracht benadrukt van het bepalen van bewoonbaarheid en het zoeken naar leven, streeft het ernaar deze vragen in evenwicht te brengen met andere vragen over exoplaneten in het algemeen. 'De commissie heeft een zeer holistische kijk op onze taak als exoplanetenstrategie', zei Gaudi. 'We geloven niet dat het mogelijk is om erop uit te gaan en het leven te identificeren zonder de context van die bepaalde planeet te begrijpen.'
Hoewel het rapport zich primair op wetenschap richt, richt het zich ook op de wetenschappers achter exoplaneetonderzoek, waarbij het oproept tot interdisciplinaire samenwerking en steun voor onderzoekssubsidies. Het verslag gaat ook in op het aanmoedigen van diversiteit en het voorkomen van discriminatie en intimidatie, hoewel het geen concrete aanbevelingen over die onderwerpen bevat.
Alles bij elkaar schetst het nieuwe rapport een pad om de exoplanetenstudies de komende twee decennia drastisch te versterken, met mogelijk ingrijpende gevolgen. 'Voor het eerst in de menselijke geschiedenis kunnen we nu, als we dat willen, beginnen met het beantwoorden van de vraag of er leven is op andere planeten', zei Gaudi.
