우리는 은하계의 다른 60 억 개 정도의 지구 같은 행성에 대해서는 아무것도 알지 못합니다. Laura Kreidberg는 지금까지 가장 크고 강력한 우주 망원경을 임박한 출시로 곧 변화 할 것입니다.
Kreidberg는 독일 하이델베르크에있는 Max Planck Astronomy Institute for Astronomy의 새로운 부서의 32 세 창립 이사로서 외계인 세계에서 날씨가 어떤지 연구하는 데 전념했습니다. 지금까지 그녀와 그녀의 팀은 목성 크기의 외계 행성 (다른 별을 공전하는 행성) 주변의 분위기를 면밀히 조사했습니다. 생명을 가질 수있는 작고 바위가 많은 외계 행성에 관해서는, 현재 망원경은 그 숫자를 집계하는 것보다 훨씬 더 많은 것을 할 수있는 힘이 부족합니다. 그러나 NASA의 100 억 달러 규모의 James Webb Space Telescope (JWST)는 수십 년의 계획과 건축 후 12 월에 출시 될 예정이며, Kreidberg와 같은 천문학 자들은 바위 같은 행성의 하늘을 들여다 볼 수있게 해 줄 것입니다.
JWST의 구별되는 특징은 테니스 코트의 크기의 선실로 기기와 금도금 거울을 태양과 지구의 열로부터 보호 할 수 있습니다. 이러한 방식으로 음영 처리 된 망원경은 외계 행성에서 나오는 빛과 같은 희미한 적외선 방사선을 감지 할 수 있습니다. Kreidberg는 JWST의 첫 번째 관찰 라운드에서 두 프로그램의 수석 조사관입니다. 그녀의 프로젝트는 지구 크기의 세계 주변의 분위기와 화산 활동의 증거를 찾습니다.
네바다 주 리노에서 자란 Kreidberg는 2016 년 시카고 대학교에서 천문학 및 천체 물리학 박사 학위를 수료 한 이후 외계인 과학자들 사이에서 떠오르는 스타였습니다. Exoplanet 분위기에 대한 연구에 동기를 부여하는 가장 중요한 질문은 올해 초에 Anie Jump Cannon Award를 수상한 작업입니다. 그녀는“우주는 크게 외로워진다”고 말했다. 외계인을 발견하는 것은“이상한 방식으로 위로가 될 것입니다.” 과학자들은 인생이 하늘이없는 행성에서 살아남을 수 없다고 의심하기 때문에 바위 행성 주변의 분위기를 조사하는 것은“우리 혼자입니까?”에 대답하는 데 중요한 단계입니다. 질문.
대화 중에 Kreidberg는 부모의 별의 눈부신 눈부심에서 멀리 떨어진 핀 포인트 행성을 관찰하는 데 사용할 수있는 독창적 인 방법을 마련했습니다. 그녀의 침착하고 세심한 태도에도 불구하고, 새로운 망원경에 대한 그녀의 흥분은 "우리는 이것을 오랫동안 기다리고 있습니다!" 인터뷰는 명확성을 위해 압축되고 편집되었습니다.
지난 수십 년 동안 수천 개의 외계 행성이 발견되었습니다. 우리는 지금까지 그들에 대해 무엇에 대해 배웠습니까?
놀라운 것은 얼마나 많은 다양성이 있는지였습니다. 우리는 태양계의 내부, 지상 행성이 있다는 아이디어를 가지고 있으며 외부 가스 거인이 있습니다. 대부분의 다른 태양계는 그렇게 보이지 않습니다. 주최자 별에 실제로 가까운 궤도가있는 행성이 있습니다. 행성은 너무 뜨거워서 하루의 표면이 용암으로 녹습니다. 다양한 크기가 있습니다. 우리는 심지어 Tatooine in Star Wars 와 같은 별 2 개를 공전하는 행성을 보았습니다. . 나는 아무리 창의적이더라도 아무도 이것을 예측할 수 있다고 생각하지 않습니다. 사람들은 이것을“외계인 동물원”이라고 부릅니다.
지금까지, 우리가 질량, 반경 및 궤도 기간에서 추론하는이 행성에 대해 우리가 아는 대부분의 것. 그러나 다음 수준의 세부 사항은 날씨가 어떻습니까? 분위기는 무엇입니까? 행성은 잠재적으로 거주 할 수 있습니까? 이 모든 것이 지금 막 시작되었습니다.
JWST는 어떻게 그런 종류의 조사를 더욱 발전시킬 것인가?
JWST는 Exoplanet 천문학 자에게는 꿈이 이루어집니다. 지금까지 지어진 가장 야심 찬 우주 망원경입니다. 나는 JWST가 허블 우주 망원경보다 10,000 배 더 좋을 것이라고 말하고 싶습니다. 10 가지 더 큰 거울이므로 더 많은 가벼운 수집력을 사용하면 더 희미한 것을 관찰 할 수 있습니다. 10 인자 10 인상 더 많은 파장 커버리지-허블이 멈추는 적외선에 있습니다. 적외선 파장 커버리지를 사용하면 이전에 공부할 수 있었던 것보다 훨씬 시원하고 잠재적으로 더 거주 가능한 행성으로 밀어 넣을 수 있으며,이 행성의 구름을 통해 볼 수 있습니다. 또한 10 인자 더 나은 안정성과 10 가지가 더 나은 스펙트럼 해상도가 있습니다. 즉, 대기의 분자에 흡수되는 지구의 색 스펙트럼에서 정확한 파장을 볼 수 있습니다. 이는 대기의 화학적 조성을보다 정확하게 결정할 수 있습니다.
우리는 지금까지 Exoplanet 하늘에 대해 무엇을 알고 있습니까?
지금까지 대부분의 관찰은 뜨거운 목성 크기의 행성을위한 것입니다. 실제 게임 체인저는 Rocky 행성의 JWST 관측치이며, 현재까지는 대기 속성에 대한 상한이 있습니다. 이 작은 행성들이 엄청나게 풍부하다는이 모든 약속이 있지만 대기가 살아남을 수 있는지 여부는 주요 물음표입니다. 몇 가지 붉은 깃발이 있습니다. 은하수의 별 대부분은 태양과 같지 않습니다. 그들은 생애 첫 10 억 년 동안 자외선이 비교적 밝아서 지구에서 많은 지구의 물을 쉽게 증발시킬 수 있습니다. 확실히 알 수있는 유일한 방법은 가서 보는 것입니다.
당신이 이끄는 관찰 프로그램이 어떻게 그렇게하려고 시도하는지 알려주세요.
Trappist-1 시스템 주변의 행성에 분위기가 있는지 여부를 파악하기 위해 설계되었습니다. 우리는 지구와 별을 공간적으로 분리 할 수 없습니다. 그들은 너무 가깝습니다. 우리는 별과 행성의 밝기의 총계 만 볼 수 있습니다. 그러나 나는 행성에서 빛나는 빛이 막히면 별 뒤에서 지구를 관찰하고 있습니다. 전체 밝기의 변화를 측정함으로써, 우리는 지구가 얼마나 밝은지를 알아낼 수 있습니다.
온도는 대기가 있는지 여부에 정말 민감합니다. 두꺼운 분위기가 있다면 지구의 뜨겁고 조명 된 측면에서 어두운 밤쪽으로 열을 운반하는 것이 좋습니다. 분위기가 없다면,이 스타 라이트는 모두 하나의 반구에 불과하며 정말 더운 날을 측정 할 것입니다. 더 시원한 날 측은 분위기가 있다고 제안합니다.
까다로워요.
우리는 백만 분당 100 부의 수준에서 별의 밝기의 변형을 찾고 있습니다. 우리가 그런 작은 신호를 밀고 있기 때문에 모든 광자는 소중합니다.
분위기가 무엇인지에 대해 무엇이든 말할 수 있습니까?
우리가 어떤 분위기가 존재한다는 것을 알게되면, 다음 단계는 그것이 무엇을했는지 알아내는 것입니다. JWST를 사용하면 대기가 너무 흐리지 않는 한 스펙트럼을 관찰 할 수 있습니다. 대기를 직접 통과하는 스타 라이트를 관찰함으로써 우리는 그것이 물이나 메탄이 있는지 또는 이산화탄소가 있는지 여부를 말할 수 있습니다. 그러나 우리는 생물 지정을 감지 할 수 없으며, 생명의 존재에 의해서만 설명 될 수있는 행성의 관찰 가능한 특성입니다.
.왜 그렇지 않습니까?
성배 생물 지정은 평형에서 벗어난 화학입니다. 예를 들어, 지구상에는 대기에 산소와 메탄이 모두 있습니다. 일반적으로 두 가스를 실험실에 모으면 서로 반응하여 이산화탄소와 물을 형성합니다. 따라서 우리가 두 사람을 동시에 본다는 사실은 그들이 무언가에 의해 끊임없이 생산되어야하고 지구상의 무언가가 생명이라는 것을 의미합니다.
JWST가 이와 같은 생물 지정을 감지하는 데 필요한 민감도를 갖는 곳은 알려진 행성이 없습니다. 산소는 다른 분자에 비해 특징이 작기 때문에 실제로 감지하기가 어렵습니다. 별의 거주 가능한 영역에있는 관찰 가능한 행성의 경우, 지구에 존재하는 것보다 훨씬 더 많은 산소가 있더라도, 우리는 여전히 그것을 감지하기 위해서는 별 앞에서 수십 개의 지구 통과가 필요할 것입니다. 대기의 구름이나 JWST의 도구 소음과 같은 추가 난이도는 금지됩니다. 우리는 기본적으로 산소를 보는기도를하기 위해 가능한 모든 측면에서 운이 좋을 필요가 있으며, 내 경험상 외계인은 항상 예상보다 힘들다.
.즉, 나는 우리가 관찰하기 쉬운 분자, 특히 이산화탄소를 볼 수 있다고 정말 낙관적입니다. 그것은 생물 서명이 아니지만 여전히 거주 성 퍼즐의 중요한 부분입니다.
외계인 생활에 외계인의 삶이 존재하는지 어떻게 결정할 수 있습니까?
“생명이 있습니까?”만큼 복잡한 질문에 대답하기 위해 우리는 함께 일할 수있는 많은 행성 샘플이 필요합니다. 지구와 같은 행성의 그림을 직접 찍기 위해 설계된 다수의 차세대 우주 임무가 논의 중입니다. 나는 그것이 우리가해야 할 일이라고 믿습니다. 하지만 정말 어렵습니다. 이것은 나에게 일종의 경력 목표입니다.
외계인의 존재에 대한 당신의 직감은 무엇입니까?
나는 낙관론자입니다. 이 분야에 있으려면 당신은 있어야합니다. 어딘가에 생명이 있다고 확신합니다. 우리는 이미 지구가 그렇게 특별하지 않다는 것을 알고 있으며, 같은 온도와 크기의 다른 행성이 많이 있다는 것을 알고 있습니다. 그리고 우리는 또한 물이 정말로, 정말 일반적이라는 것을 알고 있습니다. 우리가 물을 찾는 지구의 모든 곳에서 우리는 또한 생명을 찾습니다. 훌륭한 용매입니다. 우리는 또한 인생이 지구에서 매우 빨리 일어났다는 것을 알고 있습니다. 바다가 끓는지 멈추고 액체 물이 있었던 지 얼마되지 않아 생명의 첫 번째 화석 증거를 찾습니다. 나에게 그것은 당신이 올바른 재료를 가지고 있고 충분히 오래 기다리면 살아있는 존재들로 끝날 것이라는 신호입니다.
JWST와의 다른 관찰 프로그램은 화산 활동을 찾을 것입니다. 왜 그만한 가치가 있습니까?
화산 활동은 판 구조론에 대한 좋은 징후이며, 판 구조론은 지구상의 생명에 중요한 성분으로 생각됩니다. 접시가 지구의 내부로 다시 덕트됨에 따라 대기에서 탄소를 제거 할 수 있습니다. 그것이 금성처럼 지구가 도망가는 온실이되는 것을 막았습니다.
이 망원경으로 관찰 시간을 확보하는 것은 매우 경쟁력이 있어야합니다. 관찰 프로그램이 선택되었다고 생각하는 이유는 무엇입니까?
나는 이것들이 내가 제출 한 모든 제안서에서 가장 기술적으로 도전적이기 때문에 이것들이 뽑혔다는 사실에 약간 놀랐습니다. 그러나 지구 규모의 행성에 대한 흥분이 너무 많아서 더 야심 찬 관찰을 기꺼이하고 있다고 생각합니다. 위험이 높고 보상이 높은 관찰 유형입니다.
외계 행성이 어떤지 모르기 때문에 더 많은 위험 감수를보고 싶습니다. 아마 모든 모델이 잘못되었을 것입니다. 나는 그곳에있는 최고의 행성, 가장 큰 신호를 가진 사람들을보고 우리가 보는 것을 보는 것을 선호합니다. 우리가 흥미로운 것을 찾을 것이라는 보장은 없습니다. 그러나 가장 흥미로운 발견 중 다수는 놀라운 일이었고, 위험을 감수하지 않으면 놀라움을 찾지 못할 것입니다.
허블 우주 망원경이 1990 년에 시작된 직후, 거울에서 문제가 발견되었습니다. 다행히 우주 비행사는 수리를 할 수있었습니다. JWST에 무언가 잘못 될 수 있다고 걱정하십니까?
확실한 우려가 있습니다. 특별한 도전은 JWST에는 우주에서 완벽하게 전개되어야하는 선실이 있다는 것입니다. 허블과는 달리, JWST는 너무 멀리 떨어져있어서 우리는 그것을 해결하기 위해 누군가를 보낼 수 없습니다.
모든 것이 계획이 다가 오면 언제 몇 가지 결과를 갖기를 희망합니까?
6 개월 안에 데이터를 보유 할 것이 낙관적입니다. 역사가 모든 가이드 인 경우 원시 데이터에서 신호를 끌어내는 데 필요한 가파른 학습 곡선이 있습니다. 출시 후 12 개월 이내에 적어도 일부 행성에 대한 답변이 있기를 바랍니다. 그러나 완전히 미지의 영토입니다.
이 힘든 관찰과 분석에서 계속 진행하는 것은 무엇입니까?
대학원에서 한 번 나는 뜨겁고 목성과 같은 행성의 분위기를 공부하고있었습니다. 최종 결과를보기 전에 모든 데이터 분석을 완벽하게 얻으려고 노력했습니다. 왜냐하면 나는 좋은 과학자가되고 분석을 편향시키지 않았기 때문입니다. 마침내 나는 비행기에 있었고 결정했다 :지금은 내가 보는 순간이다.
물은 크고 깨끗했습니다. 나는이 비행기에 너무 흥분했다! 내 옆에있는 사람은 내가 완전히 미쳤다고 생각했습니다. 나는 다음과 같았다.“이것을 봐! 이것을 봐!” 그리고 그들은“좋아, 부인, 제발 나를 내버려 두십시오.”
세계에서 우주에 대해 새로운 것을 아는 첫 번째 사람이라는 느낌은 없습니다. 지구상에서 아무도 보지 못한 물을 발견 한 곳이 몇 번 있습니다. 외계인 행성에서 하이킹을하는 것 같습니다. 그것은 당신의 경력에서 자주 일어나는 일이 아니지만, 그 순간은 나를 계속 진행하는 순간입니다.
수정 : 2021 년 10 월 13 일
편집 오류로 인해이 기사는 원래 Kreidberg가 시카고 대학이 아닌 Yale University에서 박사 학위를 받았다고 말했습니다. 그녀의 학사 학위는 예일에서 나온 것입니다.
