Транзитна спектроскопія · Біосигнатури · Висота шкали · Виявлення JWST · Придатність
Симулюйте, як астрономи виявляють атмосфери екзопланет за допомогою трансмісійної спектроскопії під час транзиту. Дізнайтесь, як склад атмосфери залишає смуги поглинання в зоряному спектрі, та досліджуйте гази-біосигнатури, що можуть свідчити про наявність життя.
Під час транзиту планети зоряне світло фільтрується крізь атмосферу. Глибина транзиту δ = (R_п/R_*)². Поглинання атмосфери додає δ_атм = 2H·R_п/R_*² на довжинах хвиль, де молекули поглинають. Висота шкали H = kT/(mg) залежить від температури T, маси молекули m та прискорення сили тяжіння g. JWST виявляє H₂O в атмосфері TRAPPIST-1e за ~10 транзитів.
Біосигнатури — це гази, що вказують на біологічні процеси: O₂ (фотосинтез), O₃ (озон з O₂), CH₄ (метаногенез — цікавий у поєднанні з O₂), N₂O (денітрифікація), H₂O (відомі форми життя). Жоден окремий газ не є остаточним доказом; комбінація CH₄ + O₂ особливо переконлива, оскільки вони абіотично реагують.
Космічний телескоп Джеймса Вебба працює в діапазоні 0,6–28 мкм і може досягти точності в глибині транзиту 20–50 ppm за спостереження. Для TRAPPIST-1e глибина транзиту ~0,7%. Смуги H₂O на 1,4 та 1,9 мкм виявляються за ~10 транзитів. CO₂ на 4,3 мкм виявляється навіть у тонкій атмосфері. Релєєвське розсіювання σ∝λ⁻⁴ дає синій нахил.
Оберіть пресет планети (двійник Землі, Венери, гарячий Юпітер, TRAPPIST-1e) або регулюйте радіус та висоту шкали вручну. Вмикайте молекули для додавання смуг поглинання до трансмісійного спектра. Увімкніть рівень шуму JWST для оцінки виявлюваності. Перевіряйте значущість виявлення (σ) та оцінку придатності для життя.