Seleccionamos 10 y 5 planetas candidatos alrededor de estrellas cercanas para 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 punteada vertical. 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 §2.1. Los puntos grises son otros exoplanetas del NEA que son menos adecuados para obtener imágenes directas con el ELT. — astro-ph.EP
En las próximas décadas, uno de los principales objetivos de la ciencia de los exoplanetas será la búsqueda de planetas habitables y signos de vida extraterrestre en el universo.
Los signos de vida pueden estar indicados por un desequilibrio termodinámico en la atmósfera de los planetas terrestres. El O2 y el CH4 presentes en la atmósfera terrestre moderna son signos de este tipo, comúnmente llamados biofirmas. Estas biofirmas en atmósferas exoplanetarias pueden ser potencialmente detectables utilizando los instrumentos de imágenes de alto contraste de los futuros Telescopios Extremadamente Grandes (ELT).
Para cuantificar la relación señal-ruido (S/N) con ELT, seleccionamos hasta 10 planetas rocosos cercanos y simulamos imágenes directas de resolución media (R ∼ 1000) de estos planetas utilizando el generador de imágenes y el espectrógrafo ELT de infrarrojo medio ( ELT/METIS, 3-5,6 μm) y el espectrógrafo de campo integral óptico monolítico de infrarrojo cercano de alta resolución angular (ELT/HARMONI, 0,5-2,45 μm).
Calculamos S/N para la detección de biofirmas que incluyen CH4, O2, H2O y CO2. Nuestros resultados muestran que GJ 887~b tiene la S/N de detección más alta para firmas biológicas y que Proxima Cen b tiene el único CO2 detectable entre los objetivos para imágenes ELT/METIS directas.
También estudiamos el sistema TRAPPIST-1, el arquetipo de los sistemas de planetas rocosos en tránsito cercanos, y comparamos la detección de biofirmas S/N de la espectroscopia de tránsito con JWST versus la espectroscopia directa con ELT/HARMONI. Nuestros resultados indican que JWST es más adecuado para detectar y caracterizar las atmósferas de sistemas planetarios en tránsito como TRAPPIST-1, que son relativamente más distantes y tienen separaciones angulares más pequeñas que los planetas que no están en tránsito más cercanos.
Huihao Zhang, Ji Wang, Michael K. Plummer
Comentarios: 19 páginas, 5 figuras; Aceptado en la Revista Astronómica.
Materias: Astrofísica terrestre y planetaria (astro-ph.EP); Instrumentación y métodos para astrofísica (astro-ph.IM)
Citar como: arXiv:2311.18117 [astro-ph.EP] (o arXiv:2311.18117v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
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Por: Huihao Zhang
[v1] Miércoles 29 de noviembre de 2023 22:12:38 UTC (396 KB)
https://arxiv.org/abs/2311.18117
Astrobiología
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