Nu de volgende generatie gigantische, krachtige observatoria operationeel wordt, suggereert recent onderzoek dat hun instrumenten wetenschappers een ongeëvenaarde kans kunnen bieden om de weersomstandigheden op verre exoplaneten te begrijpen. De observatoria, bekend als de Extremely Large Telescope (ELT), zullen de grootste telescopen op de grond zijn die ooit zijn gebouwd, met instrumenten die naar verwachting beter zullen presteren dan de James Webb Space Telescope.

De volgende generatie gigantische telescopen zal ongeëvenaarde mogelijkheden bieden om de weers- en oppervlakteveranderingen van verre kosmische objecten te bestuderen, en zo hun chemische samenstelling en magnetische velden te onderzoeken. Deze geavanceerde mogelijkheid zal de zoektocht naar buitenaards leven verbeteren door gedetailleerde inzichten te verschaffen in potentieel bewoonbare planeten. Artistieke illustratie van een buitenaardse wereld. Het onderzoek maakt gebruik van een nieuwe code om de mogelijkheden van telescopen van de volgende generatie te testen.

De gegevens die met deze krachtige instrumenten worden verzameld, zullen astronomen in staat stellen Doppler-beeldvorming te gebruiken - een techniek die tweedimensionale kaarten van de oppervlakken van hemellichamen kan reproduceren - om nauwkeurig de magnetische en chemische eigenschappen te meten van ultrakoude doelen (of kosmische objecten met temperaturen onder 2700 K, zoals bruine dwergen (BD) of sterren met een zeer lage massa (VLM)) - en zelfs sommige exoplaneten.

Naast het helpen verbeteren van ons begrip van enkele van de meest mysterieuze objecten in het universum, biedt de mogelijkheid om de chemische samenstelling van deze objecten met meer precisie te bestuderen ook diepere inzichten in de zoektocht naar leven op andere werelden, zei Michael Plummer, hoofdauteur van het onderzoek en een afgestudeerde student in astronomie aan de Ohio State.

"Het begrijpen van de atmosferen van andere lichamen buiten ons zonnestelsel stelt ons niet alleen in staat te begrijpen hoe de atmosfeer van de aarde zich gedraagt, maar stelt wetenschappers ook in staat deze concepten toe te passen op het bestuderen van potentieel bewoonbare planeten", aldus Plummer.

Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

Magnetisme is vooral belangrijk bij de zoektocht naar werelden zoals de onze, omdat men denkt dat magnetische velden, vooral die van kleinere sterrenstelsels, noodzakelijk zijn om te ondersteunen en te beïnvloeden of planeten het leven op hun oppervlak kunnen ondersteunen.

Om bij deze zoektocht te helpen, ontwikkelden Plummer en co-auteur Ji Wang, een assistent-professor in de astronomie aan de Ohio State University, eerder een publiekelijk beschikbare analysecode genaamd "Imber" om verschillen te simuleren en af ​​te leiden, zoals de aanwezigheid van magnetische sterrenvlekken, wolkensystemen en andere atmosferische verschijnselen (zoals orkanen) op het oppervlak van verre objecten.

In deze studie gebruikten ze de techniek om de wetenschappelijke capaciteiten van verschillende ELT-instrumenten te schatten om oppervlakteveranderingen op zes doelen te detecteren: Trappist-1, een goed bestudeerd systeem met zeven planeten op ongeveer 40 lichtjaar van de aarde, twee bruine dwergen en drie exoplaneten.

Ze gebruikten deze technologie om de mogelijkheden van GMT's Large Earth Explorer (GMT/GCLEF), ELT's midden-infrarood ELT Imager and Spectrograph (ELT/METIS) en TMT's Multi-Object Diffraction Limiting High-Resolution Infrared Spectrograph (MODHIS) te bestuderen.

De onderzoekers ontdekten dat hoewel het onderscheiden van sterrenvlekken op Trappist-1 een uitdaging was voor alle drie de instrumenten vanwege de kanteling van de randen van Trappist-1 (of de baan die evenwijdig is aan de rest van de hemel), de ELT en TMT in één rotatie observaties met hoge resolutie van bruine dwergen en exoplaneten konden produceren.

De instrumenten van GMT vereisen daarentegen meerdere observatierondes om te bepalen of de voor onderzoek geselecteerde exoplaneten onregelmatigheden aan het oppervlak vertonen. Over het geheel genomen laat deze studie zien dat hun techniek de toekomstige mogelijkheden van ELT's nauwkeurig kan inschatten en kan helpen bepalen of toekomstige doelen grotere studies rechtvaardigen.

Plummer zei ook dat de nieuwe techniek interesse heeft gewekt bij wetenschappers die de ontdekking van planetaire objecten hopen te identificeren of te bevestigen met behulp van de radiale snelheidsmethode - een methode om exoplaneten te ontdekken door het lichte zwaartekrachteffect te bestuderen dat een object heeft op de ster waar het omheen draait. In wezen is hun onderzoek de eerste stap om wetenschappers te helpen het maximale uit toekomstige astronomische instrumenten te halen.

"Hoe meer we leren over andere aardachtige planeten, hoe meer deze ontdekkingen de aardwetenschappen zelf kunnen informeren. Ons werk is bij uitstek geschikt om deze observaties in de echte wereld te helpen maken", zei Plummer.