Ciencias

Bioverse: Evaluación de imágenes directas y espectroscopía de alta resolución GMT y ELT: estudio de O2 Exo-Earth y prueba de la hipótesis del oxígeno en la zona habitable

Poder estadístico de la prueba de hipótesis de oxígeno de la zona habitable en el ELT para diferentes valores de η⊕ y diferentes fracciones de candidatos exo-Tierras (EEC, izquierda) y fracciones de candidatos exo-súper Tierra (ESEC, derecha) con niveles similares a los de Tierra de O2. Los contornos de potencia estadísticos para el 50% y el 95% se muestran en negro. Más planetas con oxígeno y/o valores más altos para η⊕ dan como resultado una mayor capacidad para probar esta hipótesis, sin embargo, la inclusión de todas las súper Tierras no necesariamente mejora esta capacidad. Observamos que estos números están sobremuestreados para resaltar las diferencias. – astro-ph.EP

La detección de biofirmas en las atmósferas de exoplanetas similares a la Tierra es uno de los objetivos más importantes y ambiciosos para la astronomía, la astrobiología y la humanidad.

El oxígeno molecular se encuentra entre los indicadores más fuertes de vida en la Tierra, pero será extremadamente difícil de detectar mediante espectroscopia de transmisión. Utilizamos el marco estadístico de Bioverse para evaluar la capacidad de sondear O similar a la Tierra.dos niveles en exoplanetas hipotéticos de zonas habitables cercanas (CEE) utilizando imágenes directas y espectroscopía de alta resolución en el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) y el Telescopio Extremadamente Grande (ELT).

Descubrimos que odos Se podrían investigar hasta 5 y 15 EEC que orbiten enanas M brillantes dentro del 20 pc en un estudio de 10 años en GMT y ELT, respectivamente. El parecido a la Tierrados Los niveles podrían investigarse en cuatro candidatos conocidos a súper Tierra, incluido Proxima Centauri b, en aproximadamente una semana en ELT y unos meses en GMT.

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También evaluamos la capacidad del ELT para probar la hipótesis del oxígeno de la zona habitable: que los planetas de la zona habitable del tamaño de la Tierra tienen más probabilidades de tener O.dos – dentro de los 10 años de investigación con Bioverse.

Probar esta hipótesis requiere que ∼1/2 de las CEE tengan Odos o ∼1/3 si η es grande. Un telescopio de gran apertura en el hemisferio norte, como el Telescopio de Treinta Metros (TMT), expandiría el conjunto estelar objetivo en aproximadamente un 25%, reduciría el tiempo para sondear biofirmas en objetivos individuales y proporcionaría verificación independiente adicional sobre posibles detecciones de biofirmas. .

La capacidad de sondear HdosO (azul discontinuo), Odos (puntos y rayas verdes), CH4 (punteado naranja), COdos (rosa discontinuo) y CO (punteado negro) en las atmósferas de exoplanetas en las zonas habitables de las estrellas G2 V a M8 V a 2λ/D ​​​​para distancias de 5 pc (izquierda) y 10 pc (derecha). Se muestran líneas para un JWST de 6 metros o una apertura de diámetro HWO anticipado (naranja sólido), GMT (azul sólido), TMT (verde sólido) y ELT (amarillo sólido). Si una región de la zona habitable cae por encima de la línea de un telescopio, la biofirma podría ser accesible para esa instalación en un ángulo de trabajo interno de 2λ/D. – astro-ph.EP

Kevin K. Hartitle-Ullman, Dániel Apai, Sebastiaan Y. Haffert, Martin Schlecker, Markus Kasper, Jens Kammerer, Kevin Wagner

Comentarios: 19 páginas, 8 figuras, 4 tablas. En revisión, los comentarios son bienvenidos.
Materias: Astrofísica de la Tierra y Planetaria (astro-ph.EP); Instrumentación y Métodos para la Astrofísica (astro-ph.IM)
Citar como: arXiv:2405.11423 [astro-ph.EP] (o arXiv:2405.11423v1 [astro-ph.EP] para esta versión)
https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.11423
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Por: Kevin Hargrado-Ullman
[v1] Domingo 19 de mayo de 2024 02:05:29 UTC (349 KB)
https://arxiv.org/abs/2405.11423
Astrobiología,

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