Будущая европейская астрометрическая миссия

В прошлой заметке шла речь о том, что в настоящее время в Китае разрабатывается проект космического телескопа STEP с целью сверхточной астрометрии (достаточной для поиска аналогов Земли у ближайших звезд солнечного типа). Одновременно и в других странах прорабатываются проекты космических телескопов для целей астрометрии. В России – это проект Лира–Б. В США в разные годы предлагались гражданские и военные проекты SIM (Space Interferometry Mission), OBSS (Origins Billions Star Survey) и JMAPS (Joint Milliarcsecond Pathfinder Survey). Япония реализует проекты Nano–JASMINE, Small–JASMINE и JASMINE. Данные проекты (кроме SIM, OBSS, Small–JASMINE и JASMINE) по возможностям сравнимы с прошлым спутником Гиппарх.

    В то же время Европа, как родоначальник звездной астрометрии продолжает разрабатывать будущую астрометрическую миссию после GAIA.

    С одной стороны прорабатывается вопрос разработки будущей обзорной миссии, которая сможет исследовать планетные системы с периодами обращения в несколько десятков лет. Подобная миссия может обнаружить и девятую планету. Так в публикации 2006 года приводился проект SuperGAIA c астрометрической точностью на 2 порядка выше, чем у GAIA. Согласно той публикации, SuperGAIA (за счет астрометрического микролинзирования звезд) способна обнаружить неизвестную планету массой в 10 масс Земли до расстояния в 6 тысяч а.е. (для сравнения возможности GAIA в этом вопросе ограничены только 200 а.е.):

Следующая миссия после GAIA может наблюдать в инфракрасном диапазоне для детального картографирования плотных звездных полей Млечного Пути (в ИК–лучах меньше межзвездное поглощение). По подобному пути пошла Япония в своих проектах Small–JASMINE и JASMINE.

      С другой стороны прорабатывается узкоспециализированная астрометрическая миссия. Основной задачей подобной миссии станет астрометрия небольшого количества небесных объектов. Такой проект получил название NEAT (Nearby Earth Astrometric Telescope). В 2010 году концепция миссии была подана на европейский конкурс Cosmic Vision 2015–2025 по номинации миссия M–класса (бюджет около 500 миллионов евро). Проект NEAT заключался в запуске метрового космического телескопа во вторую точку либрации. Основная научная задача миссии состояла в измерении положения близких звезд солнечного типа с точностью в 0.8 угловых микросекунд за 1 час наблюдений. Подобная точность позволила бы обнаруживать астрометрические колебания звезд по причине обращения вокруг них планет в 0.05 угловых микросекунд и тем самым достичь следующей чувствительности к поиску планет в зоне жизни:

1)      Для 5 звезд до массы в 0.5 масс Земли
2)      Для 70 звезд до массы в 1 массу Земли
3)      Для 200 звезд до массы в 5 масс Земли

   Первоначально на эту задачу предлагалось выделить половину времени 5–летней миссии. В ходе дополнительных экзопланетных программ планировалось подтверждение планетных систем, обнаруженных GAIA и наблюдение молодых звезд (программы 1–3 в таблице ниже), а также исследование планетных систем у ближайших красных карликов (программа 4 в таблице ниже):

В конкурсе М3 проект не смог одержать победу (финалистом стал космический телескоп Платон для поиска транзитных аналогов Земли у звезд солнечного типа с запуском в 2026 году). Для участия в конкурсах М4 и М5 (с запуском в 2026–2030 годах) проект был радикально переработан. Теперь миссия получила новое имя: Theia. Главной задачей измененного проекта стало изучение темной материи (для этого будут наблюдаться ближайшие карликовые галактики и ультрабыстрые звезды в гало нашей галактики), а не поиск экзопланет у ближайших звезд. Дополнительной задачей называется измерение массы более 15 нейтронных звезд в двойных системах, а также нескольких черных дыр. В связи с уменьшением приоритета экзопланетной тематики в миссии основная выборка близких звезд для поиска экзопланет была уменьшена с 200 до 63:

На наблюдение этих систем планируется потратить около 10% от общего времени миссии.

В ходе дополнительной научной программы (7% времени миссии) предлагается ещё 4 дополнительных экзопланетных направлений:

1)      Планеты в 16 двойных системах с разделением в 5–100 а.е. вплоть до земных масс в зоне жизни
2)      Подтверждение известных экзопланет в 20 системах (R3)      Планетные системы у 20–30 звезд (R4)      Каменные планеты у примерно 20 коричневых карликов L–типов (R
   Общее планирование времени наблюдений для разных задач миссии:

По точности астрометрических измерений будущий космический телескоп значительно превысит любой нынешний или будущий проект почти во всём диапазоне (от 8 до 24 звездной величины):

В то же время телескоп в отличие от обзоров Gaia и LSST проведет сверхточную астрометрию лишь для нескольких сотен участков неба (диаметр поля зрения у Theia  0.5 квадратных градусов):

В конкурсе М4 проект не прошел в полуфинал (в него попали космический телескоп ARIEL для инфракрасной спектроскопии транзитных экзопланет и две миссии для изучения околоземной плазмы и рентгеновского излучения: THOR и XIPE). В ближайшее время станет известно о шансах проекта в конкурсе М5.

     P.S. Так как многие читатели блога зарегистрированы в ВК, то решил и там создать сообществоблога для дублирования обновлений и удобства подписки.

Ссылка на источник.