Гравитационный телескоп может отображать экзопланеты в 1000 раз лучше, чем современные технологии
С тех пор, как в 1992 году была открыта первая экзопланета, астрономы обнаружили более 5000 планет, вращающихся вокруг других звезд. Но когда астрономы обнаруживают новую экзопланету, мы мало что о ней узнаем: мы знаем, что она существует, и некоторые ее особенности, но остальное остается загадкой.
Чтобы обойти физические ограничения телескопов, астрофизики Стэнфордского университета работают над новым концептуальным методом визуализации, который будет в 1000 раз более точным, чем самая мощная технология визуализации, используемая в настоящее время.
Воспользовавшись эффектом искривления пространства-времени гравитацией, называемым линзированием, ученые потенциально могут манипулировать этим явлением, чтобы создавать изображения, намного более совершенные, чем те, которые существуют сегодня.
В статье, опубликованной в The Astrophysical Journal, исследователи описывают способ манипулирования солнечным гравитационным линзированием для наблюдения за планетами за пределами нашей Солнечной системы.
Разместив телескоп, Солнце и экзопланету на одной линии с Солнцем посередине, ученые могли бы использовать гравитационное поле Солнца для увеличения света от экзопланеты, когда она проходит мимо.
В отличие от увеличительного стекла с изогнутой поверхностью, преломляющей свет, гравитационная линза имеет искривленное пространство-время, что позволяет отображать удаленные объекты.
«Мы хотим делать снимки планет, обращающихся вокруг других звезд, не хуже, чем снимки, которые мы можем сделать с планетами в нашей Солнечной системе», — сказал Брюс Макинтош, профессор физики в Школе гуманитарных и естественных наук в Стэнфорде. заместитель директора Института астрофизики элементарных частиц и космологии Кавли (KIPAC). «С помощью этой технологии мы надеемся сделать снимок планеты на расстоянии 100 световых лет, который будет иметь такое же влияние, как снимок Земли, сделанный Аполлоном-8».
Загвоздка в настоящее время заключается в том, что предлагаемая учеными техника потребует намного более совершенных космических путешествий, чем те, которые доступны в настоящее время. Тем не менее, перспективы этой концепции и то, что она может рассказать о других планетах, делают ее достойной для дальнейшего рассмотрения и развития, говорят исследователи.
Чтобы получить изображение экзопланеты через солнечную гравитационную линзу, телескоп должен быть расположен как минимум в 14 раз дальше от Солнца, чем Плутон, за границей нашей Солнечной системы и дальше, чем люди когда-либо отправляли космический корабль. Но расстояние между Солнцем и экзопланетой все равно будет во много раз больше.
«Разгибая свет, преломляемый солнцем, можно создать изображение, намного превосходящее изображение обычного телескопа», — говорят ученые. «Итак, научный потенциал — это нераскрытая загадка, потому что он открывает новые возможности наблюдения, которых еще не существует».
В настоящее время, чтобы получить изображение экзопланеты с разрешением, которое описывают ученые, понадобится телескоп в 20 раз шире Земли. Используя гравитацию Солнца как телескоп, ученые могут использовать его как массивную естественную линзу.
Телескопа размером с Хаббл в сочетании с солнечной гравитационной линзой будет достаточно, чтобы сфотографировать экзопланеты с мощностью, достаточной для наблюдения отдельных деталей на поверхности.
«Солнечная гравитационная линза открывает совершенно новое окно для наблюдения. Она позволит исследовать подробную динамику атмосфер планет, а также распределение облаков и особенностей поверхности, которые у нас сейчас нет возможности изучать».
Исследователи говорят, что пройдет не менее 50 лет, прежде чем эта технология сможет быть развернута, а возможно, и больше. Понадобится более быстрый космический корабль, потому что с современными технологиями путешествие к нужной точке может занять 100 лет. Используя солнечные паруса или Солнце в качестве гравитационной рогатки, время может сократиться до 20 или 40 лет.
Ученые говорят, что, несмотря на неопределенность временной шкалы, возможность увидеть, есть ли у некоторых экзопланет континенты или океаны, движет ими. Наличие любого фактора является убедительным признаком того, что на далекой планете может быть жизнь.
Исследование было опубликовано в The Astrophysical Journal.