Teleskop grawitacyjny mógłby pozwolić na robienie precyzyjnych zdjęć egzoplanetom
- Dodał: Damian Olszewski
- Data publikacji: 04.05.2022, 18:29
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda pracują nad rewolucyjną techniką obrazowania, wykorzystującą zjawisko soczewkowania grawitacyjnego. W przyszłości ma to pozwolić na robienie zdjęć odległych światów.
Od czasu, gdy Aleksander Wolszczan i Dale Frail potwierdzili istnienie pierwszego pozasłonecznego układu planetarnego, odkryliśmy przeszło 5 tys. planet poza Układem Słonecznym. - W ciągu ostatnich trzech dekad liczba znanych egzoplanet wzrosła o ponad trzy rzędy wielkości - przypomina główna naukowiec NASA Exoplanet Archive, Jessie Christiansen.
Obecna technologia nie pozwala nam jednak na zrobienie fotografii egzoplanety w klasycznym tego słowa znaczeniu. Gdy astronomowie wykrywają nową planetę pozasłoneczną, dowiadujemy się jedynie o jej istnieniu, kilku cechach, ale reszta pozostaje tajemnicą.
W artykule opublikowanym 2 maja w The Astrophysical Journal naukowcy opisują sposób na ominięcie fizycznych ograniczeń teleskopów. W przyszłości ma to pozwolić na uzyskanie obrazów aż tysiąc razy dokładniejszych, względem obecnie stosowanych rozwiązań.
Badacze zaproponowali, by ustawić teleskop, Słońce i egzoplanetę w jednej linii, ze Słońcem pośrodku, aby wykorzystać ogromną masę Gwiazdy Dziennej. Tutaj powiększenie generowane byłoby nie z użyciem szkła powiększającego o zakrzywionej powierzchni, a dzięki zakrzywionej czasoprzestrzeni, umożliwiającej obrazowanie odległych obiektów.
- Chcemy robić zdjęcia planet krążących wokół innych gwiazd, które będą tak dobre, jak zdjęcia planet Układu Słonecznego - powiedział Bruce Macintosh, profesor fizyki w School of Humanities and Sciences w Stanford i zastępca dyrektora Instytutu Astrofizyki Cząstek i Kosmologii Kavli (KIPAC). - Mamy nadzieję, że dzięki tej technologii uda nam się zrobić zdjęcie planety odległej o 100 lat świetlnych, które będzie miało taki sam wpływ, jak zdjęcie Ziemi z misji Apollo 8.
Ogromny wkład w badania wniósł Aleksander Madurowicz, doktorant na KIPAC, który wynalazł nową metodę, pozwalającą zrekonstruować powierzchnię planety na podstawie pojedynczego zdjęcia wykonanego bezpośrednio na Słońce. Stworzony przez niego algorytm pozwala na zniwelowanie zakrzywienia obrazu.
Madurowicz zademonstrował swoją pracę, wykorzystując obrazy obracającej się Ziemi wykonane przez satelitę DSCOVR, który znajduje się między Ziemią a Słońcem. Następnie użył modelu komputerowego, aby zobaczyć, jak wyglądałaby Ziemia, patrząc przez wypaczające efekty grawitacji słonecznej. Dzięki zastosowaniu swojego algorytmu do obserwacji Madurowicz był w stanie odzyskać obrazy Ziemi i udowodnić, że jego obliczenia były prawidłowe.
- Soczewka grawitacyjna Słońca otwiera zupełnie nowe okno do obserwacji - powiedział Madurowicz. - Umożliwi to zbadanie szczegółowej dynamiki atmosfer planet, a także rozmieszczenia chmur i cech powierzchni, których teraz nie mamy możliwości zbadania.
Bariera technologiczna
Współcześnie na drodze do realizacji pomysłu stoją mało efektywne sposoby wynoszenia ładunków w kosmos. Obecnie, aby zobrazować egzoplanetę w rozdzielczości opisanej przez naukowców, potrzebowalibyśmy teleskopu 20 razy szerszego niż Ziemia. Wykorzystując pole grawitacyjne Słońca jako naturalną soczewkę, wystarczyłby teleskop wielkości Hubble'a, aby uchwycić egzoplanety z drobnymi szczegółami na ich powierzchni.
Jednak obserwatorium musiałoby być umieszczone co najmniej 14 razy dalej od Słońca niż Pluton, za krawędzią naszego Układu Słonecznego. To dalej, niż kiedykolwiek dotarła którakolwiek z sond.
Zarówno Madurowicz, jak i Macintosh twierdzą, że minie co najmniej 50 lat, zanim ta technologia będzie mogła zostać wdrożona. Nie wykluczają też, że potrwa to znacznie dłużej, zważywszy na ogromny dystans, jaki musiałby pokonać teleskop.
- To jeden z ostatnich kroków w odkryciu, czy na innych planetach istnieje życie - twierdzi Macintosh. - Robiąc zdjęcie innej planety, można by na nią spojrzeć i prawdopodobnie zobaczyć zielone próbki, które są lasami i niebieskimi plamami, które są oceanami - w takim przypadku trudno byłoby twierdzić, że nie ma tam życia.