Eine 3D-Darstellung des Exoplanetensystems Trappist-1. orka/iStock
Es gibt viele Diskussionen über die James-Webb-Teleskop, aber was wäre, wenn wir Ihnen sagen würden, dass es ein neues Gerät gibt, das außerirdische Welten, die hinter unserem Sonnensystem schweben, mit unglaublicher Klarheit erfassen könnte? Am Dienstag enthüllte ein Team von Stanford-Forschern ein futuristisches Teleskopkonzept in Das Astrophysikalische Journal Das könnte die Art und Weise revolutionieren, wie wir den Weltraum jenseits unseres Sonnensystems erforschen.
Mit der Sonne ferne Welten untersuchen
Es wird „Schwerkraftteleskop“ genannt und würde die Sonne verwenden, um ferne Welten zu untersuchen, die zuvor für die Astronomen der Erde unerreichbar waren.
„Wir wollen Bilder von Planeten machen, die andere Sterne umkreisen, die so gut sind wie die Bilder, die wir von Planeten in unserem eigenen Sonnensystem machen können“, sagte in einer Aussage Bruce Macintosh, Physikprofessor an der School of Humanities and Sciences in Stanford und stellvertretender Direktor des Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology KIPAC.
„Mit dieser Technologie hoffen wir, ein Bild von einem 100 Lichtjahre entfernten Planeten zu machen, das die gleiche Wirkung hat wie das Bild der Erde von Apollo 8.“
Wie würde das neue Teleskop solche Bilder aufnehmen? Durch einen Prozess namens Gravitationslinseneffekt, der erstmals 1919 während einer Sonnenfinsternis beobachtet wurde. Damals behinderte der Mond das Licht der Sonne, sodass Wissenschaftler Sterne in der Nähe der Sonne versetzt sehen konntenvon ihren bekannten Positionen.
Allerdings enthüllte von Eshleman, ein Stanford-Professor, erst 1979 ein Verfahren, mit dem Astronomen die solare Gravitationslinse nutzen konnten. 2020 wurde die Bildgebungstechnik von Slava Turyshev vom California Institute of weiterentwickelt, um Planeten zu beobachtenTechnology's Jet Propulsion Laboratory.
Eine neue und stark verbesserte Methode
Heute wurde Alexander Madurowicz, ein Doktorand am KIPAC, von Turyshevs Arbeit inspiriert, eine neue Methode zu entwickeln, die die Oberfläche eines Planeten aus einem einzigen Bild rekonstruieren kann, das direkt in die Sonne aufgenommen wurde.
„Indem das von der Sonne gebeugte Licht gebeugt wird, kann ein Bild erzeugt werden, das weit über das eines gewöhnlichen Teleskops hinausgeht“, sagte Madurowicz. „Das wissenschaftliche Potenzial ist also ein ungenutztes Rätsel, weil es diese neue Beobachtungsmöglichkeit eröffnet, die dies nicht tutnoch existieren.“
Wenn das Forscherteam jetzt die Mittel und die Technologie zusammenbringen kann, um diese Technik weiterzuentwickeln, wird dies eine Welt von Bildgebungsmöglichkeiten für entfernte, bis vor kurzem nicht sichtbare Planeten und für den Prozess der Bewertung des Lebens auf anderen Planeten eröffnen.
„Dies ist einer der letzten Schritte, um herauszufinden, ob es Leben auf anderen Planeten gibt“, schloss Macintosh. „Indem Sie ein Bild von einem anderen Planeten machen, könnten Sie ihn betrachten und möglicherweise grüne Muster sehen, die Wälder sind, und blaue Flecken, die es sindOzeane – damit wäre es schwer zu argumentieren, dass es kein Leben gibt.“
Zusammenfassung:
Die Aussicht, Integralfeldspektroskopie mit der Sonnengravitationslinse SGL zu kombinieren, um die Oberflächen und Atmosphären extrasolarer Planeten spektral und räumlich aufzulösen, wird untersucht. Die Eigenschaften hyperbolischer Umlaufbahnen, die die Fokusregion der SGL besuchen, werden analytisch berechnet, um den Handel zu demonstrieren-Offs zwischen Abfluggeschwindigkeit und Ankunftszeit sowie Gravitationsunterstützungsmanöver und heliozentrische Winkelgeschwindigkeit Numerische Integration der solaren baryzentrischen Bewegung zeigt, dass eine Navigationsbeschleunigung erforderlich ist, um die Ausrichtung zu erhalten und aufrechtzuerhalten.Das Erhalten von Ziel-Ephemeriden mit ausreichender Präzision ist ein offenes ProblemDie optischen Eigenschaften einer abgeplatteten Gravitationslinse werden überprüft, einschließlich Berechnungen der Vergrößerung und der Punktbildfunktion, die sich innerhalb eines Teleskops bildet Die Bilderzeugung für ausgedehnte, inkohärente Quellen wird diskutiert, wenn das projizierte Bild kleiner als ungefähr gleich istund größer als die kritische Kaustik.Kontaminationsquellen, die das beobachtete Signal-Rausch-Verhältnis S/N begrenzen, werden im Detail betrachtet, darunter die Sonne, die Sonnenkorona, der Wirtsstern und potenzielle Hintergrundobjekte.Eine Rauschminderungsstrategie zur spektralen und räumlichen Trennung des Lichts unter Verwendung von Integralfeldspektroskopie wird betont.Ein Pseudo-Invers-basiertes Bildrekonstruktionsschema zeigt, dass eine direkte Rekonstruktion einer erdähnlichen Quelle aus Einzelmessungen des Einstein-Rings möglich ist, wenn die kritische Kaustik und das beobachtete S/N ausreichend groß sind.In dieser Anordnung würde eine Mission nicht mehrere Teleskope oder Navigationssymmetriebrüche erfordern, was eine kontinuierliche Überwachung der atmosphärischen Zusammensetzung und Dynamik auf anderen Planeten ermöglicht.