Начинается гонка за открытие пригодных для жизни миров
Начинается гонка за открытие действительно пригодных для жизни миров, подобных Земле. В то время как мы начинаем наблюдать атмосферы крупных потенциально обитаемых планет, таких как миры Хайса, с помощью телескопов, которые у нас есть в настоящее время, наиболее значительные прорывы, вероятно, будут связаны с разработкой передовых специализированных телескопов. Эти новые конструкции, скорее всего, будут использовать звездный козырек, чтобы скрыть блики звезды и позволить нам напрямую наблюдать за ее экзопланетами. Но будет ли этого достаточно для изучения далеких планет земной группы? С 1930-х годов астрономы использовали различные способы удаления бликов с яркого объекта, чтобы выявить более тусклые объекты. Например, чтобы выявить солнечную корону, аналогичную той, что происходит во время солнечного затмения, астрономы использовали коронограф, который точно блокирует край Солнца в телескопе. Идея была расширена для изучения больших планет вокруг звезд, где небольшой фильтр скрывает звездный свет из поля зрения, чтобы можно было увидеть близлежащие планеты.
Однако эти фильтры обычно размещались внутри самого телескопа, что ограничивает точность фильтра. Звездный козырек уберет фильтр с телескопа и поместит его на значительное расстояние от самого телескопа. Для космического телескопа это означает наличие двух космических кораблей: одного для телескопа и одного для тени. Расположив их на расстоянии двух тысяч километров друг от друга, астрономы смогут увидеть планеты, вращающиеся очень близко к своей звезде. Это будет особенно полезно для похожих на Землю миров, вращающихся вокруг красных карликов в своей обитаемой зоне, которые на сегодняшний день являются наиболее распространенными потенциально обитаемыми мирами. Одна из проблем заключается в том, что красные карлики намного тусклее, чем солнцеподобные звезды, а свет звезд, отраженный от их планет, еще более слабый. Таким образом, даже при наличии усовершенствованного звездного экрана, блокирующего звездный свет, планеты все равно могут быть слишком тусклыми для наблюдения. Но в новой статье о сервере препринтов arXiv утверждается, что эту проблему можно решить благодаря усовершенствованному типу оптики, известному как фотоника.
В то время как традиционная оптика может улавливать слабый свет, фотоника работает в масштабе отдельных фотонов. Сегодня одно из его распространенных применений — оптоволоконная связь, поэтому, если у вас есть оптоволоконный Интернет, спасибо фотонике. В астрономии фотоника использовалась в таких целях, как спектроскопия высокого разрешения и детекторы некоторых радиотелескопов. В этой статье авторы описывают способы использования коронографов, таких как звездные тени, в сочетании с фотонными детекторами, создавая гибридную систему, способную наблюдать гораздо более слабые планеты. Например, свет на краю звездного абажура может быть сфокусирован микролинзами в пучок оптоволоконных кабелей, которые затем можно будет направить на отдельные фотодетекторы. Авторы отмечают, что при тщательном проектировании телескоп мог бы обнаружить оптический контраст более 10 миллиардов. До создания обсерваторий Starshade, таких как предлагаемая обсерватория обитаемой экзопланеты (HabEx), еще далеко. Вероятно, это произойдет в 2040-х годах, прежде чем такой телескоп сможет быть запущен. Так что времени для развития и совершенствования астрономической фотоники еще достаточно. Но это исследование показывает, что оно может революционизировать то, как мы видим Вселенную.
