Звезды в миллион раз ярче своих планет. Достаточно близкие к звездам небольшие планеты, такие как Земля, просто тонут в блеске звезд и обнаружить такие планеты крайне трудно. Существующие телескопы не способны различить эти объекты. Даже самый мощный космический телескоп Джеймс Уэбб имеет недостаточный диаметр зеркала — всего 6,5 метра.
Странная конструкция телескопа поможет наконец-то найти «вторую Землю»
Ученые из Политехнического института Ренсселера предложили необычный дизайн космического телескопа с прямоугольным зеркалом размером 1 на 20 метров. Такой инструмент сможет обнаружить десятки планет, похожих на Землю, в радиусе 30 световых лет всего за три года наблюдений.
TOI-700e — планета-кандидат на «вторую Землю». Реконструкция. NASA
Поиск планет похожих на Землю трудное дело, и таких планет открыто немного. Одна из них — TOI-700e. Она находится на расстоянии около 100 световых лет. У нее почти такие же радиус и масса, как у Земли, она вращается в обитаемой зоне, где может быть поверхностная жидкая вода. Ее звезда — спокойной красный карлик. Все это делает TOI-700e одной из самых похожих на Землю планет.
Ученые знают, что для разделения изображений Земли и Солнца на расстоянии 30 световых лет при наблюдении в инфракрасном диапазоне (10 микрон) требуется телескоп диаметром не менее 20 метров. Создание и запуск такого круглого зеркала технически невозможен с современными технологиями. Но есть вариант
Прямоугольное зеркало
Концептуальный проект прямоугольного космического телескопа. .
Ученые предлагали различные альтернативы: системы из нескольких малых телескопов, работающих как единый инструмент, или специальные экраны, защищающие от света звезд. Но все эти проекты требуют сверхточного позиционирования космических аппаратов или огромных затрат топлива.
Неожиданное решение предложили американские исследователи —- телескоп с прямоугольным зеркалом размером 1 на 20 метров. Такая конструкция обеспечит необходимое разрешение в направлении длинной стороны зеркала. Поворачивая телескоп, можно будет обнаруживать планеты в любом направлении. Работа опубликована в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
Схема прямоугольного космического телескопа с обычной конструкцией зеркала (не в масштабе). Первичное зеркало диаметром 20 м показано по краям. Вторичное зеркало имеет размер 1 м × 2,3 м и развернуто на расстоянии около 23 м. Свет фокусируется на коронограф AIC; половина луча проходит через пи-фазовый сдвиг, а другая — нет. Фазовый сдвиг может быть осуществлен с помощью перископной оптики или путем направления одного из пучков через фокус. Затем лучи рекомбинируются с потерей всего когерентного света. Поскольку длина пути света от звезды-хозяина одинакова в обоих путях, он будет удален как когерентный свет.
По расчетам авторов, такой инструмент сможет найти половину всех землеподобных планет у солнцеподобных звезд в радиусе 30 световых лет менее чем за три года. По оценке ученых, будет обнаружено около 30 кандидатов на роль «второй Земли».
Дальнейшее изучение атмосфер найденных планет с помощью телескопов позволит выявить признаки жизни, например кислород от фотосинтеза. А к самым перспективным мирам можно будет отправить зонды для получения снимков поверхности.