Obdélníkový design dalekohledu by mohl uvést do pohybu v oblasti hledání Země 2.0

DNVN - Vědci vyvíjejí model obdélníkového dalekohledu, který slibuje zahájení nové éry v cestě za nalezením „Země 2.0“ (termín označující planety mimo sluneční soustavu, které mají podobné podmínky jako Země a jsou schopné podporovat život).

Hledání planet podobných Zemi je v astronomii již dlouho velkou výzvou, protože ohromující jasnost hvězd je téměř úplně zakrývá. Tradiční konstrukce dalekohledů s tímto úkolem nestačí. Nedávno však byl navržen odvážný nápad na obdélníkový infračervený dalekohled, který slibuje překonání této bariéry a pomoc lidstvu odhalit desítky potenciálních planet do 30 světelných let, čímž se připraví cesta k hledání známek mimozemského života.

Země je jediná známá planeta, na které existuje život. Veškerý život na této modré planetě je závislý na kapalné vodě, která udržuje základní chemické reakce. Jednoduché jednobuněčné organismy se objevily přibližně ve stejnou dobu jako Země, ale vývoj složitějšího mnohobuněčného života trval asi 3 miliardy let. Lidé mezitím existují jen nepatrný zlomek historie planety, méně než desetitisícinu věku Země.

Tato časová osa naznačuje, že život na planetách s kapalnou vodou nemusí být vzácný. Inteligentní bytosti schopné prozkoumávat vesmír však mohou být extrémně vzácné. Pokud chce lidstvo hledat život mimo Zemi, nejpravděpodobnějším přístupem je přistupovat k němu přímo prostřednictvím planetárních pozorování.

Koncepční návrh obdélníkového vesmírného dalekohledu, modelovaného podle digitálního interferometrického refrakčního vesmírného dalekohledu DICER (Digital Interferometer Refractive Space Telescope), hypotetické infračervené vesmírné observatoře a vesmírného dalekohledu Jamese Webba. Zdroj: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

Vesmír je obrovský a fyzikální zákony brání cestování nebo komunikaci rychlejší než rychlost světla. Proto lze během lidského života studovat pouze hvězdy nejblíže Slunci, a to i pomocí robotických sond. Z nich jsou nejslibnějšími cíli hvězdy podobné velikosti a teplotě Slunci, protože mají dlouhou životnost a jsou dostatečně stabilní pro rozvoj složitého života.

Astronomové nyní identifikovali asi 60 hvězd podobných Slunci do 30 světelných let od Země. Planety obíhající kolem nich, které mají podobnou velikost a teplotu jako Země – a mohly by nést jak pevninskou, tak kapalnou vodu – jsou považovány za nejlepší kandidáty pro nalezení života.

Oddělení obrazu exoplanety podobné Zemi od záře její hostitelské hvězdy je velkou výzvou. I za ideálních podmínek je hvězda milionkrát jasnější než planeta. Pokud se tyto dva prvky smíchají, detekce planety se stává nemožnou.

Podle optické teorie závisí maximální rozlišení dalekohledu na velikosti zrcadla a vlnové délce světla. Planety s kapalnou vodou vyzařují světlo nejjasněji na vlnové délce asi 10 mikronů – což je zhruba šířka tenkého vlasu a 20násobek vlnové délky viditelného světla. Na této vlnové délce musí dalekohled sbírat světlo na vzdálenost alespoň 20 metrů, aby měl dostatečné rozlišení k oddělení Země od Slunce, které je vzdálené 30 světelných let.

Kromě toho musí být dalekohledy umístěny ve vesmíru, protože zemská atmosféra rozmazává obraz. Největší vesmírný dalekohled současnosti – James Webb Space Telescope (JWST) – má zrcadlo o průměru 6,5 metru, ale jeho vypuštění a provoz byly extrémně obtížné.

Vzhledem k tomu, že nasazení 20metrového vesmírného dalekohledu je v současnosti nad technologické možnosti, vědci vyzkoušeli několik možností. Jedním z řešení je vypustit několik malých dalekohledů a udržovat mezi nimi přesné rozestupy, aby se simulovalo obří zrcadlo. Udržovat přesnou polohu až do velikosti molekuly je však v současné době nemožné.

Dalším přístupem je použití kratších vlnových délek světla, což umožňuje použití menších dalekohledů. Ve viditelném rozsahu je však hvězda podobná Slunci 10 miliardkrát jasnější než Země, takže je nemožné zablokovat dostatek hvězdného světla k odhalení planety, ačkoli rozlišení je v principu možné.

Dalším nápadem je použití „hvězdného štítu“ – kosmické lodi o průměru desítek metrů, která by letěla desítky tisíc kilometrů od dalekohledu a blokovala by světlo hvězd, ale propouštěla ​​by světlo planet. To by však vyžadovalo vypuštění dvou kosmických lodí a také obrovské množství paliva k přesunu štítu na nová místa.

V nové studii vědci navrhují proveditelnější konstrukci: infračervený dalekohled s obdélníkovým zrcadlem o rozměrech 1 x 20 metrů namísto 6,5metrového kruhového zrcadla JWST. Přístroj, pracující na vlnové délce 10 mikronů, by odděloval světlo hvězd a světlo planet podél dlouhé osy zrcadla. Otáčením zrcadla by astronomové mohli pozorovat planety v jakékoli poloze kolem hostitelské hvězdy.

Odhaduje se, že tento návrh bude schopen detekovat polovinu planet podobných Zemi obíhajících kolem hvězd podobných Slunci za méně než tři roky. I když jsou zapotřebí další technická vylepšení a optimalizace, koncept nevyžaduje technologie nad rámec současných možností – což je odchylka od mnoha jiných průkopnických myšlenek.

Pokud by v průměru každá hvězda podobná Slunci měla jednu planetu podobnou Zemi, pak bychom s touto konstrukcí dalekohledu měli být schopni detekovat asi 30 slibných planet do 30 světelných let. Další výzkum se zaměří na zkoumání jejich atmosfér a zjištění známek kyslíku – indikátoru fotosyntetického života.

Pro nejslibnější kandidáty by mohly být vyslány průzkumné mise, které by odesílaly zpět snímky povrchu planety. Obdélníkový design dalekohledu slibuje poskytnout nejkratší cestu k nalezení naší „sesterské planety“ – Země 2.0.

La Khe (podle ScienceAlert)

Zdroj: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/thiet-ke-kinh-vien-vong-hinh-chu-nhat-co-the-mo-ra-ky-nguyen-san-tim-trai-dat-2-0/20250902082651458