עיצוב טלסקופ מלבני יכול להוביל ל"ציד כדור הארץ 2.0"

DNVN - מדענים מפתחים מודל של טלסקופ מלבני, המבטיח לפתוח עידן חדש בחיפוש אחר "כדור הארץ 2.0" (מונח לכוכבי לכת מחוץ למערכת השמש בעלי תנאים דומים לכדור הארץ ומסוגלים לתמוך בחיים).

החיפוש אחר כוכבי לכת דמויי כדור הארץ היווה זה מכבר אתגר מרכזי באסטרונומיה, משום שהבהירות העצומה של הכוכבים הופכת אותם למסתירים כמעט לחלוטין. עיצובים מסורתיים של טלסקופים אינם עומדים במשימה. עם זאת, הוצע לאחרונה רעיון נועז עם טלסקופ אינפרא אדום מלבני, המבטיח להתגבר על מחסום זה ולעזור לבני אדם לחשוף עשרות כוכבי לכת פוטנציאליים בטווח של 30 שנות אור, ובכך לסלול את הדרך לחיפוש אחר סימנים של חיים מחוץ למעגל החייזרי.

כדור הארץ הוא כוכב הלכת היחיד שאנו מכירים התומך בחיים. כל החיים על כוכב הלכת הכחול הזה תלויים במים נוזליים כדי לקיים תגובות כימיות חיוניות. אורגניזמים חד-תאיים פשוטים קיימים כמעט זמן רב כמו כדור הארץ, אך לקח כ-3 מיליארד שנים עד שאורגניזמים רב-תאיים מורכבים יותר התפתחו. בני אדם, לעומת זאת, קיימים רק חלק זעיר מההיסטוריה של כדור הארץ, פחות מעשרת אלפים מגילו של כדור הארץ.

ציר זמן זה מרמז על כך שייתכן שחיים אינם נדירים בכוכבי לכת עם מים נוזליים. עם זאת, יצורים תבוניים המסוגלים לחקור את היקום עשויים להיות נדירים ביותר. אם האנושות רוצה לחפש חיים מעבר לכדור הארץ, הגישה הסבירה ביותר היא לגשת אליהם ישירות באמצעות תצפיות פלנטריות.

עיצוב קונספטואלי לטלסקופ חלל מלבני, המבוסס על מודל טלסקופ החלל השבירה הדיגיטלי DICER (Interferometer Digital Refractive Telescope), מצפה כוכבים היפותטי באינפרא אדום, וטלסקופ החלל ג'יימס ווב. קרדיט: Leaf Swordy/המכון הפוליטכני רנסלר.

החלל עצום, וחוקי הפיזיקה מונעים נסיעה או תקשורת מהירה יותר ממהירות האור. לכן, רק הכוכבים הקרובים ביותר לשמש ניתנים לחקר במהלך חיי אדם, אפילו באמצעות חלליות רובוטיות. מבין אלה, המטרות המבטיחות ביותר הן כוכבים הדומים בגודלם ובטמפרטורהם לשמש, משום שהם קיימים מספיק זמן והם יציבים מספיק כדי שחיים מורכבים יוכלו להתפתח.

אסטרונומים זיהו כעת כ-60 כוכבים דמויי שמש בטווח של 30 שנות אור מכדור הארץ. כוכבי לכת המקיפים אותם, הדומים בגודלם ובטמפרטורהם לכדור הארץ – ויכולים לתמוך הן ביבשה והן במים נוזליים – נחשבים למועמדים הטובים ביותר למציאת חיים.

הפרדת התמונה של כוכב לכת חוץ-שמשי דמוי כדור הארץ מהבוהק של הכוכב המארח שלו היא אתגר גדול. אפילו בתנאים אידיאליים, כוכב בהיר פי מיליון מכוכב לכת. אם השניים מעורבבים, זיהוי כוכבי לכת הופך לבלתי אפשרי.

על פי התיאוריה האופטית, הרזולוציה המקסימלית של טלסקופ תלויה בגודל המראה ובאורך הגל של האור. כוכבי לכת עם מים נוזליים פולטים אור באורך גל של כ-10 מיקרון - רוחב שערת אדם דקה ופי 20 מאורך הגל של אור נראה. באורך גל זה, טלסקופ צריך לאסוף אור למרחק של לפחות 20 מטרים כדי שתהיה לו רזולוציה מספקת כדי להפריד בין כדור הארץ לשמש, הנמצאת במרחק של 30 שנות אור.

יתר על כן, יש להציב טלסקופים בחלל, משום שהאטמוספירה של כדור הארץ מטשטשת את התמונות. טלסקופ החלל הגדול ביותר כיום - טלסקופ החלל ג'יימס ווב (JWST) - בעל קוטר מראה של 6.5 מטרים, אך שיגורו ותפעולו היו קשים ביותר.

מאחר שפריסת טלסקופ חלל בקוטר 20 מטרים חורגת כיום מהיכולות הטכנולוגיות, מדענים ניסו מספר אפשרויות. פתרון אחד הוא לשגר מספר טלסקופים קטנים ולשמור על מרווח מדויק ביניהם כדי לדמות מראה ענקית. עם זאת, שמירה על מיקום מדויק עד לגודל של מולקולה אינה אפשרית כיום.

גישה נוספת היא להשתמש באורכי גל קצרים יותר של אור, מה שמאפשר טלסקופים קטנים יותר. אבל בטווח הנראה, כוכב דמוי שמש בהיר פי 10 מיליארד מכדור הארץ, מה שמקשה על חסימת מספיק אור כוכבים כדי לחשוף את כוכב הלכת, אם כי הרזולוציה אפשרית באופן עקרוני.

רעיון נוסף הוא להשתמש ב"מגן כוכבים" - חללית בקוטר עשרות מטרים, שתטוס במרחק עשרות אלפי קילומטרים מהטלסקופ כדי לחסום את אור הכוכבים אך לאפשר לאור כוכבי הלכת לעבור דרכו. עם זאת, הדבר ידרוש שיגור של שתי חלליות והוצאת כמויות עצומות של דלק להעברת המגן למקומות חדשים.

במחקר החדש, המדענים מציעים עיצוב בר ביצוע יותר: טלסקופ אינפרא אדום עם מראה מלבנית בגודל 1 על 20 מטר, במקום המראה המעגלית בגודל 6.5 מטרים של JWST. המכשיר, הפועל באורך גל של 10 מיקרון, יפריד בין אור כוכבים לאור כוכבי לכת לאורך הציר הארוך של המראה. על ידי סיבוב המראה, אסטרונומים יכלו לצפות בכוכבי לכת בכל מיקום סביב הכוכב המארח.

ההערכה היא שהתכנון יוכל לזהות מחצית מכוכבי הלכת הדומים לכדור הארץ המקיפים כוכבים דמויי שמש בפחות משלוש שנים. בעוד שנדרשים שיפורים ואופטימיזציות טכניות נוספות, המודל אינו דורש טכנולוגיות מעבר ליכולות הנוכחיות - סטייה מרעיונות חלוציים רבים אחרים.

אם בממוצע לכל כוכב דמוי שמש יש כוכב לכת דמוי כדור הארץ, אז בעזרת עיצוב טלסקופ זה נוכל לזהות כ-30 כוכבי לכת מבטיחים בטווח של 30 שנות אור. מחקר נוסף יתמקד בקביעת האטמוספירות שלהם, בחיפוש אחר סימנים של חמצן - אינדיקטור לחיים פוטוסינתטיים.

עבור המועמדים המבטיחים ביותר, ניתן יהיה לשלוח משימות חקר כדי לשלוח תמונות של פני השטח של כדור הארץ. עיצוב הטלסקופ המלבני מבטיח לספק את הנתיב הקצר ביותר למציאת "כוכב הלכת האחות" שלנו - כדור הארץ 2.0.

לה קה (על פי ScienceAlert)

מקור: 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