Rechthoekig telescoopontwerp kan de start zijn van de Aarde-jacht 2.0

DNVN - Wetenschappers ontwikkelen een rechthoekig telescoopmodel dat een nieuw tijdperk inluidt in de zoektocht naar "Aarde 2.0" (een term voor planeten buiten het zonnestelsel met vergelijkbare omstandigheden als de aarde, waar leven mogelijk is).

De zoektocht naar aardachtige planeten is al lang een grote uitdaging in de astronomie, omdat de overweldigende helderheid van sterren ze bijna volledig verduistert. Traditionele telescoopontwerpen zijn niet opgewassen tegen deze taak. Er is echter onlangs een gedurfd idee geopperd met een rechthoekige infraroodtelescoop, die belooft deze barrière te doorbreken en de mens te helpen tientallen potentiële planeten te ontdekken binnen een straal van 30 lichtjaar, wat de weg vrijmaakt voor de zoektocht naar tekenen van buitenaards leven.

De aarde is de enige planeet waarvan we weten dat er leven mogelijk is. Al het leven op deze blauwe planeet is afhankelijk van vloeibaar water om essentiële chemische reacties in stand te houden. Eenvoudige eencellige organismen bestaan ​​al bijna net zo lang als de aarde, maar het duurde ongeveer 3 miljard jaar voordat complexere meercellige organismen zich ontwikkelden. Mensen bestaan ​​daarentegen slechts een fractie van de geschiedenis van de planeet, minder dan een tienduizendste van de leeftijd van de aarde.

Deze tijdlijn suggereert dat leven mogelijk niet zeldzaam is op planeten met vloeibaar water. Intelligente wezens die het heelal kunnen verkennen , zijn echter mogelijk extreem zeldzaam. Als de mensheid buiten de aarde naar leven wil zoeken, is de meest waarschijnlijke aanpak om dit rechtstreeks via planetaire observaties te benaderen.

Conceptueel ontwerp voor een rechthoekige ruimtetelescoop, gemodelleerd naar de Digital Interferometer Refractive Space Telescope (DICER), een hypothetisch infrarood ruimteobservatorium, en de James Webb-ruimtetelescoop. Foto: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

De ruimte is enorm en de natuurwetten verhinderen reizen of communicatie sneller dan de lichtsnelheid. Daarom kunnen alleen de sterren die het dichtst bij de zon staan, binnen een mensenleven worden bestudeerd, zelfs met robotachtige sondes. De meest veelbelovende doelen hiervan zijn sterren die qua grootte en temperatuur vergelijkbaar zijn met de zon, omdat ze al lang genoeg bestaan ​​en stabiel genoeg zijn voor de ontwikkeling van complex leven.

Astronomen hebben nu ongeveer 60 zonachtige sterren geïdentificeerd binnen een straal van 30 lichtjaar van de aarde. Planeten die eromheen draaien en die qua grootte en temperatuur vergelijkbaar zijn met de aarde – en die zowel land als vloeibaar water kunnen bevatten – worden beschouwd als de beste kandidaten voor het vinden van leven.

Het onderscheiden van het beeld van een aardachtige exoplaneet van de schittering van zijn moederster is een enorme uitdaging. Zelfs onder ideale omstandigheden is een ster een miljoen keer helderder dan een planeet. Als de twee gemengd zijn, wordt planeetdetectie onmogelijk.

Volgens de optische theorie hangt de maximale resolutie van een telescoop af van de grootte van de spiegel en de golflengte van het licht. Planeten met vloeibaar water zenden het helderst licht uit bij een golflengte van ongeveer 10 micron – de breedte van een dunne mensenhaar en 20 keer de golflengte van zichtbaar licht. Bij deze golflengte moet een telescoop licht opvangen over een afstand van minstens 20 meter om voldoende resolutie te hebben om de aarde te scheiden van de zon, die zich op 30 lichtjaar afstand bevindt.

Bovendien moeten telescopen in de ruimte worden geplaatst, omdat de aardatmosfeer de beelden vertroebelt. De grootste ruimtetelescoop van dit moment – ​​de James Webb Space Telescope (JWST) – heeft een spiegeldiameter van 6,5 meter, maar de lancering en bediening ervan was extreem moeilijk.

Omdat de inzet van een 20-meter ruimtetelescoop momenteel de technologische mogelijkheden te boven gaat, hebben wetenschappers verschillende opties geprobeerd. Eén oplossing is om meerdere kleine telescopen te lanceren en een precieze afstand ertussen te handhaven om een ​​gigantische spiegel te simuleren. Het handhaven van een precieze positionering tot op de grootte van een molecuul is momenteel echter onmogelijk.

Een andere aanpak is het gebruik van kortere golflengten, waardoor kleinere telescopen nodig zijn. Maar in het zichtbare bereik is een zonachtige ster 10 miljard keer helderder dan de aarde, waardoor het onmogelijk is om voldoende sterlicht te blokkeren om de planeet te onthullen, hoewel de resolutie in principe wel mogelijk is.

Een ander idee is om een ​​"sterrenschild" te gebruiken – een ruimtevaartuig met een diameter van tientallen meters dat tienduizenden kilometers van de telescoop af vliegt om sterrenlicht te blokkeren, maar planetair licht door te laten. Hiervoor zouden echter twee ruimtevaartuigen moeten worden gelanceerd en enorme hoeveelheden brandstof moeten worden verbruikt om het schild naar nieuwe locaties te verplaatsen.

In de nieuwe studie stellen de wetenschappers een haalbaarder ontwerp voor: een infraroodtelescoop met een rechthoekige spiegel van 1 x 20 meter, in plaats van de 6,5 meter grote cirkelvormige spiegel van de JWST. Het instrument, dat werkt op een golflengte van 10 micron, zou sterlicht en planetenlicht langs de lange as van de spiegel scheiden. Door de spiegel te roteren, zouden astronomen planeten op elke positie rond de ster kunnen observeren.

Het ontwerp zal naar verwachting in minder dan drie jaar de helft van de aardachtige planeten die rond zonachtige sterren draaien, kunnen detecteren. Hoewel verdere technische verbeteringen en optimalisaties nodig zijn, vereist het model geen technologieën die verder gaan dan de huidige mogelijkheden – een afwijking van veel andere baanbrekende ideeën.

Als gemiddeld elke zonachtige ster een aardeachtige planeet heeft, zouden we met dit telescoopontwerp ongeveer 30 veelbelovende planeten binnen 30 lichtjaar moeten kunnen detecteren. Verder onderzoek zal zich richten op het bepalen van hun atmosfeer, op zoek naar tekenen van zuurstof – een indicator van fotosynthetisch leven.

Voor de meest veelbelovende kandidaten zouden verkenningsmissies ingezet kunnen worden om beelden van het planeetoppervlak terug te sturen. Het rechthoekige telescoopontwerp belooft de kortste weg te bieden naar het vinden van onze "zusterplaneet": Aarde 2.0.

La Khe (volgens ScienceAlert)

Bron: 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