Designul unui telescop dreptunghiular ar putea inaugura conceptul de „vânătoare de Pământ 2.0”

DNVN - Oamenii de știință dezvoltă un model de telescop dreptunghiular, promițând să deschidă o nouă eră în călătoria de găsire a „Pământului 2.0” (un termen care se referă la planetele din afara Sistemului Solar care au condiții similare cu cele ale Pământului și sunt capabile să susțină viața).

Căutarea planetelor asemănătoare Pământului a reprezentat mult timp o provocare majoră în astronomie, deoarece luminozitatea copleșitoare a stelelor le face aproape complet ascunse. Designul tradițional al telescoapelor nu este la înălțimea sarcinii. Cu toate acestea, tocmai a fost propusă o idee îndrăzneață pentru un telescop dreptunghiular cu infraroșu, care promite să depășească această barieră și să ajute oamenii să dezvăluie zeci de planete potențiale în raza de 30 de ani-lumină, deschizând calea pentru căutarea semnelor de viață extraterestră.

Pământul este singura planetă pe care o cunoaștem care susține viața. Toată viața de pe această planetă albastră depinde de apa lichidă pentru a susține reacțiile chimice esențiale. Organismele unicelulare simple au apărut cam în aceeași perioadă cu Pământul, dar a fost nevoie de aproximativ 3 miliarde de ani pentru ca viața multicelulară mai complexă să evolueze. Între timp, oamenii au existat doar o mică parte din istoria planetei, mai puțin de o zecime de miimi din vârsta Pământului.

Această cronologie sugerează că viața ar putea să nu fie rară pe planetele cu apă lichidă. Cu toate acestea, ființele inteligente capabile să exploreze universul ar putea fi extrem de rare. Dacă omenirea dorește să caute viață dincolo de Pământ, cea mai probabilă abordare este să o abordeze direct prin observații planetare.

Design conceptual pentru un telescop spațial dreptunghiular, modelat după Telescopul Spațial Refractiv cu Interferometru Digital (DICER), un ipotetic observator spațial în infraroșu, și după Telescopul Spațial James Webb. Credit: Leaf Swordy/Institutul Politehnic Rensselaer.

Spațiul este vast, iar legile fizicii împiedică călătoriile sau comunicările cu o viteză mai mare decât viteza luminii. Prin urmare, doar stelele cele mai apropiate de Soare pot fi studiate în decursul unei vieți umane, chiar și cu sonde robotice. Dintre acestea, cele mai promițătoare ținte sunt stelele similare ca dimensiune și temperatură cu Soarele, deoarece au o durată lungă de viață și sunt suficient de stabile pentru ca viața complexă să se dezvolte.

Astronomii au identificat până acum aproximativ 60 de stele asemănătoare Soarelui la o distanță de 30 de ani-lumină de Pământ. Planetele care orbitează în jurul lor și care au dimensiuni și temperaturi similare cu Pământul - și care ar putea susține atât uscat, cât și apă lichidă - sunt considerate cele mai bune candidate pentru găsirea vieții.

Separarea imaginii unei exoplanete asemănătoare Pământului de strălucirea stelei gazdă este o provocare majoră. Chiar și în condiții ideale, o stea este de un milion de ori mai strălucitoare decât o planetă. Dacă cele două sunt combinate, detectarea planetei devine imposibilă.

Conform teoriei optice, rezoluția maximă a unui telescop depinde de dimensiunea oglinzii și de lungimea de undă a luminii. Planetele cu apă lichidă emit lumină cel mai puternic la o lungime de undă de aproximativ 10 microni – aproximativ lățimea unui fir subțire de păr și de 20 de ori lungimea de undă a luminii vizibile. La această lungime de undă, un telescop trebuie să colecteze lumină pe o distanță de cel puțin 20 de metri pentru a avea o rezoluție suficientă pentru a separa Pământul de Soare, care se află la 30 de ani-lumină distanță.

În plus, telescoapele trebuie amplasate în spațiu, deoarece atmosfera Pământului estompează imaginile. Cel mai mare telescop spațial din prezent – ​​Telescopul Spațial James Webb (JWST) – are o oglindă de 6,5 metri, dar lansarea și operarea sa au fost extrem de dificile.

Întrucât desfășurarea unui telescop spațial de 20 de metri depășește în prezent capacitățile tehnologice, oamenii de știință au încercat mai multe opțiuni. O soluție este lansarea mai multor telescoape mici și menținerea unei distanțe precise între ele pentru a simula o oglindă gigantică. Cu toate acestea, menținerea unei poziționări precise până la dimensiunea unei molecule este în prezent imposibilă.

O altă abordare este utilizarea unor lungimi de undă mai scurte, permițând utilizarea unor telescoape mai mici. Însă, în domeniul vizibil, o stea asemănătoare Soarelui este de 10 miliarde de ori mai strălucitoare decât Pământul, ceea ce face imposibilă blocarea unei stele suficiente pentru a dezvălui planeta, deși rezoluția este posibilă în principiu.

O altă idee este utilizarea unui „scut stelar” – o navă spațială cu diametrul de zeci de metri, care zboară la zeci de mii de kilometri distanță de telescop pentru a bloca lumina stelelor, dar a permite trecerea luminii planetare. Totuși, acest lucru ar necesita lansarea a două nave spațiale și, de asemenea, cantități uriașe de combustibil pentru a muta scutul în noi locații.

În noul studiu, oamenii de știință propun un design mai fezabil: un telescop cu infraroșu cu o oglindă dreptunghiulară de 1 x 20 de metri, în loc de oglinda circulară de 6,5 metri a JWST. Funcționând la o lungime de undă de 10 microni, instrumentul ar separa lumina stelelor de lumina planetelor de-a lungul axei lungi a oglinzii. Prin rotirea oglinzii, astronomii ar putea observa planete în orice poziție din jurul stelei gazdă.

Se estimează că proiectul va putea detecta jumătate din planetele asemănătoare Pământului care orbitează stelele asemănătoare Soarelui în mai puțin de trei ani. Deși sunt necesare îmbunătățiri și optimizări tehnice suplimentare, conceptul nu necesită tehnologii care depășesc capacitățile actuale – o abatere de la multe alte idei de pionierat.

Dacă, în medie, fiecare stea asemănătoare Soarelui are o planetă asemănătoare Pământului, atunci cu acest design al telescopului ar trebui să putem detecta aproximativ 30 de planete promițătoare în raza de 30 de ani-lumină. Cercetările ulterioare se vor concentra pe examinarea atmosferei lor pentru a găsi semne de oxigen - un indicator al vieții fotosintetice.

Pentru cei mai promițători candidați, ar putea fi desfășurate misiuni de explorare pentru a trimite înapoi imagini ale suprafeței planetei. Designul dreptunghiular al telescopului promite să ofere cea mai scurtă cale către găsirea „planetei noastre surori” – Pământul 2.0.

La Khe (conform ScienceAlert)

Sursă: 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