Rektangulär teleskopdesign kan inleda Jordjakt 2.0

DNVN - Forskare utvecklar en rektangulär teleskopmodell som lovar att inleda en ny era i resan mot att hitta "Jorden 2.0" (en term som hänvisar till planeter utanför solsystemet som har liknande förhållanden som jorden och kan upprätthålla liv).

Sökandet efter jordliknande planeter har länge varit en stor utmaning inom astronomin, eftersom stjärnornas överväldigande ljusstyrka gör dem nästan helt skymda. Traditionella teleskopdesigner är inte uppgiften. Emellertid har en djärv idé för ett rektangulärt infrarött teleskop just föreslagits, som lovar att övervinna denna barriär och hjälpa människor att upptäcka dussintals potentiella planeter inom 30 ljusår, vilket banar väg för sökandet efter tecken på utomjordiskt liv.

Jorden är den enda planet vi känner till som upprätthåller liv. Allt liv på denna blå planet är beroende av flytande vatten för att upprätthålla viktiga kemiska reaktioner. Enkla encelliga organismer dök upp ungefär samtidigt som jorden, men det tog ungefär 3 miljarder år för mer komplext flercelligt liv att utvecklas. Människor har å andra sidan bara existerat i en liten del av planetens historia, mindre än en tiotusendel av jordens ålder.

Denna tidslinje antyder att liv kanske inte är ovanligt på planeter med flytande vatten. Däremot kan intelligenta varelser som kan utforska universum vara extremt ovanliga. Om mänskligheten vill söka efter liv bortom jorden är det mest troliga tillvägagångssättet att närma sig det direkt genom planetobservationer.

Konceptuell design för ett rektangulärt rymdteleskop, modellerat efter Digital Interferometer Refractive Space Telescope (DICER), ett hypotetiskt infrarött rymdobservatorium och James Webb Space Telescope. Bildkälla: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

Rymden är vidsträckt, och fysikens lagar förhindrar resor eller kommunikation snabbare än ljusets hastighet. Därför kan endast stjärnorna närmast solen studeras under en mänsklig livstid, även med robotsonder. Av dessa är de mest lovande målen stjärnor som liknar solen i storlek och temperatur, eftersom de är långlivade och tillräckligt stabila för att komplext liv ska kunna utvecklas.

Astronomer har nu identifierat omkring 60 solliknande stjärnor inom 30 ljusårs avstånd från jorden. Planeter som kretsar kring dem och som har liknande storlek och temperatur som jorden – och som skulle kunna stödja både land och flytande vatten – anses vara de bästa kandidaterna för att hitta liv.

Att separera bilden av en jordliknande exoplanet från ljuset från dess värdstjärna är en stor utmaning. Även under ideala förhållanden är en stjärna en miljon gånger ljusstarkare än en planet. Om de två blandas blir det omöjligt att upptäcka planeten.

Enligt optisk teori beror ett teleskops maximala upplösning på spegelns storlek och ljusets våglängd. Planeter med flytande vatten avger ljus starkast vid en våglängd på cirka 10 mikron – ungefär bredden på ett tunt hårstrå och 20 gånger våglängden för synligt ljus. Vid denna våglängd behöver ett teleskop samla in ljus över ett avstånd på minst 20 meter för att ha tillräcklig upplösning för att separera jorden från solen, som är 30 ljusår bort.

Dessutom måste teleskop placeras i rymden, eftersom jordens atmosfär gör bilderna suddiga. Det största rymdteleskopet idag – James Webb Space Telescope (JWST) – har en 6,5 meter stor spegel, men att skjuta upp och använda det har varit extremt svårt.

Eftersom det för närvarande är bortom de tekniska möjligheterna att placera ut ett 20-meters rymdteleskop har forskare provat flera alternativ. En lösning är att skjuta upp flera små teleskop och bibehålla exakt avstånd mellan dem för att simulera en gigantisk spegel. Att bibehålla exakt positionering ner till en molekyls storlek är dock för närvarande omöjligt.

Ett annat tillvägagångssätt är att använda kortare ljusvåglängder, vilket möjliggör mindre teleskop. Men i det synliga området är en solliknande stjärna 10 miljarder gånger ljusstarkare än jorden, vilket gör det omöjligt att blockera tillräckligt med stjärnljus för att avslöja planeten, även om upplösningen i princip är möjlig.

En annan idé är att använda en "stjärnsköld" – en rymdfarkost tiotals meter i diameter, som flyger tiotusentals kilometer bort från teleskopet för att blockera stjärnljus men släppa igenom planetljus. Detta skulle dock kräva att två rymdfarkoster skjuts upp, och det skulle också kräva enorma mängder bränsle för att flytta skölden till nya platser.

I den nya studien föreslår forskarna en mer genomförbar design: ett infrarött teleskop med en rektangulär spegel som mäter 1 x 20 meter, istället för JWST:s 6,5 meter stora cirkulära spegel. Instrumentet, som arbetar med en våglängd på 10 mikron, skulle separera stjärnljus och planetljus längs spegelns långa axel. Genom att rotera spegeln skulle astronomer kunna observera planeter i vilken position som helst runt värdstjärnan.

Konstruktionen beräknas kunna upptäcka hälften av de jordliknande planeterna som kretsar kring solliknande stjärnor på mindre än tre år. Även om ytterligare tekniska förbättringar och optimeringar behövs kräver konceptet inte teknik utöver nuvarande kapacitet – ett avvikelse från många andra banbrytande idéer.

Om varje solliknande stjärna i genomsnitt har en jordliknande planet, borde vi med denna teleskopdesign kunna upptäcka cirka 30 lovande planeter inom 30 ljusår. Ytterligare forskning kommer att fokusera på att granska deras atmosfärer för tecken på syre – en indikator på fotosyntetiskt liv.

För de mest lovande kandidaterna skulle utforskningsuppdrag kunna skickas tillbaka bilder av planetens yta. Den rektangulära teleskopdesignen lovar att ge den kortaste vägen till att hitta vår "systerplanet" – Jorden 2.0.

La Khe (enligt ScienceAlert)

Källa: 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