Nova analiza pokazala je da je jedini tehnički izvediv način za detaljno snimanje udaljenih egzoplaneta korištenje Sunčevog gravitacijskog fokusa.
Za snimanje egzoplaneta u dovoljnoj rezoluciji da bi se mogle razlikovati površinske značajke — primjerice oceani, oblaci ili kontinenti — potrebna je tehnologija koja nadilazi sve što danas imamo. Međutim, prema novoj znanstvenoj studiji objavljenoj na otvorenom serveru arXiv, jedini realan put prema toj razini promatranja vodi kroz misiju koja bi koristila takozvane solarne gravitacijske leće.
Istraživanje je proveo dr. Slava Turyshev iz NASA-inog Jet Propulsion Laboratoryja, vodeći svjetski stručnjak za ovu metodu. U analizi detaljno prikazuje zašto sve druge poznate tehnologije — uključujući i najambicioznije svemirske teleskope budućnosti — nisu sposobne prikazati egzoplanet udaljen 32 svjetlosne godine s barem 10 × 10 piksela razlučivosti.
Najnapredniji teleskopi i dalje su nedovoljni
Usporedba s misijama poput LUVOIR-a, HabEx-a i teleskopa Nancy Grace Roman pokazuje da ni najnapredniji koncepti ne mogu dosegnuti potrebnu razlučivost. Prema Turyshevljevim izračunima, LUVOIR bi imao razlučivost čak 10.000 puta prenisku za snimanje površine udaljenog planeta. Osim toga, količina fotona koji dolaze od planeta bila bi zanemariva u odnosu na pozadinsku svjetlost.
Zbog toga bi za izradu fotografije s 100 piksela LUVOIR-u trebalo oko 1900 godina neprekidnog promatranja.
Pojedine tehnologije pokušavaju zaobići taj problem. Jedna od njih je koncept starshade — golemog cvjetolikog štita promjera desetaka metara koji bi se u svemiru precizno postavio ispred teleskopa kako bi blokirao blještavu svjetlost zvijezde i omogućio promatranje slabije svjetlosti planeta u njenoj orbiti.
Iako starshade u teoriji poboljšava kontrast između zvijezde i planeta, ne rješava ključni problem razlučivosti. Osim toga, zahtijeva ekstremno preciznu koordinaciju s teleskopom na udaljenosti od desetaka tisuća kilometara, a upravljački sustavi potrebni za takvo usklađivanje još nisu razvijeni.
Sustavi interferometrije, iako obećavajući u teoriji, zahtijevali bi bazne linije duljine oko 130 kilometara u svemiru, što je daleko izvan današnjih tehničkih mogućnosti. Čak i u idealnim uvjetima, takvi bi sustavi trebali tisuće godina promatranja kako bi proizveli upotrebljivu sliku.
Zemaljski teleskopi poput Ekstremno velikog teleskopa (ELT) također padaju na testu razlučivosti. Iako će ELT biti najveći optički teleskop ikada sagrađen, njegove sposobnosti su nedovoljne: za prikaz slike od 100 piksela egzoplaneta trebalo bi čak 41.000 godina.
Posredne metode i letjelice također nisu rješenje
Tehnike temeljene na obradi svjetlosnih krivulja, tranzitima ili okultacijama ne mogu generirati stvarne slike. Invertiranje svjetlosne krivulje daje samo jednadimenzionalne rekonstrukcije, dok tranzitna metoda zahtijeva višestruke orbite, što može značiti desetljeća ili stoljeća čekanja za jedan planet.
Pokušaji s okultacijama pomoću objekata iz Kuiperova pojasa su presporadični, a umjetni zakloni teško bi se mogli precizno pozicionirati na tako velikim udaljenostima. Ni slanje sondi u druge zvjezdane sustave ne rješava problem: čak i najbrže letjelice imale bi svega nekoliko minuta za promatranje planeta i trebale bi poslati podatke natrag kroz desetke svjetlosnih godina. Trenutno ne postoji komunikacijska tehnologija koja bi to omogućila s dovoljno malom masom za međuzvjezdani let.
Solarne gravitacijske leće nude jedinu izvedivu putanju
Za razliku od svih ostalih pristupa, solarne gravitacijske leće koriste efekt predviđen općom teorijom relativnosti: gravitacija Sunca zakrivljuje svjetlost koja dolazi od udaljenog objekta i fokusira je na objekt udaljeno oko 550 astronomskih jedinica — gotovo 14 puta dalje od Plutona.
Ako bi svemirski teleskop bio smješten u žarištu Sunčeve gravitacijske leće, mogao bi zabilježiti svjetlost egzoplaneta koju je Sunčeva gravitacija zakrivila i pojačala. Taj efekt omogućuje iznimno povećanje razlučivosti i količine prikupljenog signala. Prema Turyshevu, takva bi misija mogla omogućiti snimanje površine egzoplaneta u razini detalja koja danas nadilazi sve tehnološke mogućnosti.
“Ova tehnologija jedina nudi mogućnost stvarnog promatranja površine planeta izvan Sunčevog sustava u razumnim vremenskim okvirima,” zaključuje dr. Turyshev.
No, usprkos znanstvenoj uvjerljivosti, takva misija trenutačno nema odobrenje ni financiranje. S obzirom na trenutnu budžetsku situaciju u NASA-i, izvjesno je da će projekt solarne gravitacijske leće još neko vrijeme ostati u domeni teorije i tehničke pripreme.
Ivan je novinar, bloger i autor s više od 15 godina iskustva u digitalnim medijima. Piše o širokom spektru tema, uključujući svemir, astronomiju, znanost, povijest i arheologiju. Objavljuje kao gostujući autor u Večernjem listu, a kao stručni sugovornik gostovao je u emisijama na kanalima Science Discovery i History Channel. Osnivač je portala Kozmos.hr, prvog hrvatskog online magazina posvećenog popularizaciji znanosti i svemira.
