NASA хоче використовувати Сонце як гігантський телескоп для вивчення поверхні чужих планет

У 1936 році Альберт Ейнштейн опублікував те, що він назвав “маленьким розрахунком”, який показував, як Сонце можна було б одного дня використати як гігантський телескоп. Як би неймовірно це не звучало, ця концепція не така вже й далека від нашої досяжності, і одна з ідей, як її практично реалізувати, перебуває на третьому етапі розробки Інституту перспективних концепцій НАСА.

“Деякий час тому Р. В. Мандл відвідав мене і попросив опублікувати результати невеликого обчислення, яке я зробив на його прохання, – писав Ейнштейн в журналі Science. “Ця замітка відповідає його побажанню”.

Як випливає із загальної теорії відносності Ейнштейна, гігантські об’єкти у Всесвіті викривляють простір-час, змінюючи шлях світла. Це не абстрактна ідея, а те, що ми можемо робити досить регулярно, використовуючи такі телескопи, як JWST, по суті, розширюючи діапазон телескопа, спостерігаючи світло, викривлене масивними об’єктами на шляху до Землі.

Ейнштейн зрозумів – хоча, очевидно, вирахував це лише під тиском Мандла – що це означає, що в нашій Сонячній системі є область, де світло з-за Сонця фокусується, викривлене гравітацією нашої зірки.

Регіон, де відбувається цей ефект, знаходиться на відстані близько 550 астрономічних одиниць (а.о.) від Сонця, причому одна а.о. – це відстань між Землею і Сонцем. Розмістивши телескоп у цій області, ми могли б використовувати його для спостереження за поверхнями екзопланет без необхідності конструювання неймовірно величезних космічних телескопів (або телескопічних систем), які в іншому випадку були б необхідними.

“Гравітаційне поле Сонця діє як сферична лінза, що збільшує інтенсивність випромінювання від віддаленого джерела вздовж напівнескінченної фокусної лінії”, – написав у своїй статті фон Рассел Ешлеман, який вперше запропонував місію зі створення такого телескопа. “Космічний апарат, що знаходиться на будь-якій точці цієї лінії, в принципі, міг би спостерігати, підслуховувати і спілкуватися на міжзоряних відстанях, використовуючи обладнання, порівнянне за розміром і потужністю з тим, що зараз використовується для міжпланетних відстаней. Якщо знехтувати корональними ефектами, максимальний коефіцієнт збільшення когерентного випромінювання обернено пропорційний довжині хвилі і становить 100 мільйонів на 1 міліметр”.

Зараз ми можемо використовувати гравітаційне лінзування, щоб бачити неймовірно віддалені об’єкти, але ми обмежені розташуванням цих об’єктів, а також об’єктів, які знаходяться за ними. Використовуючи космічні апарати, ми могли б розмістити наш телескоп на протилежному боці Сонця від віддаленого об’єкта, який ми хочемо побачити, що значно збільшило б нашу відстань спостереження. У проєкті третьої фази Інституту передових концепцій НАСА було запропоновано, що за допомогою цього методу ми могли б зобразити поверхню екзопланет у нашому зоряному сусідстві.

“Навіть за наявності сонячної корони, [співвідношення сигнал/шум] є достатньо високим, щоб за шість місяців часу інтеграції можна було реконструювати зображення екзопланети з роздільною здатністю поверхні ~25 км [15,5 миль], – пояснює НАСА, – достатньою для того, щоб побачити особливості поверхні та ознаки придатності для життя”.

“Звичайно, немає ніякої надії спостерігати це явище безпосередньо, – додав Ейнштейн. “Ми навряд чи коли-небудь наблизимося достатньо близько до такої центральної лінії”.

Хоча це все ще величезна відстань – “Вояджер I” досягнув трохи більше 160 а.о. з моменту свого запуску в 1977 році – вона виглядає набагато більш досяжною, ніж тоді, коли Ейнштейн виключав таку місію. Проєкт NASA пропонує використовувати “ройову архітектуру” малих супутників з сонячними вітрилами, щоб вивести їх на необхідну позицію менш ніж за 25 років.

Хоча перед такою місією все ще стоять астрономічні виклики (зокрема, значні спотворення, спричинені гравітаційним лінзуванням, і переміщення космічного апарату на величезні відстані для спостереження об’єкта, який вас цікавить), цілком можливо, що ми зможемо створити зображення реальних поверхонь чужих екзопланет протягом нашого життя. Це дуже круто, навіть якщо Ейнштейн вважав це відволікаючою роботою, яку треба було б записати і опублікувати.