Rektangulært teleskopdesign kan innlede jordjakt 2.0

DNVN – Forskere utvikler en rektangulær teleskopmodell, som lover å åpne en ny æra i reisen mot å finne «Jorden 2.0» (et begrep som refererer til planeter utenfor solsystemet som har lignende forhold som jorden og er i stand til å støtte liv).

Søket etter jordlignende planeter har lenge vært en stor utfordring innen astronomi, fordi stjernenes overveldende lysstyrke gjør dem nesten fullstendig skjult. Tradisjonelle teleskopdesign er ikke oppgaven opp til. Imidlertid har en dristig idé for et rektangulært infrarødt teleskop nettopp blitt foreslått, som lover å overvinne denne barrieren og hjelpe mennesker med å avdekke dusinvis av potensielle planeter innen 30 lysår, og dermed bane vei for søket etter tegn på utenomjordisk liv.

Jorden er den eneste planeten vi kjenner til som støtter liv. Alt liv på denne blå planeten er avhengig av flytende vann for å opprettholde essensielle kjemiske reaksjoner. Enkle encellede organismer dukket opp omtrent samtidig med jorden, men det tok omtrent 3 milliarder år for mer komplekst flercellet liv å utvikle seg. Mennesker har derimot bare eksistert i en liten brøkdel av planetens historie, mindre enn en titusendel av jordens alder.

Denne tidslinjen antyder at liv kanskje ikke er sjeldent på planeter med flytende vann. Intelligente vesener som er i stand til å utforske universet kan imidlertid være ekstremt sjeldne. Hvis menneskeheten ønsker å lete etter liv utenfor Jorden, er den mest sannsynlige tilnærmingen å nærme seg det direkte gjennom planetobservasjoner.

Konseptuell design for et rektangulært romteleskop, modellert etter Digital Interferometer Refractive Space Telescope (DICER), et hypotetisk infrarødt romobservatorium og James Webb-romteleskopet. Foto: Leaf Swordy/Rensselaer Polytechnic Institute.

Rommet er enormt, og fysikkens lover forhindrer reise eller kommunikasjon raskere enn lysets hastighet. Derfor kan bare stjernene nærmest solen studeres i løpet av et menneskeliv, selv med robotsonder. Av disse er de mest lovende målene stjerner som ligner på solen i størrelse og temperatur, fordi de er langlivede og stabile nok til at komplekst liv kan utvikle seg.

Astronomer har nå identifisert rundt 60 sollignende stjerner innenfor 30 lysår av jorden. Planeter som går i bane rundt dem og som har lignende størrelse og temperatur som jorden – og som kan støtte både land og flytende vann – regnes som de beste kandidatene for å finne liv.

Å skille bildet av en jordlignende eksoplanet fra gjenskinnet fra vertsstjernen er en stor utfordring. Selv under ideelle forhold er en stjerne en million ganger lysere enn en planet. Hvis de to blandes, blir det umulig å oppdage planeten.

I følge optisk teori avhenger den maksimale oppløsningen til et teleskop av størrelsen på speilet og lysets bølgelengde. Planeter med flytende vann sender ut lys sterkest ved en bølgelengde på omtrent 10 mikron – omtrent bredden av et tynt hårstrå og 20 ganger bølgelengden til synlig lys. Ved denne bølgelengden må et teleskop samle lys over en avstand på minst 20 meter for å ha nok oppløsning til å skille jorden fra solen, som er 30 lysår unna.

Videre må teleskoper plasseres i rommet, fordi jordens atmosfære gjør bildene uskarpe. Det største romteleskopet i dag – James Webb Space Telescope (JWST) – har et 6,5 meter stort speil, men det har vært ekstremt vanskelig å oppskyte og betjene det.

Siden det for øyeblikket er utenfor de teknologiske mulighetene å utplassere et 20-meters romteleskop, har forskere prøvd flere alternativer. Én løsning er å skyte opp flere små teleskoper og opprettholde presis avstand mellom dem for å simulere et gigantisk speil. Det er imidlertid umulig å opprettholde presis posisjonering ned til størrelsen på et molekyl.

En annen tilnærming er å bruke kortere bølgelengder for lys, noe som gir mulighet for mindre teleskoper. Men i det synlige området er en sollignende stjerne 10 milliarder ganger lysere enn jorden, noe som gjør det umulig å blokkere nok stjernelys til å avsløre planeten, selv om oppløsningen i prinsippet er mulig.

En annen idé er å bruke et «stjerneskjold» – et romfartøy med en diameter på flere titalls meter, som flyr titusenvis av kilometer fra teleskopet for å blokkere stjernelys, men slippe gjennom planetlys. Dette ville imidlertid kreve oppskyting av to romfartøy, og det ville også kreve enorme mengder drivstoff for å flytte skjoldet til nye steder.

I den nye studien foreslår forskerne en mer gjennomførbar design: et infrarødt teleskop med et rektangulært speil som måler 1 x 20 meter, i stedet for det 6,5 meter store sirkulære speilet til JWST. Instrumentet, som opererer med en bølgelengde på 10 mikron, ville skille stjernelys og planetlys langs speilets lange akse. Ved å rotere speilet kunne astronomene observere planeter i enhver posisjon rundt vertsstjernen.

Det er anslått at designet vil kunne oppdage halvparten av de jordlignende planetene som går i bane rundt sollignende stjerner på under tre år. Selv om ytterligere tekniske forbedringer og optimaliseringer er nødvendige, krever ikke konseptet teknologi utover dagens kapasitet – et avvik fra mange andre banebrytende ideer.

Hvis hver sollignende stjerne i gjennomsnitt har én jordlignende planet, bør vi med denne teleskopdesignen kunne oppdage omtrent 30 lovende planeter innen 30 lysår. Videre forskning vil fokusere på å granske atmosfærene deres for tegn på oksygen – en indikator på fotosyntetisk liv.

For de mest lovende kandidatene kan det sendes ut utforskningsoppdrag for å sende tilbake bilder av planetens overflate. Det rektangulære teleskopdesignet lover å gi den korteste veien til å finne vår «søsterplanet» – Jorden 2.0.

La Khe (ifølge ScienceAlert)

Kilde: 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