Одно из предложений предлагает уникальный метод прямого изображения экзоземель, каменистых миров вокруг близлежащих звезд.
Это Святой Грааль современной экзопланетной астрономии. На момент написания количество известных миров за пределами Солнечной системы составляет 6520. Большинство из них — «горячие Юпитеры», большие миры, вращающиеся вокруг своей родительской звезды. Но что нам действительно хотелось бы увидеть, так это «экзоземли», каменистые миры (надеюсь), подобные нашему.
Недавнее исследование Парижского университета, Европейской южной обсерватории (ESO) и Кембриджского университета под названием Экзопланеты в отраженном звездном свете с помощью двухпольной интерферометрии: аргумент в пользу более коротких волн и пятого объединенного телескопа в VLTI/Паранале предлагает метод достижения именно этого в течение следующего десятилетия. Для этого потребуется один из крупнейших когда-либо построенных телескопических комплексов: Очень Большой Телескоп. Эта система, базирующаяся в обсерватории Паранал в Чили, состоит из четырех 8,2-метровых телескопов, которые работают вместе, используя метод, известный как интерферометрия. Исследование рекомендует добавить пятый телескоп, который даст VLT возможность видеть миры размером с Юпитер, сияющие прямо в свете родительской звезды. А с помощью нескольких ключевых обновлений новый и улучшенный VLT потенциально сможет напрямую отображать «экзоземлю».
Революционная двусторонняя интерферометрия
Интерферометрия — это метод использования наложенных волн, собранных двумя телескопами, для объединения сигнала в изображение. Этот метод позволяет добиться разрешения, равного базовой линии между двумя собирающими инструментами, что устраняет необходимость в огромном телескопе. Радиоинтерферометрия с длинной базой может охватывать континенты, и есть планы использовать эту технику в космосе. Интерферометрия в видимых длинах волн — более сложная задача, которая только сейчас достигает своего истинного потенциала.
Интерферометрия двух полей использует эту технику для одновременной фокусировки на двух узких полях в контексте более крупного поля. Одно поле сосредоточено на родительской звезде, а другое — на целевой экзопланете. Это позволяет минимизировать (вычесть) фотонный шум главной звезды, обеспечивая четкое представление о целевом мире.
«Благодаря этому методу мы можем достичь разрешения VLTI, эквивалентного разрешению 130-метрового телескопа», — сказал ведущий автор исследования Сильвестр Лакур (Парижский университет). Вселенная сегодня«Это позволяет нам отличать свет экзопланеты от загрязнения звездного света и, таким образом, обнаруживать экзопланеты в непосредственной близости от звезды».
«Термин «двойной» в двойной интерферометрии происходит от того факта, что с помощью оптического интерферометра мы наблюдаем экзопланету и звезду одновременно», — говорит Лакур. «Это необходимо для того, чтобы иметь возможность одновременно исследовать фазу звездного света и фазу света экзопланеты, чтобы различать их. Под «фазой» я подразумеваю фазу электрического поля, входящего в интерферометр».
Охота на экзоземли
Этот метод уже используется для открытия близлежащих миров. «Обычно мы наблюдаем экзопланеты на расстоянии нескольких десятков парсеков», — говорит Лакур. «Это массивные экзопланеты, более массивные, чем Юпитер (от 4 до 10 масс Юпитера), и они молодые, возрастом менее 50 миллионов лет. Вы можете поискать результаты сотрудничества GRAVITY, которое управляет инструментом GRAVITY на Паранале».
Ключевой метод преодоления эффектов «дробового шума» называется «аподизация». «Аподизация — это способ уменьшить загрязнение звездного света, попадающего в наш интерферометр», — говорит Лакур. «Это похоже на добавление коронографа».
Аподизация делает наземные системы, такие как VLTI, пригодными для исследования экзопланет и их прямого обнаружения. Другие проекты, такие как космический телескоп Европейского космического агентства «Проба-3», запуск которого запланирован на конец 2024 года, будут использовать свободно летающий коронограф для прямого получения изображений экзопланет.
Преимущество этого метода в том, что он может характеризовать орбиты в пределах нескольких астрономических единиц родительской звезды. Другие методы позволяют наблюдать за планетами, которые находятся очень близко или очень далеко. Недостаток этого метода в том, что он очень сложен и находится на пределе возможностей существующих в настоящее время телескопов.
Будущее экзопланетной астрономии
Уже имеются веские аргументы в пользу планов по расширению базового уровня VLTI пятым инструментом. Это включает в себя прямые изображения известных миров, вращающихся вокруг близлежащих звезд, включая Проксиму Центавра B и Тау Кита e. Результаты VLTI также могут быть полезны для Чрезвычайно Большого Телескопа, который сможет увидеть свой первый свет в 2028 году.
Будет интересно открыть еще больше близлежащих миров с помощью этой технологии в следующем десятилетии.
