Когда дело доходит до телескопов, чем больше, тем лучше. Телескоп большего размера дает возможность видеть более тусклые объекты, а также видеть больше деталей. Обычно мы полагаемся на все более и более крупные телескопы с одной апертурой в наших попытках различать экзопланеты вокруг других звезд. Космические телескопы также использовались, но вскоре все может измениться. В новой статье предполагается, что необходимы несколько телескопов, работающих вместе как интерферометры.
Когда были изобретены телескопы, они представляли собой инструменты с одной апертурой. В конце 1800-х годов появился новый метод объединения оптики нескольких инструментов. Это позволило достичь более высокого разрешения, чем обычно достигается с помощью приборов, работающих самостоятельно. Концепция предполагает анализ интерференционной картины, когда падающий свет от всех отдельных оптических элементов объединяется. Это очень успешно используется в радиоастрономии, например, в системе с метким названием Very Large Array. Используются не только радиоволны: были разработаны интерферометры инфракрасного и даже видимого света, позволяющие сэкономить значительные средства и получить результаты, которые в противном случае были бы недостижимы с помощью одного прибора.
Одним из направлений астрономических исследований является изучение экзопланет. Наблюдение за инопланетными мирами, вращающимися вокруг далеких звезд, представляет ряд проблем, но две ключевые трудности заключаются в том, что они расположены на больших расстояниях и вращаются вокруг ярких звезд. Планеты обычно маленькие и тусклые, что делает их почти (но не совсем) невозможными для непосредственного изучения из-за яркости и близости к звезде. Некоторое понимание их природы можно почерпнуть, используя транзитный метод исследования. Это предполагает изучение звездного света, проходящего через любую присутствующую атмосферу, чтобы выявить ее состав.
Прямое получение изображений и изучение немного сложнее и требуют высокого разрешения, а иногда и способа блокирования света ближайшей звезды. Для достижения прямых наблюдений требуется угловое разрешение в несколько миллисекунд дуги или даже меньше (полная Луна охватывает 1 860 000 миллисекунд дуги!) Это во многом зависит от размера планеты и расстояния от Земли и от ее родительской звезды. Чтобы дать некоторое представление о контексте: чтобы рассмотреть планету, подобную Земле, вращающуюся вокруг Солнца на расстоянии всего 10 световых лет, требуется угловое разрешение 0,1 миллисекунды дуги. Космический телескоп Джеймса Уэбба имеет разрешение 70 миллисекунд дуги, так что даже это будет проблематично.
Статья, недавно написанная Амитом Кумаром Джа из Университета Аризоны и командой астрономов, исследует именно эту возможность. Они рассматривают возможность использования методов интерферометрии для достижения требуемого разрешения, использования передовых методов визуализации, таких как демультиплексирование в квантовом двоичном пространственном режиме, для анализа функции рассеяния точки (знакомой любителям астрономических изображений) и использования квантовых детекторов.
Исследование основано на радиоинтерферометрических методах и дает многообещающие результаты. Они показали, что подход многоапертурной интерферометрии с использованием квантовых детекторов более эффективен, чем инструменты с одной апертурой. Они предоставят решение для получения изображений сверхвысокого разрешения, которое до сих пор не использовалось в экзопланетных исследованиях. Это не только значительно увеличит разрешение, но и станет очень экономичным способом наблюдения за экзопланетами и другими объектами во Вселенной.
Источник: Многоапертурные телескопы на квантовом пределе получения изображений сверхвысокого разрешения: Обнаружение субрэлеевского объекта вблизи звезды.
