Gli scienziati descrivono un telescopio gravitazionale in grado di visualizzare esopianeti

Un diagramma che mostra una tecnica di imaging concettuale che utilizza il campo gravitazionale del sole per ingrandire la luce degli esopianeti. Ciò consentirà una ricostruzione più avanzata dell’aspetto dell’esopianeta. Prestito: Alexander Madurovich

Dalla scoperta del primo esopianeta nel 1992, gli astronomi hanno scoperto più di 5.000 pianeti in orbita attorno ad altre stelle. Ma quando gli astronomi scoprono un nuovo esopianeta, non ne sappiamo molto. Lo sappiamo: ha delle particolarità a riguardo, ma il resto è un mistero.

Per superare i limiti fisici dei telescopi, gli astrofisici della Stanford University hanno sviluppato una nuova tecnica di imaging concettuale che sarà 1.000 volte più accurata della più potente tecnologia di imaging attualmente in uso. Utilizzando la distrazione della gravità sullo spazio-tempo, chiamata lenti, gli scienziati possono potenzialmente sfruttare questo fenomeno creando immagini molto più avanzate di qualsiasi altra presente oggi.

in un articolo pubblicato il 2 maggio Il diario astrofisico:, i ricercatori descrivono un modo per manipolare le lenti gravitazionali solari per vedere i pianeti al di fuori del nostro sistema solare. Allineando il telescopio, il Sole e l’esopianeta con il Sole al centro, gli scienziati possono utilizzare il campo gravitazionale del Sole per ingrandire la luce dell’esopianeta mentre passa. A differenza di una lente d’ingrandimento, che ha una superficie curva che piega la luce, una lente gravitazionale ha uno spazio-tempo curvo che le consente di visualizzare oggetti distanti.

“Vogliamo fotografare pianeti in orbita attorno ad altre stelle che sono buone come immagini di pianeti nel nostro sistema solare”, ha affermato Bruce McIntosh, professore di fisica alla Stanford School of the Humanities. Vicedirettore dell’Istituto di Astrofisica e Cosmologia (KIPAC). “Con questa tecnologia, speriamo di fotografare un pianeta distante 100 anni luce che abbia lo stesso effetto dell’immagine della Terra dell’Apollo 8”.

Ciò che è interessante ora è che le attrezzature che offrono richiederanno viaggi spaziali più avanzati di quelli attualmente disponibili. Tuttavia, la promessa di questo concetto – ciò che può rivelare su altri pianeti – lo costringe a considerare e svilupparsi costantemente, affermano i ricercatori.

Vantaggi della facile piegatura

La lente gravitazionale non è stata osservata sperimentalmente fino all’eclissi solare del 1919. Quando la luna ha bloccato la luce del sole, gli scienziati sono stati in grado di vedere le stelle vicino al Sole, che deviavano dalle loro posizioni conosciute. Questa era la prova inequivocabile che la gravità può piegare la luce և la prima prova osservativa che la teoria della relatività di Einstein era corretta. Più tardi, nel 1979, il professor Von Ashleman di Stanford pubblicò una descrizione dettagliata di come astronomi e veicoli spaziali potrebbero utilizzare la lente gravitazionale del Sole. (Allo stesso tempo, gli astronomi, tra cui molti allo Stanford KIPAC, ora usano tipicamente la forte attrazione gravitazionale delle galassie più massicce per studiare la prima evoluzione dell’universo.)

Ma è stato solo nel 2020 che la tecnica di imaging è stata studiata in dettaglio per osservare i pianeti. Slava Turish del Jet Propulsion Laboratory del California Institute of Technology ha descritto una tecnica in cui un telescopio spaziale può utilizzare i razzi per scansionare il pianeta in cerca di luce, ma la tecnologia richiede molto tempo.

Basato sul lavoro di Turish, Alexander Madurovich, Ph.D. Uno studente del KIPAC ha inventato un nuovo metodo in grado di ripristinare la superficie del pianeta da un’unica immagine realizzata guardando direttamente il sole. Fissando l’anello di luce attorno al sole formato dall’esopianeta, un algoritmo progettato da Madurovich potrebbe distorcere la luce dell’anello invertendo l’inclinazione della lente gravitazionale, che trasforma l’anello in un pianeta rotondo.

Madurovich ha dimostrato il suo lavoro utilizzando immagini rotanti della Terra riprese dal satellite DSCOVR, che si trova nel mezzo della Terra “Ar”. Ha quindi utilizzato un modello al computer per vedere come sarebbe stata la Terra sotto gli effetti distorti della gravità. Utilizzando il suo algoritmo sulle osservazioni, Madurovich è stato in grado di ricostruire le immagini della Terra, dimostrando che i suoi calcoli erano corretti.

Per visualizzare un esopianeta con una lente gravitazionale solare, il telescopio deve essere posizionato almeno 14 volte più lontano dal Sole di Plutone, più lontano dal confine del nostro sistema solare, di quanto gli esseri umani abbiano mai inviato una navicella spaziale. Ma la distanza tra il sole e l’esopianeta è solo una frazione degli anni luce.

“Senza tagliare la luce piegata dall’AR, un’immagine può essere creata molto più di un normale telescopio”, ha affermato Madurovich. “Quindi, il potenziale scientifico è un mistero non sfruttato, poiché apre la possibilità di questa nuova osservazione, che non esiste ancora”.

Attrazioni al di fuori del sistema solare

Al momento, avremo bisogno di un telescopio 20 volte più largo della Terra per visualizzare l’esopianeta con la risoluzione descritta dagli scienziati. Usando la gravità del sole come un telescopio, gli scienziati possono usarlo come un’enorme lente naturale. Combinato con una lente gravitazionale solare, un telescopio di dimensioni Hubble sarà sufficiente per visualizzare esopianeti che hanno abbastanza potenza per catturare sottili dettagli della superficie.

“La lente gravitazionale del Sole apre una finestra completamente nuova per l’osservazione”, ha detto Madurovich. “Questo ci consentirà di studiare le dinamiche dettagliate dell’atmosfera del pianeta, come la distribuzione delle nuvole e le caratteristiche della superficie, che al momento non abbiamo l’opportunità di studiare”.

Sia Madurowicz che Macintosh affermano che ci vorranno almeno 50 anni per implementare questa tecnologia, probabilmente più a lungo. Per accettare questo, abbiamo bisogno di un veicolo spaziale più veloce, perché con la tecnologia attuale, possono essere necessari fino a 100 anni perché le lenti viaggino. Usare una vela o una vela come fionda gravitazionale può durare fino a 20 o 40 anni. Nonostante l’incertezza del programma, ci consente di vedere se alcuni esopianeti hanno continenti o oceani, afferma Macintosh. La presenza di entrambi è una forte indicazione che potrebbe esserci vita su un pianeta lontano.

“Questo è uno degli ultimi passi per scoprire se c’è vita su altri pianeti”, ha detto Mackintosh. “Disegnando un altro pianeta, puoi guardarlo. Եւ È possibile vedere esemplari verdi, che sono foreste, և macchie blu, che sono oceani, nel qual caso sarà difficile sostenere che non abbia vita.”


Gli orologi Hubble piegano la luce cosmica


Informazioni aggiuntive.
Alexander Madurovich et al., Spettroscopia di campo integrata con lente gravitazionale del sangue, Il diario astrofisico: (2022). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac5e9d:

Fornito dalla Stanford University

Citazione:Gli scienziati descrivono il telescopio gravitazionale in grado di visualizzare esopianeti (2022, 2 maggio), scattato il 3 maggio 2022 https://phys.org/news/2022-05-scientists-gravity-telescope-image-exoplanets.html:

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