Föld méretű bolygók lefényképezése más csillagok körül

747

Laboratóriumi körülmények között a NASA kutatóinak sikerült meggyőzően demonstrálnia azt, hogy a közeljövő speciális maszkokkal és tükrökkel felszerelt űrtávcsövei képesek lesznek a közeli csillagok körül keringő Föld méretű bolygók lefényképezésére. Az eredmény jelentős előrelépés a Terrestrial Planet Finder és a hozzá hasonló űrmissziók fejlesztése során, melyek a Föld esetleg életet is hordozó ikertestvérének keresését célozzák.

Az exobolygók keresése nem feltétlenül hálás feladat, mivel legtöbb esetben fényük beleveszik a náluk jóval nagyobb és fényesebb csillaguk sugárözönébe. Ahhoz, hogy a körülbelül 10 milliárdszor halványabb, a napjától tipikusan 0,1 ívmásodpercnél is kisebb szögtávolságban lévő, Föld méretű kísérőt meg lehessen figyelni, különlegesen kontrasztos felvételeket kell készíteni. Földi hasonlattal élve, mintha egy szentjánosbogarat szeretnénk megtalálni egy autó reflektorának fénykévéjében…

Az űrbéli feladat azonban nem teljesen reménytelen, mint azt a pasadenai JPL (Jet Propulsion Laboratory) két munkatársának új kísérlete is jelzi. Ennek során egy deformálható tükörrel párosított koronagráfot használtak, amelyben a csillag kitakarásával a központi égitest zavaró fénye nagymértékben csökkenthető. (A koronagráf régóta használt eszköz a csillagászatban, korábban elsősorban a Nap koronájának megfigyelésére használták a műszerben mesterséges napfogyatkozást előidézve. Hasonló elven működik néhány műszer a SOHO napmegfigyelő mesterséges holdon.) A kísérletek szerint az űrteleszkópokra szerelt hasonló eszközökkel a csillaguknál 10 milliárdszor halványabb kísérők is fényképezhetővé válnak, ez pedig a korábbi technikákkal összevetve legalább három nagyságrendnyi javulást jelent, állítják a Nature április 12-i számában megjelent cikk szerzői. A laboratóriumi kísérleti eszközben (High Contrast Imaging Testbed, HCIT) a központi csillag szerepét egy lézersugár játszotta, míg a detektálandó kísérő ennek egy halványabb "másolata" volt.

Közel 500 felvételből összeállított szimuláció eredménye. Középen * jelzi a "kitakart" csillag
helyét. A naprendszer-modellben három bolygó található: az
első fényessége a Jupiterével egyezik meg, a másodiké annak fele, míg a
harmadiké a Földével azonos. Jól látszik, hogy még ez utóbbi is
egyértelműen azonosítható.

Jelenleg kétszáznál is több exobolygót ismerünk, ezeket különböző technikákkal azonosították a csillagászok. A távoli planéták tömege öt és négyezer földtömeg közé esik, de vagy túl forrók, illetve hidegek, vagy túl nagy tömegű és méretű gázgömbök ahhoz, hogy az élet hordozására megfelelőek legyenek. Eddig tehát senkinek sem sikerült olyan távoli bolygórendszert találnia, ami akár kicsit is emlékeztetne a saját Naprendszerünkre. A csillagászok ezért szorgalmasan kutatják a Naphoz hasonlító közeli csillagokat, hogy a Földhöz hasonló méretű és pályájú bolygókat fedezzenek fel körülöttük, melyek ezen tulajdonságaiknál fogva aztán alkalmas helyek lehetnek az élet kialakulására, illetve fennmaradására.

Az idézett laboratóriumi kísérletben a HCIT segítségével két olyan problémán is úrrá lettek, melybe minden, exobolygót lefényképezni akaró kutató beleütközik: a távcsövekben megjelenő szórt fény, illetve a diffrakció jelensége, ami elméleti határt szab egy adott átmérőjű távcső adott hullámhosszon mért felbontóképességének, s ezáltal annak, hogy a csillagától milyen távolságban keringő bolygót képes még megkülönböztetni a központi égitesttől.

A teleszkóp főtükrét elérő csillagfény a visszaverődés után már nem csak a kibocsátó forrás, illetve a forrás és a távcső közötti tér fizikai tulajdonságaira vonatkozó információkat hordozza, hanem benne lesz a távcső "ujjlenyomata" is: a központi kép körül koncentrikus gyűrűkből, illetve tüskékből álló mintázat jelenik meg, amely akár teljesen el is fedheti az esetleges kísérőket a megfigyelők elől. A probléma orvoslására a laboratóriumi kísérletben a kutatók nem egy, hanem két maszkot használtak. Az első a csillagfény nagy részét közvetlenül kizárja, míg a második a diffrakciós mintázat kitakarására volt hivatott. A zavaró fények ilyen csökkentése már bármely kísérőbolygó fényének detektálását lehetővé teszi.

A teleszkópban szórt fény újabb problémát jelent. A távcső tükrének kisebb egyenetlenségei azt eredményezik, hogy a csillag képéből oldalra kitolódott halványabb másodpéldányok is keletkeznek, amik szintén elrejthetik a még halványabb kísérőt. A HCIT-ben ezt a problémát egy nagyobb pénzérme méretű deformálható segédtükörrel oldották meg. Számítógépekkel vezérelt tüskék segítségével ez a segédtükör mindig úgy deformálható, hogy a torzuló fényvisszaverő felülete komponezálja a fő optikák kisebb hibáit, ezáltal a keletkező kép a lehető legjobban megközelítse az elméletileg elérhető legjobb leképezést.

A sikeres kísérleten felbuzdulva a kutatók további egy nagyságrendnyi javulást terveznek, illetve a méréseket több hullámhosszon szimultán módon is szeretnék elvégezni.

Forrás: Spaceflight Now

Hozzászólás

hozzászólás