A földönkívüli élet lehetőségei utáni kutatásban fontos szerepe van a Földhöz hasonló, lakható exobolygók keresésének. Ez igen ambiciózus cél, amihez a mainál is fejlettebb, specializált műszerekre lehet szükség. Noha a jelenlegi távcsöveinkkel is képesek vagyunk már például a közelmúltban megvizsgált hiceánbolygó, a K2–18b, egy óceánnal borított masszív kőzetbolygó és hasonló társai légkörének vizsgálatára, az igazán nagy áttöréshez valószínűleg újfajta eszközökre lesz szükség.

Ezek valószínűleg olyan űrtávcsövek lesznek, amikhez tartozni fog egy tőlük meglehetősen nagy távolságban elhelyezett kiegészítő űreszköz, egy csillagárnyékoló ernyő, ami kitakarja a vizsgálni kívánt exobolygó központi csillagának a bolygót messze túlragyogó fényét. De vajon elegendő lesz-e ez a távoli földszerű bolygók vizsgálatához?

Fantáziarajz a csillagárnyékoló ernyővel (starshade) működő exobolygó-megfigyelő űrtávcsőről. Az ernyő átmérője 52m és a 4 m-es főtükörátmérőjű űrtávcsőtől 76 600 km-re kell pozícionálni, pontosan a megfigyelendő exobolygó központi csillagának irányába, hogy csak a csillag fényét árnyékolja le, a bolygóét már ne. Forrás: NASA/JPL.

A csillagászok már jó ideje használnak különböző eszközöket arra, hogy kiiktassák távcsöveik látómezejéből a zavaró égitestek erős fényét, és így megpillanthassák azok jóval halványabb környezetét. A Nap korongja például olyannyira túlragyogja a korongon messze túlnyúló napkorona halvány fényét, hogy a koronát sokáig csak napfogyatkozások alkalmával tudták megfigyelni, amikor a Hold megtette azt a szívességet, hogy a földi szemlélő elől kitakarta a napkorongot. Ezt az árnyékoló hatást először az 1930-as években sikerült egy koronográfnak nevezett műszer segítségével kellően precízen reprodukálniuk a csillagászoknak.

Noha a módszert újabban exobolygók tanulmányozásánál is alkalmazzák, a távcső belsejében elhelyezett maszkkal elérhető pontosság alapvetően korlátozott. A precízió a távcsőtől nagy távolságban elhelyezett, nagy méretű csillagárnyékoló ernyővel jelentősen fokozható. Minthogy a nagy távolság több ezer km-t jelent, ez az elrendezés a világűrben, egy távcsövet, valamint egy árnyékoló ernyőt hordozó űreszköz összehangolt mozgatásával valósítható meg. Így viszont a központi csillaghoz egészen közel keringő exobolygók is megfigyelhetővé válhatnak. Ez különösen vörös törpecsillagok lakhatósági zónájában keringő földszerű bolygók kimutatásánál fontos, hiszen a potenciálisan lakható világok túlnyomó többsége ebbe a csoportba tartozik.

Fantáziarajz egy másik műszerkoncepcióról. Forrás: Discover/Jay Wong.

Ugyanakkor a vörös törpecsillagok eleve halványak, egy földméretű bolygójukról visszaverődő fény pedig még náluk is sokkal gyengébb. Egy friss tanulmány szerzői azonban amellett érvelnek, hogy egy újfajta, fotonikai optikai eszköztől ennek a problémának az áthidalását remélhetjük. A javasolt fotonikai eszköz előnye, hogy egyedi fotonok detektálására is képes. Hasonló eszközöket ma is használnak az optikai adatátvitel, valamint a csillagászati spektroszkópia területén. Az újdonság a műszer elrendezésében rejlik. Ebben kötegelt optikai szálakkal különálló fotodetektorokba vezetnék az árnyékoló ernyő pereme körül átjutó fényt. A szerzők szerint körültekintő tervezéssel ezzel a módszerrel a csillagnál tízmilliárdszor halványabb bolygó is megfigyelhető lehet.

A csillagárnyékoló ernyővel működő űrtávcsövek tervezése még nagyon korai fázisban jár, a 2040-es évek előtt valószínűleg nem áll üzembe ilyen eszköz. Így a csillagászoknak és mérnököknek elegendő idejük van még kifejleszteni a csillagászati fotonika műszereit. Ha azonban sikerrel járnak, az jelentős előrelépést jelenthet majd a távoli lakható exobolygók kutatásában.

Forrás: Universe Today