Exoplanety lze detailně vyfotit! Stačí se dívat kolem Slunce

TLDR: Gravitační čočkování by nám mohlo umožnit zobrazit povrch exoplanet v řádu dnů. Pokud se tedy spokojíme s horším rozlišením a budeme moct teleskop(y) dostat 1000 AU od Slunce. Studie JPL tu.

Okna vesmíru dokořán

I když jste možná jako malí čekali, že nové planety budeme objevovat až s pomocí kosmoletů jak ze Star Treku, opak je pravdou! Astronomie má už od 90. let k dispozici schopnost, jak z „blikání“ hvězd odečíst, jaký svět stojí mezi ní a námi. Dnes tak známe už přes 4000 těchto exoplanet! Zdálo by se, že k jejich intimnějšímu odhalení se bez hvězdné lodi Enterprise již neobejdeme. Možná je ale i v tomto případě opak pravdou!

Nová studie z JLP totiž přibližuje naše možnosti vysnímkovat blízké exoplanety pomocí takzvaného gravitačního čočkování. To nejspíše znáte – světlo cestující kolem masivních objektů  prochází ohybem podobně jako v případě klasické optické čočky. Gravitační čočkování vlastně sloužilo jako jeden z prvních přímých důkazů platnosti Einsteinových teorií. A astronomie tento princip dobře zná – pomocí gravitačního čočkování byly totiž již některé exoplanety i objeveny.

JPL se ale nyní domnívá, že s využitím Slunce by bylo možné dosáhnout gravitačního čočkování o takové intenzitě, že by bylo možné zobrazit povrch exoplanet! Stačí k tomu maličkost – postavit kosmickou observatoř o velikosti Hubbleova teleskopu do vzdálenosti 550 až 1000 astronomických jednotek od Slunce! Tím by mělo být zajištěno vyrušení záře sluneční fotosféry jako takové, a s pouhou clonou zakrývající sluneční kotouč by mělo být možné skrze čočkování zobrazovat exoplanety parseky daleko.

Jak říkám – maličkost!

Tedy, pokud si navíc vystačíte s rozlišením jako z éry počátku internetu…

Zdroj: Reddit/NASA, Vlastní

Na pevné nervy

Ona vzdálenost 1000 astronomických jednotek má sice tu výhodu, že limituje vliv Slunce, ale má také jistou nevýhodu v delším postprocesingu snímku. Světlo z exoplanety je totiž vlivem čočkování i vzdálenosti pokroucené, a co objektivu míří jako celý balíček dat, které je třeba posléze probrat a sestavit z nich výsledný snímek. K tomu je ale třeba víc než jedno pozorování. O hodně víc!

Pro snímek 1000 x 1000 pixelů by tak bylo nutné sebrat data pro jeden pixel v každém okamžiku snímkování. Čili udělat asi milion separátních pozorování. Ideálně tak, aby docházelo na zobrazení jediné polokoule planety (exoplanety rozují). Podobně jako v případě Event Horizon Telescope je možné získat velmi dobrý snímek – pokud jej snímáte najednou. Naše vzdálená observatoř by tak fungovala jako jakýsi časosběžný virtuální teleskop.

To ale také znamená, že pro snímek 1000 x 1000 pixelů by bylo třeba s observatoří snímat poněkud dlouho. Kalkulace naznačují, že podobný snímek exoplanety z Proximy b, naší nejbližší známé exoplanety, by u teleskopu s průměrem 1 metru vznikal cca. 37 miliard sekund, čili 1200 let! To je zjevně poněkud nepraktické…

S kalkulací ale lze různé hýbat. Pokud snížíme rozlišení na 500 x 500 pixelů, snímek by vznikal už jenom 75 let. Pokud se spokojíme s ještě menším rozlišením, třeba 62 x 62, snímek by vznikal 6,6 až 16 dnů! To už je lepší!

Rovněž je možné vyslat větší teleskop, anebo vícero teleskopů. Desetimetrový teleskop tak kalkulaci snímku snižuje o jeden řád. Roj 10 jednometrových teleskopů by mohl být ještě rychlejší. Pokud přitom již posíláte teleskop 1000 astronomických jednotek od Země, nejspíše máte kapacitu vyslat jich více.

Pokud se spokojíme s rozlišením horším, a budeme moct vyslat vícero observatoří, nebo třeba v cíli nafouknout hypotetickou nafukovací observatoř, můžeme získat méně ostré snímky (ale přesto snímky!) exoplanet v horizontu snad jenom za dny, či dokonce jen hodiny!

Gravitační čočkování dle optiky. Zdroj: Wiki

Žádný spěch

Prozatím je tedy asi zjevné, že využití gravitačního čočkování pro zobrazování exoplanet je hudbou přinejmenším středně daleké budoucnosti. I kdybychom totiž mohli vyslat půlčíka Hubbleova teleskopu (jeho zrcadlo má průměr 2,4 metrů) hned zítra, vzdálenost 550 až 1000 astronomických jednotek není zrovna triviální. Jenom pro ilustraci, Voyagery jsou momentálně kolem 120 astronomických jednotek vzdálené. A to jsou naše nejslavnější vzdálené sondy…

Na druhou stranu, podíváme-li se na alternativy k zobrazení exoplanet v podobném rozlišení, je let do 1000 AU rozhodně realističtější než vyslání sondy k jiné hvězdě v podobném časovém horizontu. Ano, projekty jako Breakthrough Starshot chtějí po roce 2050 vyslat k jiným hvězdám své nanosondy. Pokud budeme mít štěstí, první nanosondy by k nejbližším hvězdám mohly doletět snad do konce století. Plus mínus pár generací

Je ale dost dobře možné, že se nám nepodaří ani v roce 2050 dosáhnout takové technologie laserů, abychom vyslali nanosondy významným procentem rychlosti světla. Je stejně tak dobře možné, že nanosondy poletí staletí. Ve světle těchto čísel už teleskop 1000 AU od Slunce není tak šíleným nápadem, jak si posvítit na exoplanety! Tím spíše, že když už vyšleme metrový teleskop, můžeme vyslat rovnou desetimetrový teleskop.

Stále platí, že nejjednodušší cestou by samozřejmě bylo postavit gigantické teleskopy (kilometr a víc) třeba na odvrácené straně Měsíce. Vlastně NASA již zveřejnila některé koncepty nafukovacích teleskopů, které by toho mohly být schopné.

Kdo v tomto závodu čoček, nanosond a balónků zvítězí, bude v příštích desetiletích rozhodně zajímavé sledovat! A nezbývá než při tom doufat, že v něm již dávno nezvítězili ufounští agresoři, kteří nás zajímavě (a hladově) sledují již dnes. Pak by nám totiž nepomohl ani tucet hvězdných lodí Enterprise!

[Ladislav Loukota]

Pokud co nevidět kosmonautika dostane supernosiče, bude snazší vynést teleskopy větší i vzdálenější! Ale jak se to s těma supernosičema táhne…

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama