Не все потеряно, поскольку телескоп James Webb — не последний инструмент, который мы когда-либо создадим для наблюдения Вселенной. В числе предстоящих запусков значится телескоп Nancy Grace Roman, чья основная задача — проводить глубокие космологические исследования, хотя он также поможет обнаружить миллионы экзопланет с помощью метода гравитационного линзирования. Этот метод позволяет определить наличие планеты, но не даёт информации о том, может ли она поддерживать жизнь, что не является темой нашего сегодняшнего обсуждения.
Мы сосредоточимся на следующем этапе: обсерватории Habitable Worlds. На данный момент она представлена лишь в виде наброска, но её основная цель — сделать прямые изображения «другой Земли». В то время как James Webb является промежуточным этапом между обсерваторией Hubble и грядущей Habitable Worlds, последняя обещает стать ещё более мощным инструментом. Хотя её зеркала немного меньше, чем у James Webb, одним из ключевых элементов её дизайна станет коронограф — устройство, способное охотиться за биосигнатурами.
Принцип работы коронографа
Коронограф — это простое по конструкции, но требующее высокой точности устройство. Оно служит для блокировки света родной звезды, чтобы мы могли исследовать окружающую её систему. Это похоже на то, как мы прикрываем солнце пальцем, чтобы лучше увидеть другие объекты на небе. Однако, чтобы достичь необходимой точности, коронограф использует комплект сложных масок, которые учитывают волновую природу света. Стандартный поток света звезды гасится, в то время как свет планеты остаётся нетронутым.
Цель коронографа — прекратить зависеть от фильтров, и вместо этого получить чёткое изображение планеты в её отражённом свете. Это задача не из лёгких. Чтобы непосредственно зафиксировать планету, подобную Земле, которая вращается вокруг звезды, подобной нашему Солнцу, необходимо обнаружить объект, примерно в десять миллиардов раз тусклее самой звезды. Можно представить себе ситуацию, когда вы стоите на пляже в Калифорнии и пытаетесь разглядеть, как рядом с маяком в Японии зажигается спичка. Звезда излучает в десять миллиардов раз больше фотонов, чем планета, и все усилия при проектировании HWO направлены на создание коронографа, способного отделить света планеты от яркости звезды.
Охота за биосигнатурами
Habitable Worlds не является обсерваторией общего назначения — она «охотится» на потенциально обитаемые миры, ставя цель — найти и сделать прямое изображение как минимум 25 таких планет. В отличие от Hubble, который обладал более универсальным набором задач, и James Webb, спроектированного в первую очередь для исследования ранних галактик, HWO была разработана с приоритетом на обнаружение жизни на других мирах.
Для достижения необходимой точности, чтобы можно было увидеть тонкие детали света планеты, зеркало HWO должно сохранять свою форму до пикометров. Это означает, что весь телескоп, находясь в космосе и подвергаясь температурным колебаниям и вибрациям, должен оставаться более стабильным, чем движение отдельных атомов. Если бы зеркало HWO увеличилось до размеров континентальных Соединенных Штатов, то поддерживать его стабильность на уровне пиконометров означало бы удерживать всю поверхность плоской в пределах ширины человеческого волоса.
Честно говоря, мы пока не знаем, как достичь такого уровня точности. Проблемы, связанные с этой технологией, а также теоретические аспекты, стоят перед нами. Даже обладая безупречными данными, мы можем столкнуться с трудностями в интерпретации. Для анализа спектра атмосферы мы нуждаемся в справочных таблицах, основанных на лабораторных замерах и теоретических расчетах. Например, как именно метан поглощает свет при определённых условиях. Это делает анализ экзопланетных атмосфер сложным, поскольку разные астрономы могут интерпретировать одни и те же данные по-разному.
Мнение SpaceDiscover
Перед нами стоит поистине грандиозная задача. Пожалуй, именно в этом и заключается самая большая ценность таких миссий, как HWO. Мы учимся не только открывать новые миры, но и осваивать сложные технологии, расширяющие границы наших знаний. Тем не менее, важно помнить, что каждое достижение в этой области требует времени, терпения и научных усилий, какую бы степень сложности оно не имело.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
