Teleskopların fiziksel kısıtlamalarını ortadan kaldırmak için Stanford Üniversitesi astrofizikçileri, şu anda kullanılmakta olan en güçlü görüntüleme teknolojisinden 1000 kat daha güçlü olacak yeni bir kavramsal görüntüleme tekniği geliştiriyorlar.
Bilim insanları, yerçekimsel merceklemenin uzay-zaman üzerindeki çarpıtma etkisinden yararlanarak, bu fenomeni şu anda mevcut olanlardan çok daha gelişmiş görüntüleme oluşturmak için kullanabilirler.
Astrofizik Dergisi'nde yayınlanan makalede, araştırmacılar Güneş Sistemi’mizin dışındaki gezegenleri görüntülemek için Güneş’in yerçekimsel merceklerini manipüle etmenin bir yolunu buldular. Bilim insanları, bir teleskopu, Güneş ve ötegezegeni ortadaki Güneş’le aynı çizgide konumlandırarak, Güneş’in çekim alanını geçerken ötegezegenden gelen ışığı büyütmek için kullanabilirler. Işığı büken kavisli bir yüzeye sahip bir büyüteçin aksine, yerçekimsel bir mercek, uzaktaki nesneleri görüntülemeyi sağlayan kavisli bir uzay-zamana sahiptir.
Stanford'daki Beşeri Bilimler ve Bilimler Fakültesi'nde fizik profesörü ve Kavli Parçacık Astrofiziği Enstitüsü müdür yardımcısı Bruce Macintosh, ”Kendi Güneş Sistemi’mizdeki gezegenlerin resimleri kadar, diğer yıldızların yörüngesindeki gezegenlerin fotoğraflarını da çekmek istiyoruz" dedi. “Bu teknolojiyle, 100 ışıkyılı uzaklıktaki bir gezegenin resmini çekmeyi umuyoruz.”
Yerçekimsel mercekleme, ilk kez 1919 yılında Güneş tutulması sırasında gözlemlendi. Bilim insanları Ay'ın Güneş'ten gelen ışığı engellemesiyle, Güneş'in yakınındaki yıldızların bilinen konumlarından uzaklaştığını görebildiler. Bu, yerçekiminin ışığı bükebileceğinin kesin bir kanıtıydı ve Einstein'ın görelilik teorisinin doğru olduğuna dair ilk gözlemsel kanıttı. Daha sonra, 1979'da Stanford profesörü Von Eshleman, gökbilimcilerin ve uzay aracının Güneş yerçekimi merceğinden nasıl yararlanabileceğine dair ayrıntılı bir rapor yayınladı. Bu arada, gökbilimciler, evrenin erken evrimini incelemek için en büyük galaksilerin güçlü yerçekimini rutin olarak kullanıyorlar.
2020 yılında California Institute of Technology'nin Jet Propulsion Laboratory'den Slava Turyshev, uzay tabanlı bir teleskopun net bir resmi yeniden oluşturmak için bir gezegenden gelen ışık ışınlarını taramak için roket kullanabileceği bir teknik tanımladı, ancak teknik çok fazla yakıt ve zaman gerektirecekti.
Kipac'ta doktora öğrencisi olan Alexander Madurowicz, Turyshev'in çalışmalarına dayanarak, bir gezegenin yüzeyini doğrudan Güneş'e bakarak çekilen tek bir görüntüden yeniden yapılandırabilecek yeni bir yöntem geliştirdi. Madurowicz'in tasarladığı algoritma, dış gezegenin oluşturduğu Güneş etrafındaki ışık halkasını yakalayarak, halkayı yuvarlak bir gezegene dönüştüren yerçekimi merceğinden bükülmeyi tersine çevirerek ışığı halkadan ayırabilir.
Madurowicz, çalışmalarını Dünya ile Güneş arasında oturan DSCOVR uydusu tarafından çekilen dönen Dünya'nın görüntülerini kullanarak gösterdi. Daha sonra, Dünya'nın Güneş'in yerçekiminin çarpık etkilerine bakarak nasıl görüneceğini görmek için bir bilgisayar modeli kullandı. Madurowicz algoritmasını gözlemlere uygulayarak, Dünya'nın görüntülerini oluşturdu ve hesaplamalarının doğru olduğunu kanıtlayabildi.
Güneş yerçekimi merceğinden bir dış gezegen görüntüsü yakalamak için, Plüton'dan en az 14 kat daha uzağa bir teleskopun yerleştirilmesi gerekecekti. Ancak, Güneş ile bir dış gezegen arasındaki ışıkyılı mesafenin küçük bir kısmıdır.
Madurowicz, ”Güneş tarafından bükülen ışığı kullanarak, sıradan bir teleskopun çok ötesinde bir görüntü oluşturulabilir " dedi.
Şu anda, bilim insanlarının tarif ettiği çözünürlükte bir dış gezegeni görüntülemek için, Dünya'dan 20 kat daha geniş bir teleskopa ihtiyacımız olacak. Bilim insanları, Güneş'in yerçekimini bir teleskop gibi kullanarak, büyük bir doğal mercek olarak kullanabilirler. Güneş’in yerçekimi merceği ile birlikte Hubble büyüklüğünde bir teleskop, yüzeydeki ince ayrıntıları yakalamak için yeterli güce sahip dış gezegenleri görüntülemeye yeterli olacaktır.
Madurowicz,” Güneş yerçekimi merceği gözlem için tamamen yeni bir pencere açıyor " dedi. “Bu, gezegen atmosferlerinin ayrıntılı dinamiklerinin yanı sıra, şu anda araştırmamızın bir yolu olmayan bulutların ve yüzey özelliklerinin dağılımlarının araştırılmasına izin verecek.”
Bunun için hızlı bir uzay aracına ihtiyacımız olacak çünkü mevcut teknolojiyle bu iş 100 yıl sürebilir. Güneş yelkenlerini veya Güneş’i yerçekimsel bir sapan olarak kullanarak, zaman 20 veya 40 yıl kadar kısalabilir. Macintosh, zaman çizelgesinin belirsizliğine rağmen, bazı dış gezegenlerin kıtaları mı yoksa okyanusları mı olduğunu görme olasılığının onları bu çalışmaya yönlendirdiğini söyledi. Her ikisinin de varlığı, uzak bir gezegende yaşam olabileceğinin güçlü bir göstergesidir.
Macintosh,” Bu, diğer gezegenlerde yaşam olup olmadığını keşfetmenin son adımlarından biri " dedi. “Başka bir gezegenin resmini çekerek, ona bakabilir ve muhtemelen ormanlar olan yeşil renk örneklerini ve okyanuslar olan mavi lekeleri görebilirsiniz. Bununla, o uzak gezegende yaşam olmadığını iddia etmek zor olurdu.”
Referans: Alexander Madurowicz ve Bruce Macintosh tarafından "Güneş Yerçekimi Merceği ile İntegral Alan Spektroskopisi", 2 Mayıs 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac5e9d
https://scitechdaily.com/stanfords-futuristic-gravity-telescope-could-image-exoplanets-1000x-more-powerful-than-current-technology/