«Настолько безумно, что может сработать»: Солнце станет сверхмощным телескопом
Центральная звезда нашей Солнечной системы могла бы использоваться в качестве линзы гигантского телескопа — такую возможность рассматривают многие ученые, и одним из ее популяризаторов выступает Пол Саттер, профессор Университета Стоуни-Брук, космолог-теоретик и советник NASA. В основе идеи лежит гравитационное линзирование — явление, связанное с искривлением света массивными объектами во Вселенной. В данном случае свет далекой звезды, огибая Солнце, фокусируется на отдаленной точке. Но проблема в том, что эта точка расположена на расстоянии 542 астрономических единиц от Земли — это в 13 раз дальше, чем до Плутона, и более чем в три раза дальше дистанции, которую преодолел «Вояджер-1».
То, что гравитация может искривлять световые лучи, предсказал еще Альберт Эйнштейн в общей теории относительности. Согласно теории, гравитация — это результат искривления ткани пространства-времени под воздействием массы. Можно проиллюстрировать гирей, положенной на натянутую в воздухе простыню: чем тяжелее гиря, тем сильнее искривление ткани. А свет, в данном случае, иллюстрируется шариком, который можно пустить с одного края простыни до другого. Рядом с гирей его путь искривится.
И первое крупное подтверждение тому было получено в ходе астрономического эксперимента, выполненного экспедициями англичан — астрофизика Артура Эддингтона и астронома Фрэнка Дайсона. Ее целью было изучить, как будет отклоняться звездный свет вблизи Солнца во время полного затмения 29 мая 1919 года. Одна экспедиция отправилась на остров Принсипи в Западной Африке, а вторая — в город Собрал (Бразилия). Наблюдения и расчеты подтвердили, что гравитация действительно искривляет пространство.
Сейчас это явление известно как гравитационное линзирование. Оно активно применяется астрономами. С его помощью они исследуют эволюцию галактик, свойства черных дыр, находят планеты вокруг дальних звезд и многое другое. Кроме того, это позволяет им заглянуть в раннюю Вселенную, что дает ученым представление о том, какие условия складывались миллиарды лет назад.
Когда свет очень далеких и тусклых звезд проходит мимо гигантских массивных скоплений, их гравитация преломляет и фокусирует его. В результате астрономы могут использовать скопление галактик как единую гигантскую линзу, увеличив с помощью нее то, что находится позади, и разглядеть самые далекие галактики.
В Солнечной системе самый массивный объект — это Солнце. И многие ученые предлагают воспользоваться тем, что под воздействием гравитации звезды свет огибает ее и фокусируется на отдаленной точке. По приблизительным оценкам, потенциальное угловое разрешение солнечной «линзы» составит баснословные 10 в минус 10-й степени, что в миллион раз мощнее Телескопа горизонта событий (Event Horizon Telescope) — проекта объединения радиотелескопов в глобальную сеть, суммирующую данные интерферометров с очень длинной базой по всей Земле. Отмечается, что с помощью такой линзы можно было бы сделать снимки экзопланет в пределах 100 световых лет в очень высоком разрешении.
«Телескоп, созданный с помощью гравитационной линзы Солнца, сможет отобразить поверхность Проксимы b (экзопланеты, вращающейся вокруг ближайшей к Солнцу звезды — прим. ред.) с разрешением менее километра. Это не один пиксель, содержащий всю планету. Это создание подробной карты поверхности с разрешением до километра. Взгляните на изображение Земли с разрешением около километра. Вы можете увидеть береговые линии, ураганы, джунгли, вы можете проследить за течением рек», — рассуждает Пол Саттер.
Однако все это сопряжено со значительными трудностями. Первая сложная задача — доставить «датчик» в фокусную точку и собрать этот свет. Но эта фокусная точка находится в 542 астрономических единицах от Земли: это в 542 раза дальше, чем от Солнца до нашей планеты, в 13 раз дальше, чем до Плутона, и более чем в три раза превышает дистанцию, которую пролетел зонд Voyager 1 — самый удаленный космический аппарат землян. Иными словами, фокусная точка находится далеко за пределами досягаемости современных технических возможностей.
Но это еще полбеды. Космическому аппарату нужно не просто преодолеть огромное расстояние, но также эффективно маневрировать, сканируя большую территорию для получения изображений, поскольку «фокус» — это отнюдь не точка, а сравнительно большая область пространства. С одной стороны, можно было бы запустить зонд, аналогичный «Вояджерам», и, как замечает Саттер, «надеяться на лучшее»: что этот аппарат доберется до фокусной точки, соберет все возможные данные и отправит их на Землю.
Но, скорее всего, ему удастся сделать лишь небольшой фрагмент снимка одной из областей цели. В этой связи ученые рассматривают еще один вариант — отправку целого флота космических аппаратов, например, кубсатов, оснащенных солнечными парусами. Подгоняемые мощными лазерными лучами с Земли, они могли бы быстро разогнаться и достичь заданной точки на расстоянии 542 а. е. за пару десятилетий.
Работая в рое, они будут производить съемку и передавать изображения на Землю. Однако ни мощных разгонных лазеров, ни сверхлегких парусов, способных выдержать и отразить такой лазерный луч, не существует.
«В этом направлении было проделано много работы, но остается еще много неизвестного. Это потребует огромного технологического прогресса. Сейчас у нас нет суперэффективных солнечных батарей. У нас нет роев космических аппаратов, которые могли бы эффективно работать вместе. Все эти предложения находятся за гранью возможного, но не настолько далеко, чтобы это было просто научной фантастикой и не стоило бы всерьез об этом задумываться. Это настолько безумно, что вполне может сработать», — резюмировал космолог.
Ранее ученые раскрыли механизм образования микровспышек на Солнце. По их мнению, источником мелких выбросов могут быть переплетенные магнитные поля.
Самое популярное
