Το ορθογώνιο τηλεσκόπιο που υπόσχεται να βρει νέες Γαίες σε τρία χρόνια

Η αναζήτηση για έναν πλανήτη παρόμοιο με τη Γη, ικανό να φιλοξενήσει ζωή, αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα στοιχήματα της σύγχρονης αστρονομίας. Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες στηρίζονται σε πανίσχυρα αλλά εξαιρετικά περίπλοκα τηλεσκόπια, όπως το James Webb, τα οποία παρ’ όλα τα τεχνολογικά τους επιτεύγματα δεν μπορούν να ξεπεράσουν τα φυσικά όρια μεγέθους και ευκρίνειας. Τώρα όμως, μια ριζοσπαστική ιδέα που έρχεται από το Rensselaer Polytechnic Institute υπό την καθοδήγηση της καθηγήτριας Heidi Newberg, υπόσχεται να αλλάξει τα δεδομένα: ένα διαστημικό τηλεσκόπιο με ορθογώνιο κάτοπτρο, αντί για κυκλικό.

Η πρόκληση του Earth 2.0

Ο απώτερος στόχος των αστρονόμων είναι η ανίχνευση πλανητών με νερό σε υγρή μορφή, καθώς αυτό αποτελεί τη βασική προϋπόθεση για την ύπαρξη ζωής. Το πρόβλημα είναι ότι η χαρακτηριστική ακτινοβολία του νερού εμφανίζεται στο μέσο υπέρυθρο φάσμα, γύρω στα 10 μικρόμετρα. Για να μπορέσει κανείς να διαχωρίσει το αχνό σήμα ενός πλανήτη από την εκτυφλωτική λάμψη του μητρικού του άστρου, απαιτείται κάτοπτρο με διάμετρο τουλάχιστον 20 μέτρα. Ένα τέτοιο εγχείρημα θεωρείται σήμερα αδύνατο, καθώς ακόμη και το James Webb, το πιο εξελιγμένο διαστημικό τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε τροχιά, διαθέτει κάτοπτρο μόλις 6,5 μέτρων.

Γιατί οι κλασικές λύσεις δεν αρκούν

Οι εναλλακτικές που έχουν προταθεί μέχρι στιγμής είναι γεμάτες τεχνικές και οικονομικές δυσκολίες. Μια ιδέα βασίζεται σε πολλαπλά τηλεσκόπια που θα πετούν σε σχηματισμό ώστε να προσομοιώσουν ένα τεράστιο εικονικό κάτοπτρο. Όμως η απαιτούμενη ακρίβεια στον συγχρονισμό τους είναι της τάξης ενός μορίου – κάτι πρακτικά ανέφικτο με την τρέχουσα τεχνολογία. Άλλη πρόταση αφορά τεράστια σκίαστρα (starshades), ανεξάρτητα εκτοξευμένα αντικείμενα που θα μπλοκάρουν το φως του άστρου ώστε να ξεχωρίσει το σήμα του πλανήτη. Όμως το κόστος και η κατανάλωση καυσίμων καθιστούν αυτή τη μέθοδο μη ρεαλιστική.

Η ριζοσπαστική πρόταση της Newberg

Μέσα σε αυτό το πλαίσιο γεννήθηκε η ιδέα της Heidi Newberg: ένα τηλεσκόπιο με κάτοπτρο ορθογώνιο, μήκους 20 μέτρων αλλά πλάτους μόλις ενός. Η διάταξη αυτή θα εξασφαλίζει την απαραίτητη ανάλυση μόνο σε μία κατεύθυνση. Με την περιστροφή του τηλεσκοπίου γύρω από τον άξονά του, θα είναι δυνατή η χαρτογράφηση του ουρανού από οποιαδήποτε γωνία. Έτσι, αποφεύγεται η ανάγκη κατασκευής ενός τεράστιου κυκλικού κατόπτρου, το οποίο θα ήταν πρακτικά αδύνατο να εκτοξευθεί και να συναρμολογηθεί στο Διάστημα.

Τι δείχνουν οι προσομοιώσεις

Σύμφωνα με τις πρώτες προσομοιώσεις, το ορθογώνιο τηλεσκόπιο θα μπορούσε να εντοπίσει έως και το 50% των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών γύρω από άστρα παρόμοια με τον Ήλιο, σε απόσταση μέχρι 30 ετών φωτός. Αν υποθέσουμε ότι κάθε άστρο διαθέτει τουλάχιστον έναν τέτοιο πλανήτη, τότε μιλάμε για περίπου 30 κόσμους που θα μπορούσαν να αποτελέσουν υποψήφιους για περαιτέρω μελέτη. Το πιο εντυπωσιακό όμως είναι ότι αυτό το αποτέλεσμα θα μπορούσε να επιτευχθεί μέσα σε λιγότερο από τρία χρόνια συνεχών παρατηρήσεων – χρόνος ελάχιστος μπροστά στη συνήθη κλίμακα των αστρονομικών ερευνών.

Από την ανακάλυψη στην επιβεβαίωση

Η πρώτη φάση της έρευνας θα είναι ο εντοπισμός αυτών των πλανητών. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες θα μπορέσουν να χρησιμοποιήσουν φασματοσκοπικές μεθόδους για να αναλύσουν την ατμόσφαιρά τους. Στόχος θα είναι να εντοπιστούν ίχνη οξυγόνου ή άλλων χημικών ενδείξεων που συνδέονται με βιολογική δραστηριότητα. Ανάλογες ενδείξεις θα λειτουργήσουν ως «υπογραφές ζωής» και θα βοηθήσουν τους ερευνητές να καταρτίσουν μια σύντομη λίστα με τους πιο πολλά υποσχόμενους κόσμους.

Ο δρόμος για μελλοντικές αποστολές

Η ύπαρξη μιας τέτοιας λίστας θα είναι καθοριστική και για τον σχεδιασμό διαστημικών αποστολών στο μέλλον. Αντί οι επιστήμονες να ψάχνουν στα τυφλά, θα μπορούν να στοχεύουν συγκεκριμένα άστρα και πλανήτες, αυξάνοντας τις πιθανότητες επιτυχίας. Μάλιστα, στο απώτερο μέλλον, οι υποψήφιοι αυτοί κόσμοι θα μπορούσαν να αποτελέσουν προορισμούς για διερευνητικές διαστρικές αποστολές, με στόχο την απευθείας παρατήρηση των επιφανειών τους.

Ένα τολμηρό άλμα για την επιστήμη

Η πρόταση της Newberg δεν αφορά απλώς μια νέα αρχιτεκτονική τηλεσκοπίου. Αν αποδειχθεί εφικτή, θα μπορούσε να φέρει την επιστήμη πιο κοντά από ποτέ στο όνειρο της ανακάλυψης μιας δεύτερης Γης. Σε μια εποχή όπου οι τεχνικές και οικονομικές δυσκολίες φαίνονται ανυπέρβλητες, η απλότητα και η ευρηματικότητα αυτής της ιδέας προσφέρουν μια αχτίδα αισιοδοξίας.

[via]