Методика получения фото экзопланет
Физики МФТИ (Московский физико-технический институт) и НИИ космических исследований РАН разработали новую оптическую технологию для коррекции света, идущего от далеких звёзд, это позволит существенно улучшить телескопы и даст возможность провести непосредственное наблюдение экзопланет. Работа исследователей была опубликована в журнале Астрономические телескопы, приборы и системы (JATIS).
Первые экзопланеты – планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы – были найдены в конце двадцатого века. На сегодня их число достигло двух тысяч. К сожалению, без специальных инструментов практически невозможно увидеть слабый свет, идущий от самих планет, так как он затмевается излучением родительской звезды. Поэтому экзопланеты в большинстве случаев находят косвенными методами: путем обнаружения слабых периодических колебаний в яркости звезды, когда планета проходит перед ней (метод транзита), или с помощью спектральных трансляционных колебаний самой звезды. Возникающих под влиянием гравитации планеты (метод лучевых скоростей).
В последние годы астрономам удалось непосредственно получить изображения 65 экзопланет. Для этого учёным пришлось воспользоваться звёздными коронографами. Первый коронограф был создан в 1930-е годы и предназначался для наблюдения солнечной короны. Эти устройства имеют специальные блокираторы внутри, которые закрывают некоторую часть поля зрения. В случае Солнца, они закрывают солнечный диск, оставив для наблюдения только тусклую солнечную корону.
Для того, чтобы использовать эту технику для звёздных наблюдений требуется гораздо более высокий уровень точности и более высокое разрешение телескопа. Видимый размер орбиты ближайшей к нам экзопланеты земного типа составляет около 0,1 угловых секунд. Это очень близко к пределу разрешения используемых на сегодняшний день космических телескопов (к примеру, разрешение космического телескопа Хаббла составляет примерно 0,05 секунды). Для устранения влияния атмосферных искажений в наземных телескопах, учёные используют адаптивную оптику, которая может изменять форму зеркал. В некоторых случаях форма зеркала может изменяться с точностью до одного нанометра, но такие системы чрезвычайно дороги.
Группа учёных под руководством Александра Таврова – доцента МФТИ и руководителя астрономической лаборатории в Институте космических исследований Российской академии наук, нашла способ получения наиболее высокого разрешения при использовании относительно простых и недорогих систем адаптивной оптики.
Исследователи использовали идею “крайне несбалансированного интерферометра” (EUI), предложенную японским учёным Юном Нишикавой (Jun Nishikawa), из Национальной астрономической обсерватории Японии. Обычные интерферометры объединяют волны с приблизительно одинаковой интенсивностью в единый волновой фронт. В случае же EUI свет разделяется на два луча (слабый и сильный), амплитуды которых имеют предустановленное соотношение 1:10. Слабый луч идёт через систему адаптивной оптики, а затем два луча соединяются и интерферируют друг с другом. В конечном итоге, слабый луч “сглаживает” свет от сильного луча, который может значительно уменьшить искажения и погрешности волнового фронта.
“Благодаря использованию относительно простой оптической настройки, можно получить контрастное изображение, что позволит непосредственно наблюдать экзопланеты земного типа с помощью коронографов. Стоит отметить, что по сравнению с зарубежными разработками, новая система требует более сложных методик управления, но в то же время, она значительно менее зависима от температур, что значительно упрощает её работу в космосе” говорит руководитель группы Александр Тавров.
В ближайшем будущем исследователи планируют создать лабораторный прототип и выполнить ряд экспериментов. Как отмечает Александр Тавров “Мы давно мечтали увидеть далёкие миры через телескоп, и я думаю, что в ближайшие 50-100 лет передовые технологии позволят нам сделать это”.