Вчені будують найбільший у світі оптичний телескоп, щоб дізнатись, чи є життя поза Землею: як це працює
Європейська південна обсерваторія будує надзвичайно великий телескоп, щоб дізнатись відповіді на кілька найбільших загадок науки. Зокрема, відповісти на питання, чи самотні ми у космосі, а також про природу темної матерії та енергії. Професор фізики Університету Геріот-Ватта (Шотландія) Деррік Телфорд Рейд розповів детальніше про проєкт виданню The Conversation. SPEKA переповідає головне з матеріалу.
Що відомо про Extremely Large Telescope (ELT)
Зараз велика група астрономів з усього світу будує Extremely Large Telescope (ELT) у Чилі. Величезну обсерваторію будуватимуть до 2028 році, а її вартість 1,45 млрд євро.
Завдяки головному дзеркалу діаметром 39 метрів, ELT матиме найбільшу та найдосконалішу відбивну поверхню, яку будь-коли створювали.
Є кілька причин, чому нам потрібен такий телескоп. Його чутливість дозволить отримати зображення деяких із перших сформованих галактик. А спостереження таких віддалених об'єктів може дозволити нам уточнити наше розуміння космології та природи темної матерії та темної енергії
Як ELT допоможе виявляти позаземне життя
Очікується, що ELT стане першим телескопом, який відстежує схожі на Землю екзопланети — планети, які обертаються навколо інших зірок, але мають подібну масу, орбіту та близькість до зірки, тобто деякі з умов необхідних для життя в тому вигляді, що й на Землі.
Камера ELT матиме в шість разів кращу роздільну здатність, ніж у космічного телескопа Джеймса Вебба. Це дозволить їй робити найчіткіші зображення екзопланет.
З попередніх супутникових місій астрономи вже добре уявляють, де саме в небі шукати екзопланети. За допомогою «транзитного методу» вже вдалося виявити кілька тисяч екзопланет або кандидатів в екзопланети.
Що таке «транзитний метод» виявлення екзопланет
Багато людей припускають, що астрономи «бачать» екзопланети безпосередньо через свої телескопи. Реальність набагато дивніша: у більшості випадків все, що видно, — це одна нерухома точка світла — сама зірка.
За допомогою простих методів і потужних телескопів астрономи можуть зробити висновок, що зірка коливається вперед-назад, оскільки її тягне гравітація екзопланети. Цей рух неймовірно малий; орбіта Землі змушує Сонце коливатися зі швидкістю всього 10 сантиметрів на секунду. З сили «підморгування» та амплітуди «коливання» можна визначити розмір і масу невидимої екзопланети. Це може дати нам її щільність і поверхневу гравітацію, які, своєю чергою, скажуть, з чого може складатися екзопланета.
Також легко визначити тривалість року екзопланети за інтервалом між повторюваними морганнями або коливаннями, а ще розрахувати відстань екзопланети до зірки та температуру. Таким чином стає зрозуміло чи потрапляє екзопланета в межу зони, де на її поверхні може існувати рідка вода.
Як нові інструменти обсерваторії зможуть розповісти більше про космічні об’єкти
Хоча ЕLT зможе робити дивовижні фотографії, вони не розкажуть усієї історії. Щоб дізнатися, чи ймовірно існує життя на екзопланеті, астрономи повинні доповнити зображення спектроскопією. Спектри світла розповідають про швидкість, температуру і навіть хімічний склад астрономічних об’єктів.
ELT міститиме не один, а чотири спектрографи — інструменти, які розсіюють світло на його складові кольори, подібно до культової призми на обкладинці альбому Pink Floyd The Dark Side of the Moon.
Розміром із мікроавтобус, ці спектрографи ретельно контролюються та лежать в основі всіх ключових наукових прикладів ELT. Для гігантських екзопланет прилад Harmoni аналізуватиме світло, яке пройшло через їхні атмосфери, шукаючи ознаки води, кисню, метану, вуглекислого газу та інших газів, які вказують на існування життя.
Щоб виявити набагато менші екзопланети, схожі на Землю, знадобиться більш спеціалізований інструмент Andes вартістю приблизно 35 млн євро. Andes зможе виявляти крихітні зміни довжини хвилі світла.
Подібно до того, як висота звуку сирени швидкої допомоги зростає й зменшується, коли вона рухається до нас і від нас, довжина хвилі світла, збільшується й зменшується, коли планета рухається по своїй орбіті.
Andes зможе виявити цю незначну зміну кольору світла. Хоча зіркове світло, по суті, «біле», атоми в зовнішній області зірки поглинають хвилі певної довжини, коли світло виходить і виглядають темнішими в спектрах.
Університет Геріота-Ватта зараз тестує розробку лазерної системи, відомої як частотний гребінець, яка дозволить Andes досягти такої надзвичайної точності. Подібно до міліметрових позначок на лінійці, лазер відкалібрує спектрограф Andes, забезпечуючи спектр світла, структурований у вигляді тисяч розподілених довжин хвиль.
Ця шкала залишатиметься постійною протягом десятиліть і дозволить зменшити похибки вимірювань, які виникають через зміни температури та тиску навколишнього середовища.
