Նոր հետազոտությունն առաջարկում է հեղափոխական մոտեցում Երկրին նման էկզոմոլորակների որոնման համար՝ աստղադիտակի ավանդական կլոր հայելու փոխարեն օգտագործել ուղղանկյուն հայելի: Նման դիզայնը կարող է վճռորոշ դեր խաղալ Արևին նման աստղերի բնակելի գոտում Երկրին նման մոլորակների հայտնաբերման գործում: Այս մասին նշվում է 2025 թվականի սեպտեմբերի 1-ին Frontiers in Astronomy and Space Sciences ամսագրում հրապարակված հոդվածում:

Ինչո՞ւ է անհրաժեշտ նոր աստղադիտակ

Կյանք պահպանելու ընդունակ Երկրին նման մոլորակների որոնումը ժամանակակից աստղագիտության հիմնական նպատակներից մեկն է: Ըստ ԱՄՆ-ի Գիտությունների ազգային ակադեմիայի՝ նոր տիեզերական աստղադիտակը, որը կարող է ուղղակիորեն լուսանկարել Երկրի չափի մոլորակները Արևին նման աստղերի բնակելի գոտում, առաջնահերթություն է աստղագիտության և աստղաֆիզիկայի տասնամյա վերանայման ցուցակում: Ենթադրվում է, որ նման աստղադիտակը պետք է ունենա առնվազն 8 մետր տրամագծով բացվածք՝ 1,5 մետրով ավելի, քան ներկայումս գործող ամենամեծ ուղեծրային աստղադիտակը՝ Ջեյմս Ուեբբը (JWST):

Այնուամենայնիվ, Ռենսելերի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի աստղաֆիզիկայի պրոֆեսոր Հայդի Նյուբերգն առաջարկում է այլընտրանք՝ 20 մետր x 1 մետր (65,6 x 3,3 ոտնաչափ) չափերով ուղղանկյուն հայելով աստղադիտակ, որն աշխատում է ինֆրակարմիր տիրույթում՝ մոտ 10 միկրոն ալիքի երկարությամբ, նույնը, որն օգտագործում է JWST-ն էկզոմոլորակների մթնոլորտներում ջրի գոլորշին հայտնաբերելու համար:

Ինչո՞ւ ինֆրակարմիր տիրույթ և ջրի գոլորշի

Ջրի գոլորշին մոլորակի պոտենցիալ բնակելիության կարևոր ցուցիչ է, քանի որ այն վկայում է հեղուկ ջրի հնարավոր առկայության մասին: JWST-ի MIRI (միջին ինֆրակարմիր գործիք) սարքն արդեն հաստատել է ջրի գոլորշու առկայությունը տաք, զանգվածեղ էկզոմոլորակների մթնոլորտներում: 10 միկրոն ալիքի երկարությամբ (մոտավորապես մարդու մազի հաստությամբ) դիտարկումը լրացուցիչ առավելություն է տալիս. ինֆրակարմիր տիրույթում աստղի և մոլորակի միջև կոնտրաստն ավելի լավ է, քան տեսանելի լույսում: Եթե տեսանելի սպեկտրում մոլորակը միլիարդ անգամ ավելի խամրած է, քան իր աստղը, ապա 10 միկրոնում այն «ընդամենը» միլիոն անգամ ավելի խամրած է, ինչը նրա հայտնաբերումը դարձնում է ավելի իրատեսական:

Ավանդական աստղադիտակների խնդիրները

Արևին նման աստղի բնակելի գոտում գտնվող Երկրին նման մոլորակի ուղղակի դիտարկման համար, որը գտնվում է մոտ 30 լուսային տարի հեռավորության վրա, պահանջվում է մոտ 20 մետր բացվածքով աստղադիտակ՝ համաձայն Ռեյլիի չափանիշի (անկյունային լուծաչափ = ալիքի երկարություն բաժանված աստղադիտակի տրամագծի վրա, բազմապատկված 1,22-ով): Սակայն 20 մետր տրամագծով կլոր հայելի ստեղծելը ինժեներական և ֆինանսական մեծ մարտահրավեր է: Նման հայելին պետք է բազմիցս ծալվեր հրթիռով արձակման համար, ինչը բարդացնում է կառուցվածքը և կտրուկ բարձրացնում ծախսերը:

Մեկ այլ տարբերակ է բազմաթիվ փոքր աստղադիտակների օգտագործումը, որոնք միավորված են օպտիկական ինտերֆերոմետրի մեջ՝ մեծ հայելի ընդօրինակելու համար: Սակայն դա պահանջում է գերճշգրիտ հավասարեցում, ինչը ներկայումս տեխնոլոգիապես բարդ և թանկ է:

Ուղղանկյուն աստղադիտակ. պարզություն և արդյունավետություն

Նյուբերգի թիմն առաջարկում է օգտագործել 20 մետր x 1 մետր չափերով ուղղանկյուն հայելի: Նման աստղադիտակը.

  • Ունի ավելի փոքր հավաքող մակերես (20 մ²)՝ համեմատած JWST-ի հետ (25,4 մ²), ինչը նվազեցնում է ծախսերը:
  • Արդյունավետ օգտագործում է ամբողջ մակերեսը մոլորակի դիտարկման համար՝ հայելու երկար կողմը ուղղելով դեպի էկզոմոլորակի գտնվելու վայրը՝ աստղի նկատմամբ:
  • Կարող է պտտվել՝ հարմարվելու մոլորակի և աստղի տարբեր կողմնորոշումներին:

Այս կառուցվածքն ավելի պարզ և էժան է, քան հսկայական կլոր աստղադիտակը կամ ինտերֆերոմետրը, բայց միևնույն ժամանակ ապահովում է Երկրին նման մոլորակների հայտնաբերման համար անհրաժեշտ լուծաչափ:

Հայտնագործությունների ներուժ

Մեր Արեգակնային համակարգից 32,6 լուսային տարի (10 պարսեկ) շառավղով կա 69 Արևին նման աստղ (K, G և F սպեկտրային դասեր) և մոտ 300 սառը M տիպի աստղեր (կարմիր գաճաճներ): Ուղղանկյուն աստղադիտակը կարող է ուսումնասիրել այդ համակարգերը և, Նյուբերգի գնահատմամբ, երեք տարվա ընթացքում հայտնաբերել մոտ 30 Երկրին նման մոլորակներ՝ ենթադրելով, որ միջինում յուրաքանչյուր Արևին նման աստղ ունի մեկ նման մոլորակ:

«Մենք ցույց ենք տալիս, որ այս դիզայնը սկզբունքորեն կարող է երեք տարուց էլ քիչ ժամանակում հայտնաբերել 30 լուսային տարուց պակաս հեռավորության վրա գտնվող Արևին նման աստղերի շուրջ պտտվող բոլոր Երկրին նման մոլորակների կեսը», - գրում է Նյուբերգը:

Հակիրճ…

Ուղղանկյուն աստղադիտակը կարող է դառնալ Երկիր 2.0-ի՝ կյանք պահպանելու ընդունակ մոլորակների որոնման բանալին: Նրա նորարարական դիզայնը համատեղում է համեմատաբար պարզությունը, տնտեսողությունը և բարձր արդյունավետությունը՝ թույլ տալով դիտարկումներ կատարել ինֆրակարմիր տիրույթում 10 միկրոն ալիքի երկարությամբ, որտեղ ավելի հեշտ է հայտնաբերել էկզոմոլորակների մթնոլորտներում ջրի գոլորշին: Ի տարբերություն ծանրակշիռ կլոր հայելիների կամ բարդ ինտերֆերոմետրերի, ուղղանկյուն աստղադիտակն առաջարկում է գործնական լուծում տիեզերական աստղադիտարանների հաջորդ սերնդի համար: Եթե այս նախագիծը իրականացվի, այն կարող է արմատապես արագացնել բնակելի աշխարհների որոնումը՝ մեզ ավելի մոտեցնելով այն հարցի պատասխանին՝ արդյո՞ք մենք միայնակ ենք Տիեզերքում: