Новое исследование предлагает революционный подход к поиску землеподобных экзопланет: вместо традиционного круглого зеркала телескопа использовать прямоугольное. Такой дизайн может стать решающим фактором в обнаружении планет, подобных Земле, в обитаемой зоне звёзд, подобных Солнцу. Об этом говорится в статье, опубликованной 1 сентября 2025 года в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences.

Зачем нужен новый телескоп?

Поиск землеподобных планет, способных поддерживать жизнь, — одна из главных целей современной астрономии. Согласно Национальной академии наук США, новый космический телескоп, способный напрямую фотографировать планеты размером с Землю в обитаемой зоне звёзд, подобных Солнцу, занимает первое место в списке приоритетов десятилетнего обзора астрономии и астрофизики. Предполагается, что такой телескоп должен иметь апертуру не менее 8 метров — на 1,5 метра больше, чем у крупнейшего действующего орбитального телескопа, Джеймса Уэбба (JWST).

Однако профессор астрофизики из Политехнического института Ренсселера Хайди Ньюберг предлагает альтернативу: телескоп с прямоугольным зеркалом размером 20 метров на 1 метр (65,6 на 3,3 фута), работающий в инфракрасном диапазоне на длине волны около 10 микрон — той же, что использует JWST для обнаружения водяного пара в атмосферах экзопланет.

Почему инфракрасный диапазон и водяной пар?

Водяной пар — ключевой индикатор потенциальной обитаемости планеты, так как он свидетельствует о возможном наличии жидкой воды. Инструмент MIRI (среднеинфракрасный прибор) телескопа JWST уже подтвердил присутствие водяного пара в атмосферах горячих массивных экзопланет. Наблюдение на длине волны 10 микрон (примерно толщина человеческого волоса) даёт дополнительное преимущество: в инфракрасном диапазоне контраст между звездой и планетой лучше, чем в видимом свете. Если в видимом спектре планета в миллиард раз тусклее своей звезды, то на 10 микронах она «всего» в миллион раз тусклее, что делает её обнаружение более реальным.

Проблемы традиционных телескопов

Для прямого наблюдения землеподобной планеты в обитаемой зоне звезды, расположенной на расстоянии около 30 световых лет, требуется телескоп с апертурой около 20 метров, согласно критерию Рэлея (угловое разрешение = длина волны, делённая на диаметр телескопа, умноженная на 1,22). Однако создание круглого зеркала диаметром 20 метров — это инженерный и финансовый вызов. Такое зеркало пришлось бы многократно складывать для запуска на ракете, что усложняет конструкцию и резко увеличивает стоимость.

Другой вариант — использовать множество небольших телескопов, объединённых в оптический интерферометр, который имитирует большое зеркало. Но это требует сверхточного выравнивания, что пока технологически сложно и дорого.

Прямоугольный телескоп: простота и эффективность

Команда Ньюберг предлагает использовать прямоугольное зеркало размером 20 метров на 1 метр. Такой телескоп:

  • Имеет меньшую площадь собирающей поверхности (20 м²) по сравнению с JWST (25,4 м²), что снижает стоимость.
  • Эффективно использует всю площадь для наблюдения планеты, ориентируя длинную сторону зеркала в направлении расположения экзопланеты относительно звезды.
  • Может поворачиваться, чтобы адаптироваться к разным ориентациям планеты и звезды.

Эта конструкция проще и дешевле, чем огромный круглый телескоп или интерферометр, но при этом обеспечивает необходимое разрешение для обнаружения землеподобных планет.

Потенциал для открытий

В радиусе 32,6 световых лет (10 парсек) от нашей Солнечной системы находится 69 звёзд, подобных Солнцу (спектральные классы K, G и F), а также около 300 холодных звёзд типа M (красные карлики). Прямоугольный телескоп мог бы исследовать эти системы и, по оценкам Ньюберг, обнаружить около 30 землеподобных планет за три года, если предположить, что в среднем одна такая планета есть у каждой звезды, подобной Солнцу.

«Мы показываем, что этот дизайн в принципе способен найти половину всех существующих землеподобных планет, вращающихся вокруг звёзд, подобных Солнцу, в пределах 30 световых лет менее чем за три года», — пишет Ньюберг.

Вкратце…

Прямоугольный телескоп может стать ключом к поиску Земли 2.0 — планет, способных поддерживать жизнь. Его инновационный дизайн сочетает относительную простоту, экономичность и высокую эффективность, позволяя наблюдать в инфракрасном диапазоне на длине волны 10 микрон, где легче обнаружить водяной пар в атмосферах экзопланет. В отличие от громоздких круглых зеркал или сложных интерферометров, прямоугольный телескоп предлагает практичное решение для следующего поколения космических обсерваторий. Если этот проект будет реализован, он может радикально ускорить поиск обитаемых миров, приблизив нас к ответу на вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?