Luneta wyciągnięta na osiemdziesiąt miliardów kilometrów. Słońce jako wielki kosmiczny teleskop?
Byłoby to „narzędzie” o skali nieporównanie większej niż wszystko, czym do tej pory dysponowaliśmy w astronomii. By zobrazować potęgę takiego obserwatorium specjaliści proponują porównanie do Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba lub innych znanych astronomicznych instrumentów. JWST, dzięki zwierciadłu o średnicy 6,5 metra, może osiągnąć rozdzielczość około jednej dziesiątej sekundy łuku, czyli sześćset razy lepszą niż ludzkie oko. Przy takiej rozdzielczości teleskop mógłby dostrzec drobne szczegóły powierzchni monety umieszczonej w odległości 40 km od niego lub wychwycić wzór szwów piłki nożnej znajdującej się w odległości 550 km. Teleskop Event Horizon, będący tak naprawdę siecią pojedynczych instrumentów rozproszonych po całym świecie, które dostarczyły nam obrazów dysków gazu otaczających gigantyczne czarne dziury (1), ma rozdzielczość 20 mikrosekund, co oznacza, iż mógłby dostrzec poma-rańczę na powierzchni Księżyca. Szacuje się, że wykorzystanie naszej gwiazdy w roli obserwatorium umożliwiłoby nam obserwację odległych miejsc we Wszechświecie z oszałamiającą rozdzielczością 10–10 sekundy łuku. To około miliona razy więcej niż daje Event Horizon.
przed pierwszym obrazem czarnej dziury.
Fot. https://commons.wikimedia.org/
Hen, daleko za Plutonem i Voyagerem 1
Zgodnie z ogólną teorią względności Einsteina, masywne obiekty, takie właśnie jak Słońce, zakrzywiają czasoprzestrzeń wokół siebie. Światło padające na powierzchnię Słońca zostaje odchylone i zmienia kierunek, skupiając się w punkcie centralnym, czyli ogniskowej. W znanych dotychczas zastosowaniach wykorzystywano okoliczności, w których światło z odległych galaktyk przechodziło w pobliżu gigantycznej gromady galaktyk, której masa przez grawitacyjne efekty powiększa obraz, pozwalając nam zobaczyć znacznie więcej, niż gdy patrzymy bez grawitacyjnej soczewki.
Nie ma wątpliwości, iż wykorzystanie słonecznej soczewki grawitacyjnej jako naturalnego teleskopu wiąże się z wyzwaniami. Punkt ogniskowej jest dla Słońca i zaginanych przez nie wiązek światła położony 542 dalej, niż wynosi odległość między Ziemią a Słońcem (ponad 81 mld km). To jedenaście razy więcej niż średnia odległość od Słońca do Plutona i trzy razy więcej niż odległość osiągnięta przez sondę Voyager 1, która wystartowała w 1977 roku i, według naszej wiedzy, jest ziemską konstrukcją, która jak do tej pory najbardziej oddaliła się od centrum Układu Słonecznego. Tak więc nie tylko musielibyśmy wysłać statek kosmiczny dalej niż cokolwiek wcześniej, ale musiałby on mieć wystarczającą ilość paliwa, aby zająć stałą orbitę i na niej pozostać. Są też inne problemy związane z odległością, które prowadzą do jednego wniosku, że na misję, podróż na miejsce i mapowanie nieba potrzeba by sporo czasu.
Plany wykorzystania soczewki słonecznej w astronomii sięgają lat 70. ubiegłego wieku. Jedną z najnowszych wersji tego pomysłu jest zaproponowana przez astronomów flotylla małych, lekkich statków, które wykorzystałyby żagle słoneczne do napędu Po dotarciu na miejsce zwolniłyby i skoordynowały swoje manewry, prowadząc obserwacje i przesyłając dane na Ziemię, gdzie wersje surowe byłyby przetwarzane.
Co otrzymalibyśmy dzięki takiemu superteleskopowi? Entuzjaści pomysłu twierdzą, że gdyby był on skierowany na przykład na Proximę b, najbliższą znaną egzoplanetę, zapewniłby widok o rozdzielczości jednego kilometra. Według pomysłodawców, obserwatorium takie jest w stanie dostarczyć znakomite obrazy szczegółowych cech powierzchni każdej egzoplanety w promieniu stu lat świetlnych.
Jeśli nie Słońce, to Księżyc
Mimo oszałamiających perspektyw, jeśli chodzi o postęp astronomii, nie wydaje się, by misja związana z powstaniem słonecznego obserwatorium została szybko zrealizowana. Być może szybciej powstanie jednak nieco bliższe obserwatorium księżycowe.
Jedną z misji (to niejedyny tego rodzaju projekt) jest planowane wysłanie radioteleskopu znanego jako Lunar Surface Electromagnetics Experiment-Night (LuSEE-Night), który według obecnych planów ma znaleźć się na powierzchni niewidocznej z Ziemi strony Księżyca w 2026 r. Po drugiej stronie Księżyca warunki są „ciche radiowo” i wolne od zakłóceń ze źródeł naziemnych, co pozwoliłoby czułym antenom radiowym wykryć promieniowanie pochodzące z okresu „wieków ciemnych” wczesnego Wszechświata, do 370 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu. Wreszcie, co nie mniej ważne, anteny radiowe mogłyby zbierać dane podczas księżycowych nocy (które trwają dwa tygodnie), kiedy nie byłoby zakłóceń z powodu fal radiowych ze Słońca.
Lunar Surface Electromagnetics Experiment-Night.
Fot. AI
Ponieważ w nadchodzących latach planowanych jest wiele innych misji na Księżyc, w tym powrót lotów załogowych, pojawiło się mnóstwo propozycji budowy księżycowych obserwatoriów, nie tylko radiowych. Chociaż umieszczenie tam instrumentarium astronomicznego ma wiele zalet w porównaniu z lokalizacjami na Ziemi, obiekty te będą również musiały stawić czoło poważnym wyzwaniom ze względu na ekstremalne warunki, np. różnice temperatur między dniem a nocą. W ciągu księżycowego dnia temperatury mogą sięgać nawet 120°C, by spadać do –173°C w nocy. Ponieważ druga strona Księżyca nigdy nie jest zwrócona w kierunku Ziemi, bezpośrednia komunikacja jest niemożliwa, co oznacza, że wszystkie dane muszą być przesyłane przez satelitę przekaźnikowego.
Mirosław Usidus
