Sedan 1992 har astronomer upptäckt mer än 5 000 planeter som kretsar kring stjärnor. Men när astronomer upptäcker en ny exoplanet lär vi oss inte mycket om den: vi upptäcker att den finns och några funktioner som om det är en gasplanet eller ej, dess storlek men mer är det oftast inte
För att kringgå de fysiska begränsningarna hos dagens teleskop har astrofysiker vid Stanford University arbetat med en ny konceptuell bildteknik som skulle vara 1000 gånger mer exakt än den starkaste bildteknik som finns för närvarande. Genom att dra nytta av gravitationens förvrängningseffekt på rymdtiden så kallad gravitational lensing (något jag visat exempel på i denna blogg några gånger då man kunnat se en enskild stjärna och dess planet i en galax utanför vintergatan, (min anm. se en bra förklaring här av NASA på en naturlig sådan)
Med denna
metod kan forskare potentiellt manipulera detta fenomen för att skapa
avbildning som är mycket mer avancerad än någon som finns idag.
I en artikel publicerad den 2 maj i The
Astrophysical Journal beskriver forskarnaen möjlighet att manipulera solens
gravitationslinsning för syftet att se planeter utanför vårt solsystem. Genom att
placera ett teleskop i linje med solen och exoplaneten kan forskare använda
solens gravitationsfält för att förstora ljuset från exoplaneten när den
passerar. I motsats till ett förstoringsglas som har en krökt yta som böjer
ljus har en gravitationslins en krökt rymdtid som möjliggör avbildning av
långt borta liggande föremål.
Men det var inte förrän 2020 som bildtekniken
utforskades i detalj för att observera planeter. Slava Turyshev från California
Institute of Technology's Jet Propulsion Laboratory beskrev då en teknik för hur ett
rymdplacerat teleskop kunde användas för att skanna runt ljusstrålarna
från en planet och rekonstruera en tydlig bild, men tekniken skulle kräva
mycket bränsle och tid.
Med utgångspunkt i Turyshevs arbete utarbetade Alexander
Madurowicz, doktorand vid KIPAC, en ny metod som kan rekonstruera en planets
yta från en enda bild tagen direkt på dess sol. Genom att fånga ljusglorian runt
solen som bildas kan algoritmen Madurowicz designade förvränga
ljuset från ringen genom att vända böjningen från gravitationslinsen, vilket för
ringen runt en planet.
Madurowicz demonstrerade sitt arbete genom att
använda bilder av den roterande jorden tagna av satelliten DSCOVR som finns
mellan jorden och solen. Sedan använde han en datormodell för att se hur jorden
skulle se ut när han tittade genom den vridande effekten från solens
gravitation. Genom att tillämpa sin algoritm på observationerna kunde
Madurowicz återställa bilderna av jorden och visa att hans beräkningar var
korrekta.
För att fånga en exoplanetbild genom solens
gravitationslins måste ett teleskop placeras minst 14 gånger längre bort från
solen än Pluto finns vilket innebär förbi kanten av vårt solsystem längre ut än
människor någonsin har placerat en rymdfarkost. Men avståndet är en liten
bråkdel av ljusåren mellan solen och en exoplanet.
"Genom att böja ljuset som böjs av solens gravitation kan en
bild skapas långt bortom ett vanligt teleskops möjligheter", säger
Madurowicz. "Så den vetenskapliga potentialen är ett outnyttjat område eftersom det öppnar en ny observationsförmåga." säger Madurowicz och Macintosh.
Men som de säger det kommer att ta minst 50 år innan denna teknik kan användas.
För att detta ska kunna göras behövs snabbare rymdfarkoster eftersom de med nuvarande
teknik kan ta 100 år att resa dit instrumentet ska placeras.
Med hjälp av solsegel eller solen som en
gravitationell slangbella kan tiden dock teoretiskt kunna bli så kort som 20
till 40 år. Trots tidslinjens osäkerhet drivs möjligheten och förhoppningen
över att kunna se om vissa exoplaneter har kontinenter eller hav, enligt
Macintosh. Närvaron av något av detta är en stark indikator på att det kan
finnas liv på en exoplanet.
Hur
jorden skulle se ut rekonstruerad från ljusringen runt solen, projicerad av
solens gravitationslins. | Bild Alexander Madurowicz och Stanford University
