Идея использовать планету как гигантскую гравитационную линзу звучит потрясающе. Мы помним, что согласно теории относительности любая масса в пространстве искривляет траекторию света, а значит тело, обладающее колоссальной гравитацией, может работать как увеличительное стекло и это не фантастика.
Расчёты показывают, что с помощью такого «телескопа» можно было бы добиться светового усиления в миллиарды раз и увидеть на далёких экзопланетах детали размером всего в километр даже на расстоянии сотен световых лет. Другое дело, что массы объекта должно хватать.
Но, как это обычно бывает, грандиозная идея упирается в суровые технические и физические ограничения. Может получиться, что или масса объекта будет недостаточна для полноценного линзирования, или объект будет обладать достаточной массой, но физически с ним работать будет не очень удобно. Впрочем, даже солидная масса не всегда достаточна.
Рассмотрим, например, Солнце. Его масса составляет около 99,86% от общей массы Солнечной системы. Это говорит и о том, что искажения там будут максимальными для близлежащих нам космических тел и это самая эффективная гравитационная линза. Но насколько реально ей воспользоваться?
Даже при немаленькой массе, Солнце отклоняет свет очень слабо. Чтобы два луча, прошедшие по разным краям солнечного диска, сошлись в фокусе, нужно удалиться примерно на 550 астрономических единиц (1 а.е. = расстояние от Земли до Солнца). Для сравнения: аппарат «Вояджер-1» за полвека полёта преодолел лишь около 160 а.е. То есть, чтобы выйти в зону фокуса, нужно отправить космический зонд в три раза дальше, чем летал человек до сих пор. Если коротко - чтобы попасть в фокус нужно улететь в другую галактику и это не очень удобно.
Даже если аппарат окажется на нужном расстоянии, свет от экзопланеты будет идти почти по краю самого Солнца и "утонет" в его яркости. Он будет почти неразличим на детекторе. Чтобы закрыть солнечный диск коронографом и фиксировать только свет изучаемого объекта, нужно будет отодвинуться ещё дальше — примерно на 650 а.е. или более. Солнечная корона куда тусклее, чем сам диск, но всё равно в миллионы раз ярче отражённого света далёкой планеты. Разглядеть столь слабый сигнал на фоне такого «шума» крайне сложно. В итоге задача почти нереальна для современного оборудования.
При этом солнечная гравитационная линза далека от совершенства. Она даёт сильные сферические аберрации. Теоретически их можно компенсировать математической обработкой, но это резко снижает качество данных.
И на этом ещё не всё. Солнце - не идеальный шар. Его масса распределена с отклонениями (квадрупольные и более сложные моменты), что создаёт дополнительные искажения наподобие астигматизма. Исправить это можно, но ценой ещё большего ухудшения соотношения сигнал/шум.
Впрочем, и данных на выходе не так много, чтобы легко их обработать. Свет от изучаемого объекта фокусируется в пятно шириной всего несколько километров. Аппарат должен попасть в эту зону и удерживаться в ней с метровой точностью — без опорных ориентиров вокруг, ведь вокруг только пустота. И это мы ещё опускаем тот факт, что вся система находится в непрерывном движении, а это сильно усложняет процесс измерения.
Технически некоторые ограничения можно было бы исключить, если где-то на обозримом расстоянии вращался на орбите какой-то неимоверный камень, соизмеримый по массе с Солнцем, но не имеющий собственного свечения и прочих особенностей. Но такого объекта у нас нет.
Сама солнечная гравитационная линза действительно могла бы превратить наше светило в грандиозный космический телескоп, открывающий детали на далеких мирах. Но на практике путь к такому эксперименту преграждают колоссальные расстояния, оптические искажения, навигационные трудности и яркость самого Солнца. Сегодня этот подход по сути невозможно использовать.
Тем не менее идея рассматривается научным сообществом вполне серьёзно.
Ещё больше интересного в моём Telegram!
Хочется помочь проекту? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️! Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями