우리는 이제 태양계를 넘어 5,000 개 이상의 외계 행성을 알고 있습니다. 그러나 우리 가이 세상 각각에 대해 정말로 이해하는 것은 거의 아무것도 아닙니다. 그들 대부분은 그들이 궤도를 돌리는 별 앞에서 건너 갈 때 그들의 그림자에서 간접적으로 만 보였다. 연구자들이 실제로 사진을 찍을 수 있었던 소수의 사람들, 즉 행성 자체에서 나오는 빛을 사용하여 직접 이미지를 직접 이미지를 찍었습니다. 현재 가장 좋은 망원경으로도 단색 점보다 더 많은 것을 보여줍니다. 그리고 지금까지 직접 이미지화 된 세계는 가장 밝고 가장 크고 지구와 같은 지구와 같은 외계 행성 중 하나입니다.
멀리 미래는 다른 문제 일 수 있습니다. 먼 외계 행성의 그림, 특히 지구처럼 작고 바위가 많은 그림이 얼마나 상세 할 수 있습니까? 대답은 언젠가 천문학 자들이 외계인 별을 공전하는 외딴 지구와 같은 세계에서 대륙, 구름, 바다, 얼음 뚜껑, 심지어 식생을 드러내는 이미지를 얻을 수 있다는 것입니다.
.문제는이 작업을위한 가장 강력한 망원경을 정확히 구축 할 수 없다는 것입니다. 대신 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론의 신조를 사용하여 태양을 별 크기의 돋보기로 변형시키기 위해 그것은 존재로 이루어져야합니다. Albert Einstein의 주요 통찰력 - 중력은 시공간의 곡률로 이해 될 수 있다는 점에서 별과 다른 거대한 물체가 배경 물체에서 빛을 뒤틀고 증폭시키는 자연스러운 "중력 렌즈"역할을하는 것을 의미합니다.
.천문학 자들은 오늘날 일상적으로 은하와 은하계 클러스터를 중력 렌즈로 사용하지만, 우리의 태양 에이 기술을 사용한다는 전망은 너무 많은 도전을 제기하여 연구원이 거의 진지하게 받아 들였습니다. 특히,이 접근법은 주어진 대상의 렌즈 증폭 된 빛이 초점을 맞추는 시점에서 기존의 망원경 (예 :허블과 같은 것)을 정확하게 위치시켜야합니다. 태양의 경우, 그 초점은 태양계의 극한 외곽에서 발견됩니다.
스탠포드 대학교 (Stanford University)의 천문학 자들 (Astanford University)의 새로운 연구에 따르면, 우리의 태양을 우주 망원경으로 사용하여 외계 행성을 영상화하는 여전히 힘든 일을 위해 단순화하는 지름길이 존재할 수 있습니다. 천체 물리학 저널 에 발표 된이 연구 , 천문학 자들은 결국 이벤트 호라이즌 망원경보다 1,000 배 더 큰 해상도로 외계 행성 이미징을 달성 할 수 있다고 제안합니다. 스탠포드 천체 물리학자인 브루스 맥킨토시 (Bruce Macintosh)는“이를 실제로 방문하지 않은 최종 게임을 공동 저술 한 스탠포드 천체 물리학 자 브루스 맥킨토시는“이것을 외계 행성을 연구하는 과정의 궁극적 인 최종 게임으로 생각하는 것은 단지 깔끔한 일이다.
Macintosh의 공동 저자이자 대학원생 인 Alex Madurowicz는 먼저 지구의 실제 위성 이미지를 컴퓨터 모델로 공급하여 우리의 세계가 별의 중력 렌즈를 통해 멀리서 볼 때 어떻게 보이는지를 줄였습니다. 대부분의 상황에서 결과 이미지는 렌즈 스타 주변의 행성의 가벼운 커브에 의해 생성 된 왜곡 된 원형 도말 인 "아인슈타인 링"이 될 것입니다. NASA Jet Propulsion Laboratory의 Slava Turyshev가 다른 연구원의 초기 연구는 이러한 왜곡을 교정하려면 태양계 가장자리의 초점 영역 내에서 가벼운 수집 기존 망원경을 체계적으로 움직여야한다는 것을 보여주었습니다. 지구의 뒤틀린 프로젝션에 대한 픽셀 바이 픽셀 스캔은 800 억 킬로미터 이상 떨어진 지구에서 안무가 수천 시간이 걸리고 막대한 양의 연료를 소비 할 수 있습니다.
그러나 Madurowicz와 Macintosh는 태양이 완벽하게 구형보다는 약간 직사각형이라는 점을 감안할 때이 가혹한 미적분학이 변할 수 있음을 깨달았습니다. 그 사소한 세부 사항은 대상 외계 행성이 국소 지역 망원경에서 볼 수있는 태양의 적도와 완벽하게 정렬되면 제품은 아인슈타인 링이 아니라 태양 주변의 행성의 비대칭 사본입니다. Madurowicz는이 비대칭이 악용되면 대상 외계 행성의 미분식 이미지를 재구성하는 스캐닝 프로세스를 제거 할 수 있음을 발견했습니다. "[망원경]을 이미지 내부에서 움직일 필요가 없습니다."라고 그는 말합니다. "한 자리에 머물 수 있습니다."
이 최신 연구의 일부가 아닌 Turyshev는 처음으로 설명한 스캔 과정이 실제로 제거 될 수 있다는 회의적입니다. 그는 Macintosh와 Madurowicz가 제안한 이미지 재건을위한 이상적인 기술은 우리의 태양의 밝기와 코로나로 알려진 외부 대기에서 발생하는 가능한 간섭을 극복해야 할 것이라고 말했다. "태양이 어두워지면 좋을까요?" Turyshev는 말한다. 그러나 물론 그것은 아니며, 최고의 장비조차도 망원경으로 흘러 들어가는 것을 완전히 차단할 수 없었습니다. "그들의 논문은 훌륭하지만 이론입니다."덧붙였다.
스캐닝 프로세스를 제거 할 수 있더라도 고려해야 할 다른 제한 사항도 있습니다. 태양 중력 렌즈를 대상으로하는 각 외계 행성은 아마도 태양계의 외부 한계로 보내지고 작동하는 자체 전용 허블과 같은 우주 망원경이 필요할 것입니다. 예를 들어, 이러한 전망대가 원래 대상에서 10도 떨어진 두 번째 외계 행성을 이미지화하려면 태양 주위의 위치를 140 억 킬로미터 이상으로 바꿔야합니다. Madurowicz는“태양 중력 렌즈를 사용하려면 망원경, 태양 및 지구를 매우 정확하게 정렬해야합니다. 한 번에 한 번 이상의 행성을 이미지화 할 수있는 단일 망원경이나 한 번에 몇 가지 흥미로운 세계를 가진 1 개의 별 시스템이있을 수있는 방법이 없습니다.
이러한 제한은 파리 천문대의 천문학자인 Jean Schneider가 태양 중력 렌즈에 대한 다른, 아마도 더 실용적인 대안 인 Hypertelescope를 주시하는 이유입니다. 이 광범위한 개념은 하나의 어느 것보다 더 큰 가상 망원경을 만들기 위해 형성중인 많은 미터 규모의 거울의 우주 차량을 사용하여 외계 행성의 표면 특징을 감지하는 것을 구상합니다. Schneider는 잠재적 외계 식생의 직접적인 이미지에 동의하며“소중한”것이며 다른 알려진 원격 관찰 방법을 통해 사용할 수없는 통찰력을 제공 할 것입니다.
.NASA Goddard Space Flight Center의 천체 물리학자인 아키 로버지 (Aki Roberge)는 천문학 자들은“지구 크기뿐만 아니라 바다, 대기, 대기 및 생물권이있는 지구와 같은 세상이 전혀 없는지조차 알지 못한다고 지적했다. 그리고 직접 이미징은 실제로 알아내는 유일한 방법 인 것 같습니다.
National Academies of Sciences, Engineering 및 Medicine 's Report 천문학 및 천체 물리학의 경로에서 권장되는 전망대 Astro2020 Decadal Survey로 알려진 2020 년대의 경우 Roberge와 그녀의 동료들에게 필요한 답변을 제공 할 최상의 단기 희망을 제공 할 수 있습니다. 설문 조사는 미국 천문학을 안내하는 한 번에 한 번의 로드맵 역할을합니다. 그리고 최신 로드맵을 토핑하는 것은 6 미터 이상의 거울이있는 우주 망원경의 개념으로, 2040 년대 초반에 출시 될 예정인 광학, 적외선 및 자외선을 모으기 위해 조정 된 "슈퍼 허블"입니다.
.Astro2020의 권장 사항에 따르면, 이러한 망원경의 핵심 기능 중 하나는 환경 조건에 대한 더 나은 추측을하기 위해 대기를 연구하는 주요 목표를 가진 다양한 외계 행성을 직접 영상화하는 것입니다. 그곳에서 천문학 자들은 우리가 알고있는 바와 같이 화학적 필수품이나 생명의 부산물 (수, 유기 화합물, 유리 산소 등)이 대상 세계에 존재하는지 여부를 결정할 수 있습니다. 이 제안 된 망원경에 의해 이미지화 될 수있는 퍼지 얼룩은 생명을 보유 할 수있는 외계 행성의 잠재력을 진정으로 아는 최초의 작은 단계 일 수 있습니다. 대부분의 천문학 자들은 그러한 임무 후에야 우리는 하이퍼 텔레 스코프를 구축하거나 태양 중력 렌즈를 이용하여 상세한 표면 이미지를 얻는 거대한 도약을 만들 수 있다고 말합니다. “우리는 2040 년대로가는 길을 가지고 있습니다. 그 후, 그것은 와일드 웨스트입니다.”라고 Roberge는 말합니다.
태양 중력 렌즈의 먼 특성에도 불구하고 Turyshev, Macintosh 및 Madurowicz는 한 가지 마음이 있습니다. 그 가능성에 대한 생각은 가치가 있습니다. 이미 태양 광 돛 및 기타 비 전통적인 추진 기술의 발전은 태양계의 가장 바깥쪽으로 필요한 여정을 신속하게 할 가능성을 제공합니다. 도전은 여전히 어려워 지지만, 우리의 스타를 궁극적 인 망원경으로 사용하는 것은 지금 의심하는 사람보다 현실에 더 가깝습니다. 접근 방식의 이론적이고 실용적인 한계를 예상함으로써, 마침내 우리의 손아귀 안에있을 때, 그 질문은“우리가 할 수 있습니까?”일 필요는 없을 것입니까? 그러나 오히려“우리는 어떤 행성을 이미지해야합니까?”
