Γιγάντια σκιάστρα της αστροφεγγιάς θα μπορούσαν να μας αποκαλύψουν πιθανή ζωή σε άλλους πλανήτες

Πηγή: Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, 4 Ιουλίου 2006

Τα διαστημικά τηλεσκόπια με σκοπό να παρατηρήσουν τους απόμακρους πλανήτες πρέπει να είναι μεν ισχυρά, αλλά χρειάζονται επίσης και κάποια μέθοδο ώστε να αποκλείεται το φως από το γονικό τους άστρο, που σκεπάζει με το φως του κάθε πιο αμυδρό αντικείμενο που είναι γύρω του. Αναπτύχθηκε λοιπόν ένα σχέδιο από τον Webster Cash του πανεπιστημίου του Κολοράντο (στο Μπόλντερ) για την χρήση μιας μεγάλης διαστημικής ασπίδας στο σχήμα μιας τεράστιας μαργαρίτας, για να εμποδίσει το φως από το αστέρι να μας αποκαλύψει τους τυχόν πλανήτες του. Ένα διαστημικό τηλεσκόπιο που θα βρίσκεται στη σκιά του, χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά, θα ήταν σε θέση τότε να δει πολύ εξασθενημένα αντικείμενα, όπως πλανήτες, γύρω από το αστέρι. 

Δεξιά: Ένα κατάλληλα τοποθετημένο σκίαστρο μπορεί να ρίξει μια βαθιά σκιά πάνω σε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο επιτρέποντας έτσι στο στο φως των πλανητών να περάσει ανεμπόδιστο.

Μια γιγαντιαία, σε σχήμα μαργαρίτας, διαστημική ασπίδα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να εμποδίσει να φαίνεται το ενοχλητικό φως ενός άστρου, με σκοπό να επιτρέψει στους αστρονόμους να χρησιμοποιήσουν ένα τροχιακό τηλεσκόπιο για να δει πλανήτες σαν τη Γη σε άλλα ηλιακά συστήματα, σύμφωνα με επιστήμονες από το πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Boulder.

Το λεπτό πλαστικό "σκιάστρο" θα επέτρεπε σε ένα τηλεσκόπιο να βρίσκεται χιλιάδες μίλια πίσω από αυτό, για να δει το φως από απόμακρους πλανήτες χωρίς να εμποδίζεται από το φως από τα αστέρια γύρω από τα οποία στρέφονται, όπως εξήγησε ο καθηγητής Webster Cash. Οι ερευνητές θα μπορούσαν έπειτα να προσδιορίσουν τα πλανητικά χαρακτηριστικά γνωρίσματα, όπως τους τυχόν ωκεανούς, τις ηπείρους, τα καλύμματα του πάγου και τα νέφη του. Θα μπορούσαν δε και να ανιχνεύσουν ακόμη και τις βιουπογραφές, όπως το μεθάνιο, το οξυγόνο και το νερό εάν βέβαια υπάρχουν, είπε ο ίδιος.

"Νομίζουμε ότι είναι μια καλή ιδέα, ειδικά επειδή μπορεί να χτιστεί σήμερα με την υπάρχουσα τεχνολογία", λέει  ο Cash. "Θα είμαστε τότε σε θέση να μελετήσουμε πλανήτες σαν τη γη δεκάδες τρισεκατομμύρια μίλια μακριά και να αναλύσουμε χημικά τις ατμόσφαιρές τους για τυχόν σημάδια της ζωής."

Μια εργασία για το θέμα αυτό δημοσιεύτηκε στο Nature από τον Cash. Η εργασία περιλαμβάνει τις μαθηματικές λύσεις στα οπτικά προβλήματα της ιδέας, όπως την κάμψη και τη σκέδαση του φωτός μεταξύ του εύκαμπτου, διαμέτρου 45 μέτρων, αστρικού σκιάστρου και του διαστημικού τηλεσκοπίου, που θα απείχαν στο διάστημα κατά προσέγγιση 25.000 χιλιόμετρα.

Οι επιστήμονες θα έστελναν το τηλεσκόπιο και το αστρικό σκίαστρο μαζί σε μια τροχιά κατά προσέγγιση 1,7 εκατομμύρια χιλιόμετρα από τη γη, ενώ το σκίαστρο με τη βοήθεια μικρών πυραύλων θα μπορούσε να αλλάξει θέση ώστε να είναι σε ευθεία γραμμή με τα κοντινά άστρα, που πιθανόν να είχαν πλανήτες, αναφέρει ο ίδιος επιστήμονας. Οι προωθητές του θα άνοιγαν περιοδικά για να κρατήσουν σταθερό το σκίαστρο κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων των πλανητών, οι οποίοι θα εμφανίζονταν ως φωτεινά σημεία.

Το σκίαστρο σε σχήμα μαργαρίτας θα έχει μέγεθος ίσο με το μισό ενός γηπέδου

Τα δύο αντικείμενα θα μπουν σε τροχιά σε μια θέση γνωστή ως σημείο Lagrange. Σε αυτή τη θέση η επίδραση της βαρύτητας δημιουργεί μια σταθερή τροχιά με την ίδια περίοδο περιστροφής με του πλανήτη μας, γεγονός που θα επιτρέπει στο ζευγάρι να ακολουθεί τις μετακινήσεις της Γης. Για να αναζητήσουν έναν πλανήτη, οι αστρονόμοι θα επιλέγουν ένα άστρο ως στόχο και θα μετακινούν το σκίαστρο μπροστά από το τηλεσκόπιο χρησιμοποιώντας προωθητές. Όταν τα δυο αντικείμενα θα ευθυγραμμίζονται, το σκίαστρο θα εμποδίζει το υπερβολικό φως που εκπέμπεται από το αστέρι, δίνοντας στους αστρονόμους τη μεγαλύτερη πιθανότητα να εντοπίσουν οποιοδήποτε μικρό πλανήτη που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από αυτό.

Η νέα ιδέα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να χαρτογραφήσει τα πλανητικά συστήματα γύρω από τα απόμακρα αστέρια και να ανιχνεύσει πλανήτες τόσο μικρά όσο και το γήινο φεγγάρι, λέει ο Cash. Τα τελευταία χρόνια, περισσότεροι από 175 πλανήτες έχουν ανακαλυφθεί που είναι σε τροχιά γύρω από άλλα αστέρια.

Μια τέτοια εξωτερική συσκευή για να κόβει το φως των αστεριών αυτού του είδους θα ήταν απλούστερη και φτηνότερη από μια εναλλακτική λύση, δηλαδή διαστημικά τηλεσκόπια σε τροχιά με στεμματογράφο, το οποίο κάνει το ίδιο πράγμα με το σκιάστρο, αλλά βρίσκεται μέσα στο τηλεσκόπιο.

Το σχέδιο του Cash λέγεται New Worlds Observer και τον περασμένο Οκτώβριο χρηματοδοτήθηκε με $400.000 από το Ίδρυμα για τις Προηγμένες Ιδέες της NASA αφού είχε επιλεγεί αρχικά το 2004. Η ομάδα περιλαμβάνει ερευνητές από το πανεπιστήμιο του Princeton, το κέντρο διαστημικής πτήσης Goddard της NASA, το το Ίδρυμα Carnegie στην Ουάσιγκτον και άλλους.

Η ίδια ομάδα επίσης έχει υποβάλει μια πρόταση 400 εκατομμυρίων δολαρίων με το Πρόγραμμα Ανακαλύψεων της NASA για να προωθηθεί ένα αυτόνομο σκίαστρο αστρικού φωτός για να εργαστεί σε συντονισμό με το ισχυρό Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb. Το James Webb Space Telescope είναι ένα υπέρυθρο παρατηρητήριο που θα πετάξει το 2013 και θεωρείται το διάδοχο διαστημικό τηλεσκόπιο του Hubble.

Συνεργαζόμενος με ένα τέτοιο σκίαστρο διαμέτρου 50 μέτρων, ο διάδοχος του τηλεσκοπίου Χαμπλ θα μπορεί να εντοπίζει πλανήτες μικρούς όσο η Σελήνη, σε αποστάσεις έως και 30 ετών φωτός.

Άλλες εναλλακτικές προτάσεις για την φωτογράφηση των απόμακρων πλανητών περιλαμβάνουν την εμπόδιση του αστρικού φωτός με ένα περίπλοκο μηχανισμό που θα μετατοπίζει τα κάτοπτρα, λέει ο Marc Kuchner του Διαστημικού Κέντρου Πτήσης Goddard για τους Εξωπλανήτες της NASA. "Αντίθετα, η ιδέα αυτή είναι μια πολύ καθαρή και απλή οπτική σκέψη, και μπορεί να είναι η πιο ελπιδοφόρος ιδέα σχετικά με το πώς μπορούμε να πάρουμε κατευθείαν την εικόνα μιας άλλης γης", συμπεραίνει ο Kuchner, επίσης ένα μέλος της επιστημονικής ομάδας του New Worlds Observer.

"Για πάνω από ένα αιώνα, οι συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας έχουν σκεφτεί την παρουσία πλανητών σαν τη γη γύρω από κοντινά αστέρια", γράφει ο Cash στο Nature. "Εάν υπάρχουν πραγματικά, η χρήση ενός τέτοιου οργάνου θα μπορούσε να τους βρει μέσα στην επόμενη δεκαετία."

Μια ακόμη και πιο προηγμένη έκδοση του New Worlds Imager είναι να περιλαμβάνει ένα δακτύλιο τηλεσκοπίων τοποθετημένων στο φεγγάρι κάτω από έναν στόλο τέτοιων σκιάστρων σε τροχιά, που θα επέτρεπε στους επιστήμονες να φωτογραφίσουν πραγματικά απόμακρους σαν τη γη πλανήτες, σκέφτεται ο Cash. "Η επιδίωξη για την χαρτογράφηση νέων πλανητών είναι κάτι που φαίνεται να χτυπά βαθιά στην ανθρώπινη ψυχή."