Heu vist mai arcs i anells febles en imatges astronòmiques preses pel telescopi espacial Hubble i altres observatoris? Aquestes característiques inusuals són causades per una peculiaritat de la natura anomenada lents gravitacionals, que es produeix quan la llum d’un objecte llunyà és distorsionada per un objecte massiu més proper al llarg de la mateixa línia de visió. Aquesta distorsió crea efectivament una lent gegant que augmenta la font de llum de fons, permetent als astrònoms observar objectes incrustats dins d’aquests arcs i anells creats per lents que, d’altra manera, estarien massa lluny i massa tènues per veure’ls.

Un grup d’investigadors està treballant en plans per construir una nau espacial que pugui aplicar aquesta peculiaritat utilitzant el nostre Sol com a lent gravitatòria. El seu objectiu és veure exoplanetes llunyans orbitant altres estrelles i imaginar un exoplaneta semblant a la Terra, veient-lo amb un detall exquisit.

Imatge del Hubble d’una galàxia vermella lluminosa (LRG) que distorsiona gravitatòriament la llum d’una galàxia blava molt més llunyana, una tècnica coneguda com a lents gravitacionals. Crèdits: ESA/Hubble i NASA

Slava Turyshev, físic del Jet Propulsion Laboratory de la NASA ha liderat la investigació sobre aquest concepte proposat, anomenat Solar Gravity Lens (SGL). La idea seria enviar una nau espacial a la ubicació exacta on podria utilitzar la regió focal del nostre propi Sol per doblegar la llum d’un exoplaneta, ampliant-la en una imatge gegantina.

“Utilitzar la lent gravitatòria solar és similar a utilitzar una lent convencional amb un diàmetre igual al del Sol, que és d’1,4 milions de km”, em va dir Turyshev. “La física és allà, ara només cal esbrinar l’enginyeria”.

Turyshev i altres investigadors diuen que podrien imaginar un exoplaneta de la mida de la Terra fins a 100 anys llum de distància, detectant característiques superficials de fins a 10 quilòmetres de diàmetre.

Turyshev va dir que l’arquitectura de la nau espacial encara s’està estudiant i debatent, però en comptes d’utilitzar una única nau espacial gran com la Voyager o la Cassini, el concepte SGL podria dependre d’una flota de satèl·lits més petits que utilitzarien veles solars per a la propulsió. Un pla de vol intrigant per a SGL és utilitzar la ajuda de la gravetat del Sol per assolir velocitats on només trigarien 25 anys a viatjar 60.000 milions de quilometres fins a la destinació del punt focal a l’espai interestel·lar.

Si la idea sona fantàstica, el programa de conceptes avançats innovadors (NIAC) de la NASA, que finança investigacions sobre idees visionàries que podrien transformar futures missions amb conceptes innovadors, creu que el concepte SGL és sòlid. El 2020, el projecte Solar Gravity Lens va ser l’únic destinatari del finançament de la Fase III del NIAC per valor de 2 milions de dòlars, i és una de les poques idees que es finançaran per a les tres fases del suport del NIAC. Les fases I i II van permetre a l’equip demostrar la viabilitat del concepte bàsic i després inventar una nova arquitectura de missió, i la Fase III ha aportat més investigació i desenvolupament sobre com funcionaria i funcionaria el telescopi.

En un article publicat l’abril de 2022, Turyshev i el seu company Viktor Toth mostren que una missió d’imatge d’exoplanetes és un repte però factible, utilitzant tecnologies que ja estan disponibles o en desenvolupament actiu.

El document més recent de l’equip publicat el juny de 2022 parla de la possibilitat de reutilitzar les veles solars un cop hagin realitzat les seves tasques de propulsió i utilitzar-les com a ombres estel·lars.

Un dels reptes més significatius d’utilitzar la lent gravitatòria solar per a la imatge d’objectius llunyans i febles és el fet que qualsevol llum d’aquests objectius apareix en forma d’anell d’Einstein a la part superior de la brillant corona solar. Per a un objectiu com un exoplaneta semblant a la Terra, malgrat la significativa amplificació de la llum del SGL, la corona solar continua sent més brillant que l’anell d’Einstein de l’objectiu en diversos ordres de magnitud.

Concepte d’observació d’una exo-Terra a 30 parsecs mitjançant el SGL, utilitzant un petit telescopi de 40 cm a la part mitjana o infraroja tèrmica de l’espectre juntament amb un parasol extern per bloquejar el Sol. Esquerra: la imatge d’origen amb una resolució de 128 × 128 píxels; Centre: la imatge borrosa projectada per l’SGL en un pla d’imatge. Dreta: imatge després de la deconvolució. Aquest concepte seria capaç de proporcionar imatges resoltes espacialment o espectralment d’alta qualitat en una àmplia gamma de longituds d’ona. Crèdit: Turyshev et al.

L’ombra de les estrelles funcionaria millor que un coronògraf intern per bloquejar aquesta llum. A més, permetria utilitzar un telescopi amb una obertura més petita. El document diu que, de manera força notable, fins i tot un telescopi d’obertura de 40 centímetres és suficient per recuperar una imatge resolta i de bona qualitat d’una exo-Terra fins a 30 parsecs de la Terra.

“Veiem que, juntament amb l’ombra estel·lar externa, es pot utilitzar obertures més aviat petites i estendre l’ample de banda d’observació a l’infraroig mitjà”, va explicar Turyshev. “Les observacions d’infraroig mitjà són especialment interessants, ja que els planetes s’auto-il·luminen a aquestes longituds d’ona, produint un senyal fort, mentre que hi ha molt menys soroll de la corona solar. Aquesta part de l’espectre conté nombroses característiques d’interès per a l’exobiologia i la detecció de biosignatures”.

Turyshev va anomenar aquest desenvolupament “molt significatiu” i ofereix una gran motivació per estudiar l’ús de les ombres estel·lars navegables, i especialment, les veles solars reutilitzades com a ombres estel·lars, com a components essencials de futures missions SGL.

Entre els entusiastes de l’espai, sempre hi ha hagut molta discussió sobre els primers passos de la humanitat fora del Sistema Solar. El concepte SGL podria proporcionar aquest punt perquè múltiples esforços tecnològics s’uneixin realment per fer-ho possible.

“Crec que estem a l’inici d’un període apassionant on s’estan reunint múltiples esforços a la indústria espacial”, va dir, “com ara un accés més econòmic a l’espai, petites naus espacials resistents i capacitats distribuïdes on ara els costos són pràctics per portar, ciència apassionant. Per tant, dins de la vida de la generació actual, tenim l’oportunitat de preguntar i potser respondre la pregunta que ens hem fet durant almenys 5.000 anys, “estem sols?” Estem en el punt on les tecnologies existeixen, i el repte és com fer ús d’aquesta tecnologia, accelerar-ne el desenvolupament, justificar els passos per provar aquesta tecnologia i després posar-la realment en pràctica.“

Comparteix la publicació: