Как самый большой в мире оптический телескоп может решить величайшие загадки науки

Астрономам предстоит задать некоторые из самых фундаментальных вопросов: от того, одни ли мы во Вселенной, до того, какова природа загадочной темной энергии и темной материи, составляющей большую часть Вселенной.

Сейчас большая группа астрономов со всего мира строит самый большой оптический телескоп в истории — Чрезвычайно Большой Телескоп (ELT)— в Чили. Как только строительство будет завершено в 2028 году, оно сможет дать ответы, которые изменят наши знания о Вселенной.

Благодаря главному зеркалу диаметром 39 метров ELT будет иметь самую большую и идеальную отражающую поверхность из когда-либо созданных. Его светосила превысит мощность всех других крупных телескопов вместе взятых, что позволит ему обнаруживать объекты в миллионы раз тусклее, чем человеческий глаз может видеть.

Есть несколько причин, по которым нам нужен такой телескоп. Его невероятная чувствительность позволит ему получить изображения некоторых из первых когда-либо сформировавшихся галактик, свет которых прошел 13 миллиардов лет, чтобы достичь телескопа. Наблюдения таких далеких объектов могут позволить нам уточнить наше понимание космологии и природы темной материи и темная энергия.

Чужая жизнь

ELT также может дать ответ на самый фундаментальный вопрос: одни ли мы во Вселенной? Ожидается, что ELT станет первым телескопом, который будет отслеживать экзопланеты, подобные Земле, — планеты, которые вращаются вокруг других звезд, но имеют такую ​​же массу, орбиту и близость к своему хозяину, что и Земля.

Занимая так называемую зону Златовласки, эти похожие на Землю планеты будут вращаться вокруг своей звезды на таком расстоянии, чтобы вода не кипела и не замерзала, обеспечивая условия для существования жизни.

Разрешение камеры ELT будет в шесть раз лучше, чем у камеры ELT. космического телескопа Джеймса Вебба, что позволяет ему делать самые четкие изображения экзопланет. Но какими бы захватывающими ни были эти фотографии, они не расскажут всей истории.

Чтобы узнать, существует ли жизнь на экзопланете, астрономы должны дополнить визуализацию спектроскопией. В то время как изображения раскрывают форму, размер и структуру, спектры говорят нам о скорости, температуре и даже химическом составе астрономических объектов.

ELT будет содержать не один, а четыре спектрографа — прибора, который рассеивает свет на составляющие его цвета, очень похоже на культовую призму на Pink Floyd. Темная сторона Луны обложка альбома.

Каждый из этих спектрографов размером с микроавтобус, тщательно контролируемый для обеспечения устойчивости, лежит в основе всех ключевых научных исследований ELT. Для гигантских экзопланет Инструмент Гармони будут анализировать свет, прошедший через их атмосферу, в поисках признаков воды, кислорода, метана, углекислого газа и других газов, указывающих на существование жизни.

Чтобы обнаружить гораздо меньшие экзопланеты, похожие на Землю, более специализированные Андский инструмент будут необходимы. Стоимостью около 35 миллионов евро Анды смогут обнаруживать крошечные изменения в длине волны света.

Благодаря предыдущим спутниковым миссиям астрономы уже имеют хорошее представление о том, где искать в небе экзопланеты. Действительно, было обнаружено несколько тысяч подтвержденных или «кандидатных» экзопланет с помощью «транзитный метод». Здесь космический телескоп смотрит на участок неба, содержащий тысячи звезд, и ищет крошечные периодические провалы в их интенсивности, вызванные тем, что вращающаяся планета проходит перед своей звездой.

Но Анды будут использовать другой метод для охоты на другие Земли. Когда экзопланета вращается вокруг своей родительской звезды, его гравитация притягивает звезду, заставляя ее раскачиваться. Это движение невероятно мало; Орбита Земли заставляет Солнце колебаться со скоростью всего 10 сантиметров в секунду — скорость ходьбы черепахи.

Точно так же, как звук сирены скорой помощи увеличивается и уменьшается по мере того, как она движется к нам и от нас, длина волны света, наблюдаемая от колеблющейся звезды, увеличивается и уменьшается по мере того, как планета движется по своей орбите.

Примечательно, что Анды смогут обнаружить это незначительное изменение цвета света. Звездный свет, хотя он по сути и непрерывен («белый») от ультрафиолетового до инфракрасного, содержит полосы, в которых атомы во внешней области звезды поглощают волны определенной длины по мере выхода света, выглядя темными в спектрах.

Небольшие сдвиги в положениях этих элементов — около 1/10,000 2.0 пикселя на сенсоре Andes — могут через месяцы и годы выявить периодические колебания. В конечном итоге это может помочь нам найти Землю XNUMX.

В Университете Хериот-Ватт моя команда тестирует разработка лазерной системы известный как частотная гребенка, которая позволит Андам достичь такой исключительной точности. Подобно миллиметровым делениям на линейке, лазер будет калибровать спектрограф Анд, предоставляя спектр света, структурированный в виде тысяч регулярно расположенных длин волн.

Эта шкала будет оставаться постоянной на протяжении десятилетий, уменьшая ошибки измерений, возникающие из-за изменений температуры и давления в окружающей среде.

Учитывая, что стоимость строительства ELT оценивается в 1.45 миллиарда евро, некоторые ставят под сомнение ценность проекта. Но значение астрономии охватывает тысячелетия и выходит за рамки культур и национальных границ. Только заглянув далеко за пределы нашей Солнечной системы, мы сможем получить представление о том, что происходит за пределами здесь и сейчас.

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.

Изображение Фото: ЭСО/Л. Кальсада / Википедия

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://singularityhub.com/2023/11/08/how-the-worlds-biggest-optical-telescope-could-crack-some-of-the-greatest-puzzles-in-science/