У нас есть невероятно мощные телескопы, которые дали нам захватывающие виды космоса и позволили нам заглянуть в ранние дни Вселенной. Эти обсерватории, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST), являются удивительными подвигами инженерной мысли, которые потребовали миллиардов долларов и десятилетий работы.
Но что, если бы мы могли получить доступ к еще лучшему телескопу, который уже существует? Это был бы не типичный телескоп. Он даже не имел бы линзы. Но это был бы самый мощный телескоп, который мы когда-либо строили.
Этот телескоп будет использовать само солнце.
Чтобы получить некоторое представление о том, насколько мощным может быть телескоп, работающий на солнце, рассмотрим JWST. С зеркалом диаметром 6,5 метра JWST способен достичь разрешения около одной десятой угловой секунды, что примерно в 600 раз лучше, чем у человеческого глаза. При таком разрешении телескоп мог бы увидеть детали на монете, расположенной на расстоянии 40 километров от него, или уловить рисунок на футбольном мяче, находящемся на расстоянии 550 км.
Другим примером является Event Horizon Telescope, который на самом деле представляет собой сеть отдельных инструментов, разбросанных по всему миру. Тщательно координируя свои элементы, телескоп дал нам впечатляющие изображения газовых дисков, окружающих гигантские черные дыры . Чтобы добиться этого, ему удалось добиться впечатляющего разрешения в 20 микросекунд дуги. При таком разрешении телескоп мог бы разглядеть апельсин, сидящий на поверхности Луны .
Но что, если мы хотим стать еще больше? Больший телескоп потребует либо гигантских тарелок, либо сетей антенн, летающих через Солнечную систему , и то и другое потребует огромных скачков в наших технологических возможностях.
К счастью, уже существует гигантский телескоп, расположенный прямо в центре Солнечной системы: на Солнце.
Хотя солнце может и не выглядеть как традиционная линза или зеркало, у него большая масса. А в общей теории относительности Эйнштейна массивные объекты искривляют пространство -время вокруг себя. Любой свет, который касается поверхности солнца, отклоняется и, вместо того чтобы продолжать движение по прямой, направляется к фокусной точке вместе со всем другим светом, который касается солнца в то же самое время.
Астрономы уже используют этот эффект, называемый гравитационным линзированием , для изучения самых далеких галактик во Вселенной . Когда свет от этих галактик проходит вблизи гигантского скопления галактик, масса этого скопления усиливает и увеличивает фоновое изображение, позволяя нам видеть гораздо дальше, чем мы могли бы обычно.
«Солнечная гравитационная линза» приводит к почти невероятно высокому разрешению. Это как если бы у нас было зеркало телескопа шириной с целое солнце. Инструмент, расположенный в правильной фокусной точке, мог бы использовать гравитационное искривление гравитации солнца, чтобы позволить нам наблюдать далекую вселенную с ошеломляющим разрешением 10^-10 угловых секунд. Это примерно в миллион раз мощнее, чем у Event Horizon Telescope.
Конечно, существуют проблемы с использованием солнечной гравитационной линзы в качестве естественного телескопа. Фокусная точка всего этого преломления света находится в 542 раза дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем. Это в 11 раз больше расстояния до Плутона и в три раза больше расстояния, достигнутого самым дальним космическим аппаратом человечества, Вояджером-1 , который был запущен в 1977 году.
Так что нам не только придется отправить космический корабль дальше, чем когда-либо, но и у него должно быть достаточно топлива, чтобы оставаться там и двигаться. Изображения, созданные солнечной гравитационной линзой, будут разбросаны по десяткам километров пространства , поэтому космическому кораблю придется сканировать все поле, чтобы создать полное мозаичное изображение.
Планы по использованию солнечной линзы восходят к 1970-м годам. Совсем недавно астрономы предложили разработать флот небольших, легких кубсатов, которые развернули бы солнечные паруса для ускорения их до 542 а.е. Оказавшись там, они бы замедлились и координировали свои маневры, создавая изображение и отправляя данные обратно на Землю для обработки.
Хотя это может показаться нелепым, концепция не так уж далека от реальности. И что мы получим с таким супертелескопом? Если бы он был нацелен на Проксиму b, ближайшую известную экзопланету, например, он бы обеспечил разрешение в 1 километр. Учитывая, что планы преемников JWST предполагают достижение возможностей получения изображений экзопланет, где вся планета помещается в горстке пикселей, солнечная гравитационная линза посрамляет эти идеи; она способна предоставить изысканный портрет подробных особенностей поверхности любой экзопланеты в радиусе 100 световых лет, не говоря уже обо всех других астрономических наблюдениях, которые она могла бы провести.
Сказать, что это будет лучше любого известного телескопа, — это ничего не сказать. Это будет лучше любого телескопа, который мы могли бы построить в любом возможном будущем в течение следующих нескольких сотен лет. Телескоп уже существует — нам просто нужно поместить камеру в правильное положение.
