«Многопольный гипертелескоп, в принципе, мог бы сделать очень подробное изображение звезды, возможно, также показывая ее планеты и даже детали поверхности планет», – сказал Антуан Лабейри, почетный профессор College de France и Observatoire de Лазурный берег, который первым изобрел дизайн гипертелескопа. "Это может позволить увидеть планеты за пределами нашей солнечной системы с достаточной детализацией, чтобы спектроскопию можно было использовать для поиска свидетельств фотосинтетической жизни."
В журнале Оптического общества (OSA) Optics Letters, Лабейри и группа исследователей из нескольких учреждений сообщают о результатах оптического моделирования, которые подтверждают, что их многопольная конструкция может существенно расширить охват узкого поля зрения гипертелескопов, разработанных на сегодняшний день.
Делаем зеркало больше
В больших оптических телескопах используется вогнутое зеркало для фокусировки света от небесных источников.
Хотя большие зеркала могут давать более детальные изображения из-за их меньшего дифракционного рассеяния светового луча, существует предел того, насколько большими могут быть эти зеркала. Гипертелескопы предназначены для преодоления этого ограничения размера за счет использования больших массивов зеркал, которые могут быть широко разнесены друг от друга.
Ранее исследователи экспериментировали с относительно небольшими прототипами гипертелескопов, а полноразмерная версия в настоящее время строится во французских Альпах. В новой работе исследователи использовали компьютерные модели для создания конструкции, которая предоставила бы гипертелескопам гораздо большее поле зрения.
Этот проект может быть реализован на Земле, в кратере Луны или даже в очень большом масштабе в космосе.
Например, для создания гипертелескопа в космосе потребуется большая флотилия маленьких зеркал, разнесенных так, чтобы образовать очень большое вогнутое зеркало. Большое зеркало фокусирует свет от звезды или другого небесного объекта на отдельный космический корабль с камерой и другими необходимыми оптическими компонентами.
«Многопольный дизайн – довольно скромное дополнение к оптической системе гипертелескопа, но должно значительно расширить его возможности», – сказал Лабейри. "Окончательная версия, развернутая в космосе, могла бы иметь диаметр в десятки раз больше, чем Земля, и могла бы использоваться для выявления деталей чрезвычайно маленьких объектов, таких как пульсар в Крабовидном теле, нейтронная звезда, размер которой, как полагают, составляет всего 20 километров."
Расширение обзора
Гипертелескопы используют так называемое уплотнение зрачка, чтобы сконцентрировать сбор света для формирования изображений с высоким разрешением. Однако этот процесс сильно ограничивает поле зрения для гипертелескопов, предотвращая формирование изображений диффузных или крупных объектов, таких как шаровое звездное скопление, экзопланетная система или галактика.
Исследователи разработали микрооптическую систему, которую можно использовать с фокусной камерой гипертелескопа для одновременной генерации отдельных изображений каждого интересующего поля. Для звездных скоплений это позволяет одновременно получать отдельные изображения каждой из тысяч звезд.
Предлагаемую многопольную конструкцию можно рассматривать как инструмент, состоящий из нескольких независимых гипертелескопов, каждый с оптической осью, наклоненной по-разному, что дает ему уникальное поле изображения. Эти независимые телескопы фокусируют соседние изображения на датчике одной камеры.
Исследователи использовали программное обеспечение для оптического моделирования для моделирования различных реализаций многопольного гипертелескопа. Все они дали точные результаты, которые подтвердили возможность многополевых наблюдений.
Включение многопольного добавления в прототипы гипертелескопов потребует разработки новых компонентов, в том числе компонентов адаптивной оптики для исправления остаточных оптических недостатков внеосевой конструкции. Исследователи также продолжают разрабатывать методы выравнивания и программное обеспечение для управления, чтобы новую камеру можно было использовать с прототипом в Альпах.
Они также разработали аналогичный дизайн для лунной версии.