Astronomové dosud objevili více než pět tisíc planet mimo naši sluneční soustavu. Velkou otázkou ale zůstává to, zda se na některé z nich nachází život. Ke zjištění odpovědi budou ovšem vědci potřebovat mnohem silnější dalekohledy, než jaké aktuálně existují. Na vývoji jednoho takového zařízení nyní pracuje vědecký tým Arizonské univerzity. Kosmická observatoř Nautilus by mohla být schopná zachytit výrazně více světla než dalekohled Jamese Webba, který je největším vesmírným teleskopem, jaký byl kdy postaven.
Téměř všechny vesmírné dalekohledy, včetně Hubbleova a Webbova teleskopu, shromažďují světlo pomocí zrcadel. Novinka navržená americkými vědci má ale nahradit velká a těžká zrcadla tenkými čočkami, které jsou mnohem lehčí, levnější a snazší je i jejich výroba. Díky tomu by bylo možné na oběžnou dráhu vypustit větší množství těchto zařízení, čímž by vznikla velmi výkonná síť dalekohledů.
Čočka se speciálním vzorem
Hledání nové technologie, jež by dokázala poskytnout vyšší kvalitu snímků oproti současným teleskopům, začalo už v roce 2016.
„Po diskuzích s dalšími odborníky jsme si uvědomili, že výstavbě silnějších dalekohledů brání hlavně naše omezená schopnost vytvářet větší zrcadla a dostat je na oběžnou dráhu. Abychom to vyřešili, několik z nás přišlo s myšlenkou revize staré technologie difrakčních čoček,“ řekl pro The Conversation jeden z vedoucích studie, Daniel Apai.
První difrakční čočky vynalezl francouzský vědec Augustin-Jean Fresnel v roce 1819 a dnes se používají především v malých zařízeních, jako jsou třeba fotoaparáty či náhlavní soupravy virtuální reality. Tenké a jednoduché čočky trápí hlavně rozmazaný a neostrý obraz, takže se dosud nikdy nepoužily v astronomických observatořích. Pokud by však bylo možné zlepšit jejich čirost, umožnilo by to výrobu mnohem levnějších, lehčích a větších kosmických dalekohledů.
Vědci z Arizonské univerzity tedy vyvinuli nový typ difrakční čočky, který vyžadoval, aby se do čirého skla nebo plastu naleptal komplexní vzor mnoha drobných drážek. Právě díky tomuto specifickému tvaru lze příchozí světlo zaostřit na jediný bod nacházející se za čočkou, což vytváří velmi kvalitní obraz. Protože zaostření zajišťuje zmíněná povrchová textura čočky, je možné ji velmi snadno zvětšit, a to i při zachování malé tloušťky a nízké hmotnosti.
Stokrát lepší než Webbův teleskop
Arizonský tým se domnívá, že s pomocí nové technologie je možné vytvořit čočku o průměru 8,5 metru, jež by měla tloušťku jen půl centimetru. „Objektiv spolu s další podpůrnou strukturou nového dalekohledu by mohl vážit zhruba 500 kilogramů. To je asi třikrát lehčí než zařízení podobné velikosti, které by fungovalo na principu Webbova teleskopu,“ vyzdvihl Apai.
Difrakční čočky mají ještě další výhody. Oproti klasickým zrcadlům je jejich výroba mnohem snazší a rychlejší. Dalekohledy založené na čočkách navíc dobře fungují i tehdy, když nejsou dokonale zarovnány, což výrazně usnadňuje jejich sestavení a také veškeré potřebné pohyby ve vesmíru. Protože je tedy Nautilus lehký a relativně levný, bylo by možné jich na oběžnou dráhu vyslat hned několik desítek. I v současnosti totiž vědci nevyužívají pouze jediný dalekohled, ale celé „souhvězdí“ 35 teleskopů.
Pokud by se skutečně podařilo dostat do kosmu větší množství těchto zařízení, představovalo by to revoluci v celém vesmírném výzkumu. Každý jednotlivý Nautilus je totiž schopný zachytit opravdu velké množství světla, při jejich vzájemném propojení by pak účinnost mohla být dokonce stokrát vyšší než u Webbova teleskopu. S takto silným dalekohledem by mohli astronomové prohledat stovky exoplanet a zjistit, zda se na nich nacházejí atmosférické plyny, které mohou naznačovat existenci mimozemského života.
Kosmická observatoř Nautilus si na své spuštění ještě bude muset počkat, arizonští vědci už ale dosáhli významného pokroku.
„Všechny technologické aspekty zařízení zatím fungovaly na prototypech v malém měřítku. Nyní se tedy zaměříme na výrobu čočky o průměru jeden metr, již následně pošleme na okraj vesmíru s pomocí speciálně upraveného balonu. Díky tomu budeme připraveni navrhnout revoluční kosmický dalekohled pro NASA, který by nám mohl výrazně pomoci při cestě k prozkoumání známek života na stovkách planet,“ uzavřel Apai.
