Sluneční gravitační čočka by mohla odhalit nevídané detaily bílých trpaslíků a černých děr

Sluneční gravitační čočka (SGL) by mohla v budoucnu nabídnout revoluční pohled na vzdálené vesmírné objekty, jako jsou bílí trpaslíci a černé díry.

Sluneční gravitační čočka (SGL) by mohla v budoucnu nabídnout revoluční pohled na vzdálené vesmírné objekty, jako jsou bílí trpaslíci a černé díry. Nová studie doktora Slavy Turysheva, zveřejněná na serveru arXiv, zdůrazňuje často přehlížený potenciál SGL pro zobrazování jiných cílů než jen exoplanet, na které se dosud vývoj zaměřoval.

SGL využívá princip obecné relativity, kdy hmota Slunce ohýbá a zesiluje světlo. Kosmická loď umístěná přibližně 550 astronomických jednotek (AU) od Slunce by mohla tento čočkový efekt využít jako obří lupu, což by umožnilo rekonstruovat megapixelové snímky exoplanet podobných Zemi, vzdálených desítky světelných let. Hlavní výzvou u exoplanet je však nedostatek fotonů, kdy i takto výkonný teleskop by musel dlouho sledovat exoplanetu, aby shromáždil dostatek signálu, který by překonal šum způsobený sluneční korónou.

Pro objekty, které samy vyzařují světlo, by tento problém odpadl. U těchto cílů se výpočty zaměřují na navigaci podél ohniskové čáry, dynamický rozsah detektoru a odstranění záře koróny. Doktor Turyshev podrobně prozkoumal matematické modely pro tři obzvláště zajímavé případy.

Zaprvé, mapování povrchu magnetického bílého trpaslíka. Tyto vyhaslé hvězdy jsou neuvěřitelně jasné, ale fyzicky malé, zhruba o velikosti Země. V současné době dokážeme měřit detaily na jejich povrchu pouze s přesností na mikroobloukové vteřiny. Podle Turysheva by SGL dokázala zmapovat povrch bílého trpaslíka vzdáleného 10 parseků s přesností na nanoobloukové vteřiny. To by poprvé umožnilo pozorovat rysy, jako jsou teplotní rozdíly a skalní úlomky v akrečním disku.

Druhým příkladem je supermasivní černá díra M87*, kterou poprvé zachytil Event Horizon Telescope (EHT). I když šlo o historický úspěch, původní snímek EHT měl rozlišení v řádu desítek mikroobloukových vteřin. Turyshev ukazuje, že SGL by mohla toto rozlišení zlepšit na 0,66 mikroobloukové vteřiny na pixel, což představuje zlepšení o několik řádů.

SGL by také mohla pomoci při studiu protoplanetárních disků, kde probíhá mnoho aktivit. Pokus o skenování celého protoplanetárního disku o velikosti 100 AU by byl pro SGL neproveditelný, jelikož teleskop by se musel fyzicky pohybovat podél ohniskové čáry, aby zmapoval obrazy. SGL by však byla ideální pro zaměření se na konkrétní části disku, které jsou obzvláště zajímavé, například oblasti, kde se aktivně tvoří planety.

Hlavní obtíž při výběru cíle pro SGL spočívá v tom, že se musí pohybovat podél ohniskové čáry (nikoli roviny), aby získala přesný obraz objektu. Například posun pohledu o jediný stupeň ve vzdálenosti 650 AU by vyžadoval přesun kosmické lodi na větší vzdálenost, než je vzdálenost Země od Saturnu. Jakákoli taková cesta by s existujícími pohonnými systémy trvala roky, ne-li desetiletí, a to pouze pro změnu cíle na obloze o jeden stupeň. Dokud tedy nebudeme mít lepší pohonný systém a nepřekonáme nespočet dalších technických překážek, SGL zůstane snem. S každou novou studií a každoročním technologickým pokrokem se však k tomuto snu přibližujeme. Tato studie se tak pěkně zařazuje do této nadějné cesty a poskytuje další důvody, proč je takový výkonný teleskop hodný dalšího úsilí.