먼 세계를 엿볼 수 있는 새로운 방법은 우리에게 외계행성을 처음으로 실제로 볼 수 있는 기회를 줄 수 있습니다.

우리 태양계 밖의 행성은 일종의 지루한 것들입니다. 너무 지루해서, 우리는 부모 별의 눈부심 속에서 반사 광선의 산란을 선별해야만 직접 볼 수 있습니다. 그렇더라도, 우리가 관리할 수 있는 최선은 그것을 찾기 위해 찔러보는 것입니다.

이 먼 세계의 복잡한 세부 사항을 드러내기에 충분한 빛을 모으려면 우리가 만들 수 있는 것보다 훨씬 더 큰 렌즈가 필요합니다. 하나는 땅보다 넓습니다. 보다 넓은 목성사실.

다행히도 우주 크기의 렌즈는 이미 존재합니다. 질량이 공간 구조를 관통하는 방식 덕분에 태양과 같은 무거운 물체는 우주 규모의 망원경 역할을 할 수 있습니다.

단순한 이론이 아닙니다. 소위 중력 렌즈는 한 세기 전에 처음으로 시연되었으며 그 이후로 우리가 우주에서 볼 수 있는 범위의 한계를 뛰어넘는 데 사용되었습니다.

그러나 우리 별의 질량을 사용하여 외계행성 표면의 색상과 패턴의 미묘한 변화를 밝히는 것은 완전히 다른 이야기입니다.

2020년에 Caltech의 물리학자인 Slava Torichev는 행성 주위의 빛의 구부러짐을 일종의 이미지로 분석할 수 있는 기술을 제안했습니다.

이를 달성하려면 현재 기술의 재료, 연료 및 속도의 한계를 뛰어넘는 광대한 공간 영역을 커버할 수 있는 우주선이 필요합니다.

Torichev의 아이디어로 시작하여 미국 스탠포드 대학의 두 물리학자는 외계행성의 희미한 빛을 의미 있는 이미지에 집중시키는 방법으로 공간에서 태양의 왜곡된 질량을 이용하는 새로운 방법을 제안했습니다.

그들의 방법은 대신 허블 크기의 우주 천문대를 우리 태양계의 얼어붙은 외부 땅으로 보내는 데 의존하지만, 태양 주위의 고리를 따라 흐르는 빛을 선명한 이미지로 짜는 알고리즘은 단 한 번의 빛만 있으면 됩니다.

아이디어를 테스트하기 위해 연구원들은 지구 궤도의 기상 위성 데이터를 사용하여 아인슈타인 고리로 알려진 밝은 색 깔때기 경로로 시뮬레이션했습니다. 그들의 알고리즘은 왜곡된 이미지를 성공적으로 디코딩하여 우리가 집이라고 부르는 명확하게 인식할 수 있는(다소 단편화되었지만) 세계를 재창조했습니다.

태양을 사용하여 볼 때 지구는 어떻게 생겼습니까? (Madurovic et al., ABJ, 2022)

이론적으로 이 프로세스는 현대 기술을 사용하여 기대할 수 있는 것보다 1,000배 더 정확한 멀리 있는 물체의 이미지를 생성할 수 있습니다.

“우리는 우리 태양계의 행성을 촬영할 수 있는 사진만큼 좋은 다른 별 주위를 도는 행성의 사진을 찍고 싶습니다.” 물리학자 브루스 매킨토시(Bruce Macintosh)는 다음과 같이 말합니다..

“이 기술을 통해 우리는 아폴로 8호의 지구 이미지와 같은 효과를 가진 100광년 떨어진 행성의 이미지를 찍을 수 있기를 희망합니다.”

1990년대 초 최초의 외계행성이 발견된 이후로 천문학자들은 우리은하(아마도 더 멀리)에서 별을 도는 5,000개 이상의 행성의 흔적을 발견했습니다.

그러나 이러한 징후는 어둠 속에서 발자국 소리를 듣는 것과 같습니다. 우리는 행성이 얼마나 크며 얼마나 빨리 움직일 수 있는지 추론할 수 있습니다. 우리는 대기의 구성과 온도에 대해 몇 가지 세부 사항을 흘릴 수 있습니다.

나머지는 우리 태양계를 구성하는 행성의 특성에서 영감을 받은 우리의 상상에 달려 있습니다.

그러나 구름, 바다, 광물 매장지, 심지어 외계행성의 틈새와 산의 특징을 해석하면 외계 생물학의 가능성을 포함하여 우주 전체의 지질학적 특징의 공통점에 대해 많은 것을 알 수 있습니다.

“다른 행성의 사진을 찍으면 그것을 볼 수 있고 숲인 녹색 샘플과 바다인 파란색 패치를 볼 수 있습니다. 그러나 생명이 없다고 말하기는 어려울 것입니다.” 매킨토시는 말한다.

이 특정 기술을 사용하는 데 있어 가장 큰 장애물은 그러한 관측소에 필요한 여행입니다.

현재 보이저 1호 탐사선은 인간이 외부 태양계의 차가운 어둠 속으로 모험을 떠나기 위해 만든 것 중 가장 먼 곳입니다. 1977년에 발사된 이래로 무려 230억 킬로미터(145억 마일)를 여행했습니다. 이것은 지구와 태양 사이의 간격의 156배입니다.

태양을 렌즈로 사용하는 외계행성 정탐망원경이 필요한 목적지는 기록적인 거리의 4배 이상이며, 현재의 모든 경험을 활용하려면 최소 100년이 걸릴 것입니다.

물론 장거리 우주 여행을 위한 혁신적인 솔루션은 우리를 그곳에 더 빨리 데려다 줄 수 있습니다. 즉, 외계행성을 감시하기 위한 우주 망원경이 태양 아래서 하루를 보냈을 가능성이 있습니다.

이 연구는 천체물리학 저널.