Menemukan planet seperti bumi hampir tidak mungkin karena bintang menenggelamkannya dalam kecerahan. Desain teleskop konvensional gagal, tetapi teleskop inframerah persegi panjang yang diusulkan dapat menyelesaikannya. Ini mungkin mengungkapkan lusinan dunia yang menjanjikan dalam waktu 30 tahun, membuka jalan untuk melihat tanda-tanda kehidupan.
Asal -usul Peran Kehidupan dan Air
Bumi adalah satu -satunya tempat yang kita ketahui tentang kehidupan yang menampung, dan setiap makhluk hidup di sini tergantung pada air cair untuk memberi daya reaksi kimia yang penting. Organisme sederhana dan bersel tunggal telah ada selama hampir selama planet itu sendiri, tetapi butuh sekitar tiga miliar tahun sebelum organisme multiseluler yang lebih kompleks berkembang. Manusia, sebagai perbandingan, hanya ada untuk sebagian kecil dari sejarah Bumi-kurang dari seperseribu seusia.
Garis waktu ini menunjukkan bahwa kehidupan dapat muncul cukup sering di planet -planet di mana air cair hadir, tetapi makhluk cerdas yang mampu mengeksplorasi kosmos mungkin jauh lebih jarang. Jika kita berharap untuk menemukan kehidupan di luar bumi, kita mungkin perlu menjangkau secara langsung.
Batas perjalanan ruang angkasa dan target pencarian
Tantangannya adalah bahwa ruang sangat luas, dan hukum fisika mencegah kita bergerak atau berkomunikasi lebih cepat daripada kecepatan cahaya. Pembatasan itu berarti hanya bintang terdekat dengan matahari kita yang dapat dieksplorasi secara realistis dalam masa hidup manusia, bahkan dengan probe robot. Di antara mereka, kandidat terbaik adalah bintang yang sangat mirip dengan sinar matahari dan suhu kita. Bintang -bintang seperti itu hidup cukup lama dan tetap cukup stabil untuk memungkinkan kehidupan yang kompleks berkembang.
Saat ini, para astronom telah mengidentifikasi sekitar 60 bintang seperti matahari dalam jarak sekitar 30 tahun cahaya dari Bumi. Planet -planet yang mengelilingi bintang -bintang ini yang memiliki ukuran dan suhu yang serupa dengan tanah, di mana tanah padat dan air cair mungkin ada, dianggap sebagai tempat yang paling menjanjikan untuk dilihat.
Kecerahan bintang yang luar biasa
Mengamati seperti bumi Exoplanet Secara terpisah dari bintang itu mengorbit adalah tantangan utama. Bahkan dalam skenario terbaik, bintang ini sejuta kali lebih terang dari planet ini; Jika kedua benda itu kabur bersama, tidak ada harapan untuk mendeteksi planet ini.
Teori Optik mengatakan bahwa resolusi terbaik yang dapat didapatkan dalam gambar teleskop tergantung pada ukuran teleskop dan panjang gelombang cahaya yang diamati. Planet -planet dengan air cair memberikan paling banyak cahaya pada panjang gelombang sekitar 10 mikron (lebar rambut manusia yang tipis dan 20 kali panjang gelombang khas cahaya yang terlihat). Pada panjang gelombang ini, teleskop perlu mengumpulkan cahaya pada jarak setidaknya 20 meter untuk memiliki resolusi yang cukup untuk memisahkan bumi dari matahari pada jarak 30 tahun cahaya.
Selain itu, teleskop harus berada di ruang angkasa, karena melihat melalui atmosfer bumi akan terlalu kabur gambar. Namun, teleskop luar angkasa terbesar kami – James Webb Space Telescope (JWST) – berdiameter hanya 6,5 meter, dan teleskop itu sangat sulit diluncurkan.
Konsep dan tantangan teleskop alternatif
Karena menyebarkan teleskop ruang angkasa 20 meter tampaknya tidak terjangkau dengan teknologi saat ini, para ilmuwan telah mengeksplorasi beberapa pendekatan alternatif. Satu melibatkan meluncurkan banyak teleskop yang lebih kecil yang mempertahankan jarak yang sangat akurat di antara mereka, sehingga seluruh set bertindak sebagai satu teleskop dengan diameter besar. Tapi, mempertahankan posisi pesawat ruang angkasa yang diperlukan ketepatan (yang harus dikalibrasi dengan ukuran molekul tipikal) juga saat ini tidak layak.
Proposal lain menggunakan cahaya panjang gelombang yang lebih pendek, sehingga teleskop yang lebih kecil dapat digunakan. Namun, dalam cahaya yang terlihat, bintang seperti matahari lebih dari 10 miliar kali lebih terang dari bumi. Adalah di luar kemampuan kita saat ini untuk memblokir cahaya bintang yang cukup untuk dapat melihat planet ini dalam kasus ini, bahkan jika, pada prinsipnya, gambar memiliki resolusi yang cukup tinggi.
Satu ide untuk memblokir cahaya bintang melibatkan terbang pesawat ruang angkasa yang disebut ‘Starshade’ yaitu puluhan meter, pada jarak puluhan ribu mil di depan teleskop luar angkasa, sehingga persis menghalangi cahaya dari bintang sementara cahaya dari planet rekan tidak diblokir. Namun, rencana ini mensyaratkan bahwa dua pesawat ruang angkasa diluncurkan (teleskop dan starshade). Selain itu, mengarahkan teleskop ke bintang yang berbeda akan mensyaratkan menggerakkan ribuan mil, menggunakan bahan bakar dalam jumlah besar.
Desain baru yang berani: teleskop persegi panjang
Dalam makalah kami, kami mengusulkan alternatif yang lebih layak. Kami menunjukkan bahwa dimungkinkan untuk menemukan planet-planet terdekat, seperti bumi yang mengorbit bintang-bintang seperti matahari dengan teleskop yang memiliki ukuran yang sama dengan JWST, yang beroperasi pada panjang gelombang inframerah (10 mikron) yang sama dengan JWST, dengan cermin yang merupakan persegi panjang satu dengan 20 meter, bukannya dengan diameter lingkaran 6,5 meter.
Dengan cermin bentuk dan ukuran ini, kita dapat memisahkan bintang dari exoplanet ke arah cermin teleskop panjangnya 20 meter. Untuk menemukan exoplanet pada posisi apa pun di sekitar bintang, cermin dapat diputar sehingga sumbu panjangnya terkadang selaras dengan bintang dan planet. Kami menunjukkan bahwa desain ini pada prinsipnya dapat menemukan setengah dari semua planet seperti bumi yang ada yang mengorbit bintang-bintang seperti sinar matahari dalam waktu 30 tahun dalam waktu kurang dari tiga tahun. Sementara desain kami akan membutuhkan rekayasa lebih lanjut dan optimalisasi sebelum kemampuannya terjamin, tidak ada persyaratan yang jelas yang membutuhkan pengembangan teknologi yang intens, seperti halnya ide -ide terkemuka lainnya.
Menuju Bumi 2.0: Pencarian Kehidupan
Jika ada sekitar satu planet seperti bumi yang mengorbit rata-rata bintang seperti matahari, maka kita akan menemukan sekitar 30 planet yang menjanjikan. Studi tindak lanjut dari planet-planet ini dapat mengidentifikasi mereka yang memiliki atmosfer yang menunjukkan keberadaan kehidupan, misalnya, oksigen yang terbentuk melalui fotosintesis. Untuk kandidat yang paling menjanjikan, kami dapat mengirimkan penyelidikan yang pada akhirnya akan menyorot gambar -gambar dari permukaan planet ini. Teleskop persegi panjang dapat memberikan jalan langsung menuju mengidentifikasi Sister Planet kita: Earth 2.0.
Referensi: “Kasus untuk teleskop luar angkasa format persegi panjang untuk menemukan exoplanet” oleh Heidi Jo Newberg, Leaf Swordy, Richard K. Barry, Marina Cousins, Kerrigan Nish, Sarah Rickborn dan Sebastian Todeasa, 30 Juni 2025, Perbatasan dalam Sains Astronomi dan Luar Angkasa.
Dua: 10.3389/FSPAS.2025.1441984
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin ScitechDaily.
BN Babel
