Können wir supermassive Teleskope bauen, um Exoplaneten abzubilden?

Das Hauptinteresse an diesem Beitrag scheint also die Winkelauflösung zu sein. Sie suchen Objekte, die relativ hell und klein sind. Die Winkelauflösung steigt linear mit der Blendengröße. Sie brauchen jedoch nicht unbedingt einen riesigen Lichteimer eines Teleskops, um eine hohe Auflösung zu erreichen. Durch den Einsatz von Interferometrie können Sie eine beeindruckende Auflösung erzielen. Bei der Interferometrie geht es im Wesentlichen darum, das Licht mehrerer Teleskope zu kombinieren. Der Abstand zwischen den beiden Teleskopen ergibt eine Auflösung, die ungefähr so ​​ist, als ob Sie ein einzelnes Riesenteleskop mit einem Durchmesser verwenden würden, der dem Abstand zwischen den beiden Teleskopen entspricht. Da die lichtsammelnde Oberfläche viel kleiner ist, können die beiden interferometrischen Teleskope offensichtlich schwache Objekte nicht annähernd so gut erfassen wie ein einzelnes massives.

Das nächste optische „Flaggschiff“ des Weltraumteleskops heißt derzeit ATLAST und soll in den 2030er Jahren entwickelt und gestartet werden (was praktisch bedeutet, dass wir es angesichts des üblichen Entwicklungszyklus wahrscheinlich frühestens 2050 sehen werden, wenn es so ist überhaupt aus der Entwicklung herauskommt). Das Design befindet sich noch in der Konzeptphase, und der Hauptspiegel soll einen Durchmesser zwischen 8 und 16 Metern haben (vergleichen Sie den JWST mit 6,4 Metern Durchmesser und den 2,4 Meter Hubble). Am größten würde dies eine Winkelauflösung von etwa dem 6,6-fachen der Hubble-Auflösung liefern.

Diese Auflösung reicht jedoch bei weitem nicht aus, um Rote Riesen aufzulösen, geschweige denn Exoplaneten.

Das VLT erreicht aufgrund der Trennung seiner einzelnen Teleskope (etwa 130 m zwischen 1 und 4 , gemessen von Google Maps, weil ich keinen offiziellen Wert finden konnte) eine Auflösung von 0,002 Bogensekunden, was ungefähr ist 50x besser als Hubble. Wir beginnen jetzt, verschwommene Bilder der größten Roten Riesen in der Nähe zu sehen.

Bild von Antares, einem Roten Überriesen, erhalten vom VLT. Weitere abgebildete Sterne finden Sie hier

Was müssen wir also tun, um ein Bild eines Exoplaneten ähnlicher Qualität zu erhalten?

Die größten Exoplaneten sind etwa 10.000 Mal kleiner als die größten Sterne. Wenn Sie eine ähnliche Auflösung wie im obigen Bild wünschen, benötigen Sie das 10.000-fache des effektiven Durchmessers (Abstand) des VLT. Das sind etwa 1.300 km oder etwa die „Breite“ der arabischen Halbinsel vom Roten Meer bis zum Persischen Golf.

Ich bin kein Astronom, daher kenne ich die praktischen Herausforderungen nicht, etwas mit dieser Trennung zu bauen (ob im Weltraum oder auf der Erde). Ich weiß, dass der Abstand zwischen den beiden Teleskopen genau bekannt sein muss und nicht abweichen darf. Zwei Teleskope auf (sagen wir) beiden Seiten des Great Rift Valley aufzustellen , wäre eine schlechte Idee.

Was ist im Weltraum? Auch hier treten Probleme mit der Entfernung zwischen den beiden Teleskopen auf. Der Abstand zwischen ihnen und dem Objekt, das das Licht bündelt und aufnimmt, muss exakt gleich bleiben. Die verknüpfte Frage in Ihrer Frage hat eine Antwort, die einige der monumentalen Schwierigkeiten beim Entwerfen eines solchen Teleskops aufzeigt .

Zusammenfassend Um Exoplaneten abzubilden, benötigen Sie kein einzelnes großes Teleskop, sondern mehrere kleinere Teleskope mit einem (sehr) weiten Abstand zwischen ihnen, damit Sie Interferometrie durchführen können. Aber selbst bei der Interferometrie stehen die Chancen schlecht, da zwischen ihnen ein megameterlanger, aber genau bemessener Abstand technisch herausfordernd ist.