Credit: Claudio Maccone
[Update 27 februari 12.00 uur, exact een jaar na publicatie van deze blog – toevallig?] Deze week verscheen er een uitgebreide studie van een groep wetenschappers ten behoeve van de zogeheten NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) Phase I. In dit final report wordt uitgebreid ingegaan op een missie naar het brandpuntsafstand van de zon, op een afstand van 547 keer de afstand aarde-zon. De groep denkt dat het mogelijk moet zijn zo’n missie op te zetten en uit te voeren en vanuit dat punt van de solar gravitational lens (SGL) exoplaneten te bestuderen met details van slechts enkele kilometers!
Impressie van een exoplaneet gezien vanaf de SGL. Credit: Slava G. Turyshev et al / NASA.
“Our results indicate that a mission to the SGL with an objective of direct imaging and spectroscopy of a distant exoplanet is challenging, but possible“, Slava G. Turyshev et al. Hieronder nog een interessante video, waarin wordt ingegaan op het waarnemen van exoplaneten met behulp van de zwaartekrachtslens van de zon.
Probleem met exoplaneten is dat ze zo verschrikkelijk ver weg staan. Proxima (Centauri) b is de meest nabije exoplaneet en die staat op 4,2 lichtjaar afstand, da’s 3,97342193 × 10^13 kilometers – dus bijna 40 biljoen km. Om details op zo’n planeet waar te kunnen nemen zou je denken dat de enige mogelijkheid is om er heen te reizen, iets wat met de hedendaagse ruimtevaarttechnieken al gauw bijna 100.000 jaar duurt. Maar er is nog een andere mogelijkheid: je zou gebruik kunnen maken van een nog niet toegepaste techniek, namelijk om een telescoop te bouwen, die de zon als lens gebruikt! Zoals we bij zwaartekrachtslenzen zien kunnen objecten met massa de hun omringende ruimte krommen en dat zorgt er vervolgens voor dat licht van erachter liggende objecten afbuigt. Voorbeelden daarvan zijn er genoeg, zoals de lenzen rondom de cluster van sterrenstelsels Abell 1689. Niet alleen sterrenstelsels en clusters van sterrenstelsels werken als zwaartekrachtslens, ook onze eigen zon werkt als zo’n lens. In 1919 nam Arthur Eddington al waar dat de zon de ruimte in haar nabijheid kromt, hetgeen Eddington tijdens een zonsverduistering door sterren in de buurt van de zon kon zien en waarmee hij de Relativiteitstheorie van Einstein kon bewijzen.
Credit: NASA/JPL.
Het was Einstein zelf die al in 1936 berekende dat de zon als een zwaartekrachtslens kan werken en dat diens brandpuntsafstand gelegen is begint op een afstand van 542 Astronomische Eenheden, 542 keer de afstand aarde-zon (149 miljoen km), dat is 0,0085 lichtjaar van ons vandaan. Als je dáár op die afstand van de zon, 18 keer verder weg dan Neptunus van de zon staat, een ruimtevaartuig zou hebben, en die zou naar de zon kijken precies op het moment dat daar recht achter een exoplaneet zoals Proxima b staat, dan zou die planeet in detail te zien zijn. Een 1 meter telescoop op die plek, zou foto’s kunnen maken van planeten tot een afstand van 30 parsec, bijna 100 lichtjaar, en details op het oppervlak van de planeet tot 10 km (!) of zelfs beter zouden dan mogelijk zijn! De ESA heeft al eens een plan geopperd om zo’n telescoop de ruimte in te sturen, de zogeheten FOCAL missie (zie afbeelding bovenaan). Die zou op een afstand van minstens 550 AE van de zon komen te opereren, waarbij ‘ie volgens berekeningen van de Italiaanse astronoom Claudio Maccone (die ik zelf vorig jaar in Drenthe tijdens een SETI bijeenkomst heb ontmoet) bij een golflengte van 203 GHz versterking van het signaal kan waarnemen van maar liefst 1,3 x 10^15, hetgeen die details op de planeet zichtbaar moet maken. Bron: Deze tweet.
