В 1936 году Альберт Эйнштейн опубликовал расчёт, показывающий, как можно использовать Солнце в качестве гигантского телескопа. Хотя это кажется невероятным, идея вполне достижима, и один из проектов, основанных на этой концепции, находится на третьей фазе разработки в Институте передовых концепций НАСА.
В своей статье в журнале Science Эйнштейн писал: “Как-то раз ко мне обратился Р. В. Мандл с просьбой опубликовать результаты небольшого расчета, который я выполнил по его запросу. Эта заметка выполняет его желание.”
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, массивные объекты во Вселенной искривляют пространство-время, изменяя путь света. Это не абстрактная идея, а реальность, которую уже применяют, используя телескопы, такие как JWST, для расширения их возможностей за счёт света, искаженного массивными объектами на пути к Земле.
Эйнштейн осознал, что существует область в нашей Солнечной системе, где свет, проходящий позади Солнца, фокусируется благодаря гравитации нашей звезды. Эта область находится примерно в 550 астрономических единицах (а.е.) от Солнца (1 а.е. равна расстоянию между Землей и Солнцем). Разместив телескоп в этой зоне, можно наблюдать поверхности экзопланет без необходимости создавать огромные космические телескопы или их массивы.
Вон Рассел Эшлеман, первым предложивший миссию для создания такого телескопа, в своей работе написал: “Гравитационное поле Солнца действует как сферическая линза, усиливая интенсивность излучения от удаленного источника вдоль полу-бесконечной фокальной линии. Космический аппарат, находящийся в любой точке этой линии, может наблюдать, прослушивать и связываться на межзвёздных расстояниях, используя оборудование, сопоставимое по размеру и мощности с тем, что используется для межпланетных расстояний”.
На сегодняшний день гравитационное линзирование позволяет видеть невероятно удалённые объекты, но ограничено их местоположением и объектами, находящимися за ними. Используя космические аппараты, можно разместить телескоп на противоположной стороне Солнца относительно удаленного объекта, который требуется наблюдать, значительно увеличивая дистанцию наблюдения. Проект, предложенный в рамках третьей фазы Института передовых концепций НАСА, предполагает использование этого метода для получения изображений поверхностей экзопланет в нашем звездном окружении.
“Даже при наличии солнечной короны, отношение сигнал/шум достаточно высоко, чтобы за шесть месяцев интеграционного времени можно было восстановить изображение экзопланеты с разрешением около 25 км”, объясняют в НАСА , “этого достаточно, чтобы увидеть поверхностные особенности и признаки обитаемости.”
Хотя это по-прежнему огромные расстояния (например, Voyager I преодолел чуть более 160 а.е. с момента запуска в 1977 году), достижение цели выглядит более реальным, чем во времена Эйнштейна, который исключал возможность такой миссии. Проект НАСА предполагает использование “роевой архитектуры” малых спутников с солнечными парусами, которые смогут достичь необходимой позиции менее чем за 25 лет.
Несмотря на предстоящие астрономические трудности, такие как значительные искажения из-за гравитационного линзирования и необходимость перемещения космических аппаратов на огромные расстояния для наблюдения нужных объектов, есть вероятность, что в ближайшие десятилетия удастся получить изображения реальных поверхностей экзопланет.