Введение
Предложенный оккультер
Миссия "New Worlds" — это предлагаемый проект, включающий в себя большой оккультер, летящий в формации с космическим телескопом, предназначенным для блокировки света ближайших звёзд с целью наблюдения за обращающимися вокруг них экзопланетами. Наблюдения могут быть проведены с использованием существующего космического телескопа или специализированного оптического телескопа видимого света, оптимально разработанного для обнаружения экзопланет. С 2005 года финансировался предварительный исследовательский проект; в случае финансирования и запуска, он должен был бы функционировать в течение пяти лет.
Цель
В настоящее время прямое обнаружение экзопланет (или внесолнечных планет) чрезвычайно трудно. Это в основном связано с тем, что экзопланеты, при наблюдении с астрономических расстояний, кажутся расположенными очень близко к своим звездам. Даже ближайшие звезды находятся на расстоянии нескольких световых лет. Это означает, что при поиске экзопланет обычно наблюдаются очень малые углы относительно звезды – порядка нескольких десятков миллисекунд дуги. Углы такой малой величины невозможно разрешить с Земли из-за атмосферных искажений. Экзопланеты значительно тусклее своих звезд. Как правило, звезда примерно в миллиард раз ярче обращающейся вокруг нее планеты. Это делает практически невозможным увидеть планеты на фоне ослепительного света звезды. Сложность наблюдения столь тусклой планеты в непосредственной близости от яркой звезды является главным препятствием, которое помешало астрономам получить прямые изображения экзопланет. На сегодняшний день сфотографировано лишь несколько экзопланет. Первая сфотографированная экзопланета, 2M1207b, вращается вокруг звезды 2M1207. Астрономы смогли получить ее изображение благодаря тому, что это очень необычная планета, находящаяся на значительном расстоянии от своей звезды – примерно 55 астрономических единиц (около двух расстояний до Нептуна). Кроме того, планета обращается вокруг очень тусклой звезды, известной как коричневый карлик. Для преодоления трудностей обнаружения планет, подобных Земле, вблизи ярких звезд, в рамках миссии New Worlds Mission планируется блокировать свет звезды с помощью оккультера. Оккультер будет препятствовать попаданию звездного света к наблюдателю, позволяя свету планеты проходить без искажений. Звездный щит будет иметь размеры в десятки метров и, вероятно, изготовлен из каптона – легкого материала, схожего с майларом. Это предлагаемое устройство визуализации, предназначенное для использования дифракции света вокруг идеально круглого светового экрана для получения изображения. Звездный щит представляет собой предлагаемый коронограф в форме подсолнуха, разработанный для блокирования звездного света, мешающего телескопическим наблюдениям других миров. "Лепестки" подсолнечника звездного щита предназначены для устранения дифракции, являющейся ключевой особенностью арагоскопа. Звездный щит – это космический аппарат, разработанный Вебстером Кэшем, астрофизиком из Центра астрофизики и космической астрономии Университета Колорадо в Боулдере. Предлагаемый космический аппарат должен был работать в связке с космическими телескопами, такими как космический телескоп Джеймса Уэбба, который не использовал его, или с новым 4-метровым телескопом. Он будет лететь перед космическим телескопом (между телескопом и звездой-мишенью) на расстоянии примерно от Земли, за пределами ее гелиоцентрической орбиты. В развернутом состоянии звездный щит напоминает подсолнух с заостренными выступами по окружности. Звездный щит действует как очень большой коронограф: он блокирует свет далекой звезды, облегчая наблюдение связанных с ней планет. Развернутый звездный щит может уменьшить собранный свет от ярких звезд в 10 миллиардов раз. Свет, "просачивающийся" по краям, будет использоваться телескопом при сканировании целевой системы на предмет наличия планет. Благодаря уменьшению интенсивного света астрономы смогут исследовать атмосферы экзопланет на расстоянии десятков триллионов километров в поисках потенциальных химических признаков жизни.
Exoplanets appearing extremely close to their host stars when observed at astronomical distances. Even the closest of stars are several light years away. This means that while looking for exoplanets, one would typically be observing very small angles from the star, on the order of several tens of milli arcseconds. Angles this small are impossible to resolve from the ground due to astronomical seeing. Exoplanets being extremely dim compared to their host stars. Typically, the star will be approximately a billion times brighter than the orbiting planet. This makes it nearly impossible to see planets against the star's glare. The difficulty of observing such a dim planet so close to a bright star is the obstacle that has prevented astronomers from directly photographing exoplanets. To date, only a handful of exoplanets have been photographed. The first exoplanet to be photographed, 2M1207b, is in orbit around a star called 2M1207. Astronomers were only able to photograph this planet because it is a very unusual planet that is very far from its host star, approximately 55 astronomical units (about twice the distance of Neptune). Furthermore, the planet is orbiting a very dim star, known as a brown dwarf. To overcome the difficulty of distinguishing more Earth like planets in the vicinity of a bright star, the New Worlds Mission would block the star's light with an occulter. The occulter would block all of the starlight from reaching the observer, while allowing the planet's light to pass undisturbed. The starshade would be tens of meters across and probably made out of Kapton, a lightweight material similar to Mylar. which is a proposed imaging device designed to use the diffraction of light around a perfectly circular light shield to produce an image. The starshade is a proposed sunflower shaped coronagraph disc that was designed to block starlight that interferes with telescopic observations of other worlds. The "petals" of the "sunflower" shape of the starshade are designed to eliminate the diffraction that is the central feature of an Aragoscope. The starshade is a spacecraft designed by Webster Cash, an astrophysicist at the University of Colorado at Boulder's Center for Astrophysics and Space Astronomy. The proposed spacecraft was designed to work in tandem with space telescopes like the James Webb Space Telescope, which did not use it, or a new 4 meter telescope. It would fly in front of a space telescope (between the telescope and a target star) and approximately away from Earth, outside of Earth's heliocentric orbit. When unfurled, the starshade resembles a sunflower, with pointed protrusions around its circumference. The starshade acts as a very large coronagraph: it blocks light of a distant star, making it easier to observe associated planets. The unfurled starshade could reduce collected light from bright stars by as much as 10 billion fold. Light that "leaks" around the edges would be used by the telescope as it scans the target system for planets. With the reduction of the harsh light, astronomers will be able to check exoplanet atmospheres tens of trillions of miles away for the potential chemical signatures of life.