ثبت تصویر از سطح سیاره‌های فراخورشیدی به‌کمک خورشید

براساس نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش می‌تواند منحنی فضا-زمان را تغییر دهد؛ در‌نتیجه مسیر نور بر‌اثر برخورد با میدانی گرانشی تغییر می‌کند. ده‌ها سال ستاره‌شناسان از این نظریه برای اجرای پروژه لنز گرانشی استفاده کردند. بر‌اساس این پروژه، می‌توان از ‌طریق جرم غول‌آسای خورشید، تلسکوپی قدرتمند را برای عکس‌برداری مستقیم از سطح سیاره‌های فراخورشیدی توسعه داد و به سکونت‌پذیری آن‌ها پی برد.

با استفاده از نظریه لنز گرانشی می‌توان پدیده‌هایی مثل حلقه‌های اینشتین را رصد کرد. این حلقه‌ها به نور ناشی از اجرام دوردست گفته می‌شوند که بر ‌اثر برخورد با میدان گرانشی بین جرم دوردست و ناظر به‌وجود می‌آیند. از هر جرم بزرگ می‌توان به‌عنوان لنز گرانشی استفاده کرد؛ اما خورشید مناسب‌ترین موقعیت را برای لنز گرانشی دارد. برای شروع می‌توان از بزرگ‌ترین جرم منظومه‌ شمسی به‌عنوان لنزی قدرتمند استفاده کرد. در درجه دوم، منطقه کانونی لنز در فاصله تقریبی ۵۵۰ واحد نجومی از خورشید شروع می‌شود که فاصله‌ای مناسب برای مأموریت‌های آینده است. منطقه کانونی شیء بزرگ بعدی (مشتری) در فاصله بیش از ۲۴۰۰ واحد نجومی آغاز می‌شود.

به‌طور‌خلاصه، ستاره‌شناسان می‌توانند ترازبندی مناسب با خورشید را برای ایجاد لنز گرانشی خورشیدی تنظیم و از آن برای رصدهای نجومی مثل رصد سیاره‌های فراخورشیدی مجاور استفاده کنند. تصویربرداری مستقیم در بحث شناسایی سیاره‌های فراخورشیدی یکی از زمینه‌های امیدبخش به‌شمار می‌رود و می‌تواند بررسی‌های آینده چنین سیاره‌های را متحول کند. ستاره‌شناسان با بررسی نوری که مستقیم از جو یا سطح سیاره ساطع می‌شود، می‌توانند به طیفی دسترسی پیدا کنند که عناصر تشکیل‌دهنده‌ جو سیاره و حتی پوشش گیاهی آن را آشکار می‌کند.

اسلاوا توریشف (Slava Turyshev)، فیزیکدان ناسا، می‌گوید: «برای تصویربرداری مستقیم از سیاره‌‌های فراخورشیدی باید به تلسکوپ‌های بسیار بزرگ دسترسی پیدا کنیم. مثلاً اگر بخواهیم زمین را با وضوح یک پیکسل از فاصله صد سال نوری ببینیم، به تلسکوپی به قطر تقریبی نود کیلومتر نیاز خواهیم داشت. قطر تلسکوپ‌های زمینی آینده مانند تلسکوپ بسیار بزرگ اروپا (European Extremely Large Telescope) و تلسکوپ‌های فضایی مثل جیمز وب (James Webb) ناسا، به‌ترتیب ۳۹ متر و ۶.۵ متر است. همچنین، قطر طرح‌های مفهومی آینده مثل LUVOIR و HabeX ناسا که قرار است جایگزینی برای این ماشین‌های بزرگنمایی باشند، به‌ترتیب ۱۶ و ۲۴ متر خواهند بود.»

توریشف معتقد است بر اساس روند موجود، ساخت تلسکوپ‌های عظیم نود کیلومتری احتمالاً در زمان حیات انسان کنونی یا حتی فرزندان و نوادگان او میسر نباشد! اما با لنز گرانشی خورشیدی رصد سیاره‌های فراخورشیدی مجاور مثل پروکسیما قنطورس بی (Proxima Centauri b)، پروکسیما قنطورس سی یا هفت سیاره سنگی در مدار TRAPPIST-1 در اواسط قرن جاری میسر خواهند شد. 

البته پژوهشگران مشکلات پروژه را نیز شناسایی کردند. برای مثال، فاصله از منطقه کانونی مهم‌ترین مسئله است که دقیقاً در فاصله‌ ۸۲.۲۸ میلیارد کیلومتری زمین قرار دارد. این فاصله چهار برابر فاصله بین زمین و کاوشگر وویجر-۱ (Voyager-1) ناسا می‌باشد که رکورد دورترین فضاپیمای ساخت دست انسان را ثبت کرده (۱۵۰ واحد نجومی یا ۲۲.۴۴ میلیارد کیلومتر). افزون‌‌براین، لنزها ممکن است دچار مشکل انحراف و آستیگماتیسم شوند که به تصحیح نیاز دارند. درنهایت، درخشش شدید خورشید قطعا بر نور هر شیء دوردست دیگری غلبه خواهد کرد.

البته تلاش محققان برای رفع این مشکل‌ها همچنان ادامه دارد و توریشف در این‌باره می‌گوید: «در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده، هزاران سیاره فراخورشیدی جدید را با استفاده از روش‌های غیرمستقیم (مانند طیف‌سنجی گذرا، سرعت اولیه شعاعی، نجوم، میکرولنز) کشف خواهیم کرد. لنز گرانشی خورشیدی در بررسی این سیاره‌ها به کمک ما خواهد آمد. همچنین، می‌توانیم فضاپیماهایی را به منطقه‌ کانونی لنز گرانشی خورشیدی ارسال کنیم تا هدفی از پیش ‌تعیین‌شده را بررسی کند.»