Os pesquisadores desenvolveram uma nova câmera que pode permitir que os hipertelescópios capturem imagens de várias estrelas ao mesmo tempo. O design aprimorado do telescópio tem o potencial de obter imagens de altíssima resolução de objetos fora de nosso sistema solar, como planetas, pulsares, aglomerados globulares e galáxias distantes.

"Um hipertelescópio multi-campo poderia, em princípio, capturar uma imagem altamente detalhada de uma estrela, possivelmente também mostrando seus planetas e até mesmo os detalhes das superfícies dos planetas, "disse Antoine Labeyrie, professor emérito do Collège de France e Observatoire de la Cote d'Azur, que foi o pioneiro no design do hipertelescópio. "Isso poderia permitir que planetas fora de nosso sistema solar fossem vistos com detalhes suficientes para que a espectroscopia pudesse ser usada para procurar evidências de vida fotossintética."

No jornal da The Optical Society (OSA) Cartas de Óptica , Labeyrie e um grupo multiinstitucional de pesquisadores relatam resultados de modelagem ótica que verificam que seu projeto de múltiplos campos pode estender substancialmente a cobertura estreita do campo de visão dos hipertelescópios desenvolvidos até o momento.

Aumentando o espelho

Grandes telescópios ópticos usam um espelho côncavo para focalizar a luz de fontes celestes. Embora espelhos maiores possam produzir imagens mais detalhadas por causa de sua difusão difrativa reduzida do feixe de luz, há um limite para o tamanho desses espelhos. Os hipertelescópios são projetados para superar essa limitação de tamanho usando grandes matrizes de espelhos, que podem ser amplamente espaçados.

Os pesquisadores já haviam feito experiências com projetos de protótipos de hipertelescópios relativamente pequenos, e uma versão em tamanho real está atualmente em construção nos Alpes franceses. No novo trabalho, os pesquisadores usaram modelos de computador para criar um projeto que daria aos hipertelescópios um campo de visão muito maior. Este projeto pode ser implementado na Terra, em uma cratera da lua ou mesmo em uma escala extremamente grande no espaço.

Construindo um hipertelescópio no espaço, por exemplo, exigiria uma grande flotilha de pequenos espelhos espaçados para formar um espelho côncavo muito grande. O grande espelho foca a luz de uma estrela ou outro objeto celestial em uma espaçonave separada carregando uma câmera e outros componentes ópticos necessários.

"O design de vários campos é uma adição bastante modesta ao sistema óptico de um hipertelescópio, mas deve melhorar muito suas capacidades, "disse Labeyrie." Uma versão final implantada no espaço poderia ter um diâmetro dezenas de vezes maior do que a Terra e poderia ser usada para revelar detalhes de objetos extremamente pequenos, como o pulsar do Caranguejo, uma estrela de nêutrons que se acredita ter apenas 20 quilômetros de tamanho. "

Expandindo a visão

Os hipertelescópios usam o que é conhecido como densificação da pupila para concentrar a coleção de luz e formar imagens de alta resolução. Este processo, Contudo, limita bastante o campo de visão dos hipertelescópios, impedindo a formação de imagens de objetos difusos ou grandes, como um aglomerado de estrelas globulares, sistema exoplanetário ou galáxia.

Os pesquisadores desenvolveram um sistema micro-óptico que pode ser usado com a câmera focal do hipertelescópio para gerar simultaneamente imagens separadas de cada campo de interesse. Para aglomerados de estrelas, isso torna possível obter imagens separadas de cada uma das milhares de estrelas simultaneamente.

O projeto de multi-campo proposto pode ser pensado como um instrumento feito de vários hipertelescópios independentes, cada um com um eixo óptico inclinado de forma diferente que fornece um campo de imagem exclusivo. Esses telescópios independentes focalizam imagens adjacentes em um único sensor de câmera.

Os pesquisadores usaram um software de simulação óptica para modelar diferentes implementações de um hipertelescópio multi-campo. Todos eles forneceram resultados precisos que confirmaram a viabilidade de observações em vários campos.

Incorporar a adição de vários campos em protótipos de hipertelescópio exigiria o desenvolvimento de novos componentes, incluindo componentes óticos adaptáveis ​​para corrigir imperfeições óticas residuais no projeto fora do eixo. Os pesquisadores também continuam a desenvolver técnicas de alinhamento e software de controle para que a nova câmera possa ser usada com o protótipo nos Alpes. Eles também desenvolveram um design semelhante para uma versão baseada na lua.