Самая мощная фотокамера может видеть планеты, «утопленные» в звездном свете

Новая, невероятно мощная фотокамера DARKNESS (англ. «тьма») делает снимки планет, находящихся близко к ярким звездам, которые обычно их затмевают.

Вероятность существования другой обитаемой планеты в глубинах Вселенной все же есть. Вполне возможно, что она находится не так уж далеко от Солнечной системы — по крайней мере в астрономических масштабах. Но вот отличить свет планеты от света ее звезды порой затруднительно.

Физик Бенджамин Мэйзин и его команда разработали новый инструмент для обнаружения незаметных планет, вращающихся вокруг ближайших звезд. DARKNESS — самая крупная и продвинутая сверхпроводящая камера.

С английского аббревиатура DARKNESS расшифровывается как «сверхпроводящий спектрофотометр ближнего инфракрасного диапазона с разрешающей способностью для черных пятен» (DARK-speckle Near-infrared Energy-resolved Superconducting Spectrophotometer). Это первая в мире камера с интегральным полевым спектрографом на 10 тысяч пикселей, предназначенная для преодоления ограничений традиционных полупроводниковых детекторов. Она использует микроволновые кинетические индукционные детекторы, которые в сочетании с большим телескопом и адаптивной оптической системой позволяют делать прямые снимки планет, вращающихся вокруг соседних звезд.

«Сфотографировать экзопланету невероятно сложно из-за того, что звезда намного ярче планеты, находящейся очень близко к ней», — говорит Мэйзин, заведующий кафедрой экспериментальной физики Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

DARKNESS — это попытка превзойти некоторые технические барьеры для обнаружения планет. Она может делать более тысячи снимков в секунду без темных токов и шума считывания, что часто является основным фактором ошибок в других инструментах.

Камера DARKNESS также способна определить длину волн и время прибытия каждого фотона. Ведь информация о временных рамках нужна, чтобы отличать планеты от рассеянного или отраженного света, который называют пятнами.

«Такая технология увеличит нижнюю границу контраста, что позволит нам обнаруживать блеклые планеты, — объясняет физик. — Мы надеемся приблизиться к пределу фотонного шума, что предоставит нам контрастность около 10-8 и позволит увидеть планеты, которые в 100 раз бледнее звезды. Мы можем видеть некоторые из них в отраженном свете на этих уровнях контраста, что открывает нам абсолютно новую категорию планет для изучения. Самое увлекательное, что это технологический гид для следующего поколения телескопов».

Разработанная для 200-дюймового телескопа Hale в Паломарской обсерватории вблизи Сан-Диего (Калифорния), DARKNESS работает и как камера, и как фронтальный датчик фокальной плоскости, быстро измеряя свет и отправляя обратный сигнал на резиновое зеркало, способное менять форму две тысячи раз в секунду. Путем подавления звездного света и повышения контрастности между звездой и планетой этот процесс очищает атмосферное искажение, из-за которого создается впечатление, что звезды мерцают.

На протяжении последних полутора лет команда четырежды использовала DARKNESS на Паломаре для устранения неполадок. Исследователи вернутся в этом мае, чтобы получить больше данных о конкретных планетах и продемонстрировать свой прогресс в улучшении контрастности.

«Надеемся, что однажды сможем построить приспособление к тридцатиметровому телескопу для Мауна-Кеа на гавайском острове Ла-Пальма, — говорит Мэйзин. — С таким инструментом мы сможем делать снимки планет в обитаемых зонах ближайших звезд с низкой массой и искать жизнь в их атмосферах».