I ricercatori hanno progettato una nuova fotocamera che potrebbe consentire agli ipertelescopi di riprendere più stelle contemporaneamente. Il design avanzato del telescopio ha il potenziale per ottenere immagini ad altissima risoluzione di oggetti al di fuori del nostro sistema solare, come i pianeti, pulsar, ammassi globulari e galassie lontane.

"Un ipertelescopio multicampo potrebbe, in linea di principio, catturare un'immagine altamente dettagliata di una stella, possibilmente mostrando anche i suoi pianeti e persino i dettagli delle superfici dei pianeti, " disse Antoine Labeyrie, professore emerito al Collège de France e Observatoire de la Cote d'Azur, che ha aperto la strada al design dell'ipertelescopio. "Potrebbe consentire ai pianeti al di fuori del nostro sistema solare di essere visti con dettagli sufficienti che la spettroscopia potrebbe essere utilizzata per cercare prove di vita fotosintetica".

Nella rivista The Optical Society (OSA) Lettere di ottica , Labeyrie e un gruppo multi-istituzionale di ricercatori riportano risultati di modellazione ottica che verificano che il loro design multi-campo può estendere sostanzialmente la copertura del campo visivo ristretto degli ipertelescopi sviluppati fino ad oggi.

Ingrandire lo specchio

I grandi telescopi ottici utilizzano uno specchio concavo per focalizzare la luce proveniente da sorgenti celesti. Sebbene specchi più grandi possano produrre immagini più dettagliate a causa della loro ridotta diffusione diffrattiva del raggio di luce, c'è un limite alla grandezza di questi specchi. Gli ipertelescopi sono progettati per superare questa limitazione delle dimensioni utilizzando grandi array di specchi, che possono essere ampiamente distanziati.

I ricercatori hanno precedentemente sperimentato prototipi di ipertelescopi relativamente piccoli, e una versione a grandezza naturale è attualmente in costruzione nelle Alpi francesi. Nel nuovo lavoro, i ricercatori hanno utilizzato modelli informatici per creare un design che offrisse agli ipertelescopi un campo visivo molto più ampio. Questo progetto potrebbe essere implementato sulla Terra, in un cratere della luna o anche su scala estremamente ampia nello spazio.

Costruire un ipertelescopio nello spazio, Per esempio, richiederebbe una grande flottiglia di piccoli specchi distanziati per formare uno specchio concavo molto grande. Il grande specchio focalizza la luce di una stella o di un altro oggetto celeste su un'astronave separata che trasporta una fotocamera e altri componenti ottici necessari.

"Il design multi-campo è un'aggiunta piuttosto modesta al sistema ottico di un ipertelescopio, ma dovrebbe migliorare notevolmente le sue capacità, " ha detto Labeyrie. "Una versione finale dispiegata nello spazio potrebbe avere un diametro dieci volte più grande della Terra e potrebbe essere utilizzata per rivelare dettagli di oggetti estremamente piccoli come la pulsar del granchio, una stella di neutroni che si ritiene abbia una dimensione di soli 20 chilometri."

Ampliare la vista

Gli ipertelescopi utilizzano la cosiddetta densificazione della pupilla per concentrare la raccolta della luce e formare immagini ad alta risoluzione. Questo processo, però, limita notevolmente il campo visivo degli ipertelescopi, prevenire la formazione di immagini di oggetti diffusi o di grandi dimensioni come un ammasso globulare, sistema esoplanetario o galassia.

I ricercatori hanno sviluppato un sistema micro-ottico che può essere utilizzato con la fotocamera focale dell'ipertelescopio per generare simultaneamente immagini separate di ciascun campo di interesse. Per gli ammassi stellari, questo rende possibile ottenere immagini separate di ciascuna di migliaia di stelle contemporaneamente.

Il progetto multi-campo proposto può essere pensato come uno strumento composto da più ipertelescopi indipendenti, ciascuno con un asse ottico inclinato in modo diverso che gli conferisce un campo di imaging unico. Questi telescopi indipendenti focalizzano le immagini adiacenti su un singolo sensore della fotocamera.

I ricercatori hanno utilizzato un software di simulazione ottica per modellare diverse implementazioni di un ipertelescopio multicampo. Tutti questi hanno fornito risultati accurati che hanno confermato la fattibilità delle osservazioni multi-campo.

Incorporare l'aggiunta multi-campo nei prototipi di ipertelescopi richiederebbe lo sviluppo di nuovi componenti, compresi i componenti ottici adattivi per correggere le imperfezioni ottiche residue nel design fuori asse. I ricercatori stanno inoltre continuando a sviluppare tecniche di allineamento e software di controllo in modo che la nuova fotocamera possa essere utilizzata con il prototipo nelle Alpi. Hanno anche sviluppato un design simile per una versione basata sulla luna.