矩形空間望遠鏡的概念設計,以衍射干涉日冕儀系外行星解析器 (DICER) 為模型
(圖片來源:倫斯勒理工學院的 Leaf Swordy)根據一項探索下一個偉大的空間望遠鏡可能是什么樣子的新研究,為了分辨附近的類地系外行星,可能需要一種新的矩形而不是圓形的望遠鏡設計。
“我們表明,使用與 [(JWST] 大小大致相同、工作在與 JWST 大致相同的紅外波長、且鏡面是一個 1 x 20 米 [65.6 x 3.3 英尺] 的矩形而不是直徑為 6.5 米 [21.3 英尺] 的圓形的望遠鏡,是有可能找到附近繞類太陽恒星運行的類地行星的,”紐約倫斯勒理工學院天體物理學教授 Heidi Newberg 在一篇關于該概念的文章中寫道。
是一個能夠對 大小的行星進行成像的新型空間望遠鏡。雖然尚未確定設計方案,但已經提出了一個最小孔徑為 26 英尺(八米)的圓形鏡面。這比目前最大的在軌天文臺 JWST 大了五英尺(1.5 米)。
然而,Newberg 認為還有另一種方法。
如果目標是對充滿水蒸氣的行星大氣層進行成像,那么望遠鏡需要進行優化,以檢測波長為 10 微米(1000 萬分之一米,相當于一根頭發的厚度)的光,這是水蒸氣發射的紅外波長。
JWST 的中紅外儀器 (MIRI) 可以在這個波長下進行觀測,而且它確實已經探測到了 大氣層中的水蒸氣。在紅外線下進行觀測也提供了對比度提升:行星在可見光下會比其恒星暗 10 億倍,但在最佳情況下,它“僅”暗 100 萬倍——仍然非常暗,但在下一代空間望遠鏡的探測范圍內。
然而,JWST 的 21.3 英尺(6.5 米)分段鏡面太小,無法分辨位于類太陽恒星宜居帶中的地球大小的富含水的行星。望遠鏡的角分辨率由觀測波長除以望遠鏡直徑再乘以 1.22 決定(稱為瑞利判據)。為了在 30 的距離處分辨一顆地球大小的行星,需要一個孔徑接近 20 米(65.6 英尺)的望遠鏡。但是,這樣的望遠鏡將貴得令人望而卻步,并且是一個工程噩夢,因為它需要多次折疊起來才能安裝在可能發射它的火箭的整流罩內。