С того момента, когда астрономы успешно обнаружили первую экзопланету, планету, находящуюся далеко за пределами Солнечной системы, ученым удалось обнаружить еще около четырех тысяч таких экзопланет. Но большинство из них было найдено по небольшим изменениям яркости звезды, когда планета затмевает ее, проходя между звездой и Землей. Параллельно с использованием такого метода, называемого транзитным методом, астрономы пытались искать экзопланеты и путем прямых наблюдений, но земная атмосфера, точнее создаваемые ею помехи и искажения, стали основным препятствием, сводя на нет впечатляющие возможности наземных оптических телескопов.
Не так давно группа американских и японских инженеров и ученых закончила разработку новой камеры, которая предназначена для охоты на экзопланеты. Эта камера уже установлена на телескопе Субару, расположенному на горе Маунакея, Гавайи. В настоящее время эта камера (MKID Exoplanet Camera, MEC) является самой большой в мире сверхпроводящей камерой по количеству пикселей. В качестве пикселей камеры используются датчики Microwave Kinetic Inductance Detector (MKID), возможности которых позволят ученым получать изображения экзопланет и протопланетарных дисков, окружающих яркие звезды.
Камера MEC работает при температуре 90 микрокельвинов, самую малость выше точки абсолютного нуля. Кроме того, что она является самой большой по количеству пикселей, эта камера является единственной сверхпроводящей камерой, способной работать в режиме непрерывной съемки в оптическом и близком инфракрасном диапазонах спектра.
Отметим, что большинство современных наземных обсерваторий используют системы адаптивной оптики для коррекции искажений, вносимых земной атмосферы. В этих системах используются лазеры, сложные цепи обратных связей и программные алгоритмы, которые изменяют кривизну зеркал телескопов со скоростью тысяч раз в секунду, что позволяет получить изображения, по качеству не уступающие изображениям, полученным, если бы телескоп находился в космосе.
Преимуществом MKID-датчиков по сравнению с обычными датчиками является их очень высокая скорость работы. Они позволяют считывать данные с них с частотой нескольких тысяч раз в секунду, что, в свою очередь, позволяет этим датчикам не отставать от работы систем адаптивной оптики. На плечи программного обеспечения ложится очистка изображения от части рассеянного и дифрагированного звездного света, что позволит в будущем обнаруживать тусклые экзопланеты, отражающие лишь малую часть от падающего на них света.
Вторым преимущество MKID-датчиков является то, что они способны определять энергию каждого фотона, падающего на поверхность датчика. Это позволяет не только измерить яркость экзопланеты, но и получить спектральную характеристику этого света, в которой скрывается дополнительная информация о возрасте, массе и составе атмосферы планеты.
Тем не менее, исследовательской группе еще только предстоит проделать огромную работу в области программных алгоритмов обработки данных от MEC-камеры, предназначенных для программной коррекции оптических искажений. На эту работу уже был выделен достаточно большой грант и можно ожидать, что камера MEC заработает в свою полную силу уже через несколько лет.
«Но уже сейчас мы готовимся к следующему шагу» — пишут исследователи, — «Этим шагом станет развертывание подобных камер на более крупных оптических телескопах следующего поколения, таких, как Thirty Meter Telescope. В этих камерах будут использоваться те же самые технологии, как и в камере MEC, и при помощи всего этого мы сможем не только искать сами экзопланеты, но и следы жизни на поверхности этих планет».
