Žemiškųjų planetų paieška lengvėja

Mokslininkai iš Konstancos universiteto (Vokietija) ir Nacionalinio standartų ir technologijos instituto (NIST, JAV) pristatė greitaveikį lazerį, kurio pagrindiniai parametrai – veikimo sparta, spinduliuojamų impulsų trukmė ir vidutinė galia – iš tiesų įspūdingi. Tie patys tyrėjai iš NIST instituto taip pat parodė, kad šio tipo lazeris, naudojamas kaip dažnio šukos (ultratikslioji skirtingų šviesos spalvų nustatymo technologija), galėtų šimteriopai pagerinti astronominių žemiškųjų planetų paieškos metodų jautrumą.

Dešimties centų monetos dydžio lazeris išspinduliuoja 10 mlrd. impulsų per sekundę. Kiekvieno impulso trukmė siekia apie 40 femtosekundžių (kvadrilijoninė sekundės dalis, 10^-15), o vidutinė galia – 650 milivatų. Naujasis lazeris impulsus sukuria 10 kartų dažniau už standartines NIST instituto naudojamas dažnio šukas. Spinduliuojamų impulsų trukmė yra žymiai mažesnė už analogiškų panašia sparta veikiančių įrenginių impulsų trukmę. Be to, naujasis lazeris nuo 100 iki 1000 kartų galingesnis už įprastinius greitaveikius lazerius. Tai leidžia tikėtis aiškesnių signalų atliekant įvairius eksperimentus. Šį lazerį sukūrė Albrechtas Bartelsas (Albrecht Bartels) iš Konstancos universiteto Taikomosios fotonikos centro.

Dažnio šukos, specialiai pritaikytos astronomijai. Kiekvieno dantuko dažnis žinomas ypatingai dideliu tikslumu, o dantukus skiria 20 GHz intervalas (žymiai platesnis nei įprastiniu atveju).

Naujasis įrenginys gali būti panaudotas bandant aptikti tolimųjų žvaigždžių planetas. Pagrindinis planetų egzistavimo įrodymas, kurį siekia užfiksuoti astronomai – mažyčiai žvaigždžių spektrų spalviniai pokyčiai. Šie pokyčiai susidaro dėl žvaigždės ir aplink ją skriejančios planetos judėjimo bendro gravitacinio centro atžvilgiu. Dabartiniai astronomų naudojami instrumentai yra ganėtinai nejautrūs ir veikia ne itin stabiliai.

Dažnio šukos šiuos sunkumus galėtų išspręsti. Jų tikslumo turėtų pakakti netgi planetoms, mažesnėms už Žemę, aptikti. Tokio dydžio planetų sukeliamas spalvinis poslinkis atitinka kelių centimetrų per sekundę žvaigždės judėjimą, tačiau dabartinių prietaisų išskiriamas judėjimas – maždaug 1 metras per sekundę.

Standartinių dažnio šukų dantukai astronominiams prietaisams yra išsidėstę per tankiai. Didesnės spartos lazeris – vienas iš problemos sprendimo būdų. NIST instituto mokslininkai ir astronomas Stivas Ostermanas (Steve Osterman) iš Kolorado universiteto Bolderyje išsprendė šį sunkumą praleisdami šviesą per tam tikru atstumu išdėstytų veidrodžių sistemą. Galiausiai šukų dantukų tankis sumažėja, t. y. lieka tiksliai apibrėžtu periodu išsidėstę pavieniai dantukai, pavyzdžiui, kas dešimtas arba dvidešimtas. Tokia sistema – ideali astronominiams matavimams.

Lazerį, savo dydžiu prilygstantį dešimties centų monetai, labai paprasta pagaminti. Jo spinduliuojama šviesa sukuria itin tiksliai išsidėsčiusius dažnio šukų dantukus. Be to, lazerio šviesai praėjus pro veidrodžių sistemą, didelio tikslumo maždaug 25 tūkst. pavienių dantukų šukos gali apimti regimosios šviesos ir artimosios infraraudonosios srities spektrą (nuo 400 iki 1100 nanometrų bangų ilgius).

S. Ostermanas įsitikinęs, kad dažnio šukas galima išbandyti ne tik įprastiniuose žemėje esančiuose teleskopuose, bet ir palydovuose. Dar viena naujojo lazerio pritaikymo sritis – nuotolinis dujų sudėties nustatymas atliekant medicininius arba atmosferos tyrimus. Taip pat šia technologija įmanoma padidinti didelio pralaidumo optinėmis skaidulomis siunčiamų signalų skaičių.

Galimybė dažnio šukomis aptikti tolimųjų žvaigždžių planetas sudomino nemažai įvairių institucijų iš viso pasaulio, pavyzdžiui, Makso Planko kvantinės optikos instituto arba Harvardo Smitsono astrofizikos centro mokslininkus.