Vad är den maximala upplösningen för ett rymdteleskop?
2018-01-03
Vad är den maximala upplösningen för ett rymdteleskop? I rymden finns det stoft. Stoft reflekterar ljus. Så att betrakta ett avlägset astronomiskt objekt, det blir som att betrakta gatljusen en dimmig natt. En aning suddigt. Men jag vet ej hur suddigt det blir. Bland dem som planerar framtidens teleskop bör det dock finnas folk som har funderat över problemet. Jag läste även att det finns en kvantmekanisk effekt som begränsar upplösningen. Men inga siffror gavs för vad som blir bästa tänkbara upplösning. Det finns kanske mer att ta hänsyn till.
I praktiken gäller min fråga studier av planeter i andra solsystem. Planeter liknande jorden är ju sällsynta, så den närmaste ligger kanske tusen ljusår bort. För att på det avståndet kunna se en planet behövs en upplösning på sisådär en tusendels bågsekund. Annars drunknar planeten i ljuset från den stjärna som finns i samma solsystem. För att se detaljer på ytan av en så avlägsen planet behövs snarast en upplösning av en miljarddels bågsekund.
Jag undrar alltså hur mycket information vi kan skaffa om en avlägsen planet innan våra efterkommande om några hundra år offrar miljardbelopp på att teleportera dit en obemannad rymdsond. Ja, jag inser att för att få en upplösning av en miljarddels bågsekund i synligt ljus så behövs ett teleskop med spegeldiameter på 100 000 kilometer. Vilket är ”hiskeligt” stort och därtill dyrt. Dessutom inser jag att ju större ett rymdteleskop är, desto oftare träffas det av mikrometeoriter så att det börjar skaka. Så jag förstår att det kan finnas en övre gräns för hur stora teleskop som kan byggas. En övre gräns sätts givetvis av hur mycket byggmaterial som finns i vårt solsystem.
Frågan ställdes 2018-01-03 av Göran, 56 år.
Som du skriver finns det flera begränsande faktorer för observationer med teleskop. Stoft är en sådan men inte så mycket på det viset att den sprider ljuset från oönskat håll in i synlinjen (dvs. gör bilden suddig), utan genom att sprida ljus bort från synlinjen. Man får helt enkelt färre fotoner från ett objekt ju mer stoft det är i vägen; och färre fotoner betyder sämre mätningar. Det är ofta viktigare än upplösningen.
Teleskopets storlek spelar roll på två sätt, dels genom att en större spegelyta samlar in mer ljus, dels genom att upplösningen begränsas av diffraktion som du redan verkar ha koll på. Dessa två är dock något oberoende av varandra, t.ex. sammansluter man sedan länge olika radioteleskop runt jorden för att få en längre ”baseline”, dvs. längsta avståndet mellan teleskopen fungerar som ”storlek” när det gäller upplösningen. Att man missar en massa fotoner jämfört med ett teleskop som täcker hela ytan är synd men hindrar inte höga upplösningar.
Samma gäller i rymden. Det mycket svårare men inte omöjligt att bygga ”interferometrar” (så kallar man sammankopplade teleskop) på stora avstånd och för kortare våglängder än radio. Om man t.ex. skulle ”släppa” rimligt stora speglar längs jordens bana under årets lopp, skulle man i princip kunna nå samma upplösning som ett 300 miljoner km stort teleskop skulle ha (jordbanans diameter). Flera mindre speglar skulle nog också ha mindre av de problem som du beskriver. Icke desto mindre är det inte tekniskt möjligt än, tyvärr.
Frågan besvarades av Thomas Marquart, forskare vid avdelningen astronomi och rymdfysik, institutionen för fysik och astronomi.