Моделирование показало возможность получения прямых снимков экзопланет с помощью гравитационной линзы Солнца

Международная группа исследователей представила в статье на arXiv (2606.14899) результаты моделирования прямого получения изображений землеподобных экзопланет с использованием солнечной гравитационной линзы (SGL). Работа демонстрирует, что при определённых условиях можно восстановить карту поверхности планеты с разрешением около 200 км.

Авторы смоделировали сценарий наблюдения планеты размером с Землю на расстоянии 30 парсек (около 98 световых лет). Телескоп диаметром 1 метр размещается на расстоянии 650 астрономических единиц от Солнца (в 650 раз дальше, чем Земля от Солнца). В фокальной плоскости линзы формируется проекционное изображение планеты в виде цилиндра диаметром 1,338 км.

Для реконструкции изображения использовалась растровая сетка 128?128 пикселов с шагом 10,46 м в плоскости изображения, что соответствует разрешению 99,55 км на поверхности планеты. После обработки сигнала за 1800 секунд накопления получено отношение сигнал/шум 43,16 на свёрнутом изображении.

В работе учтены основные источники помех: фотонный шум, смаз из-за конечной экспозиции, временная изменчивость облачности, остаточные эффекты короны и калибровки детектора, ошибки навигации и несоответствие оптической модели. Для подавления этих искажений применён регуляризованный обратный фильтр Винера.

В базовом сценарии после обработки достигнуто отношение сигнал/шум 6,89, структурное сходство 0,848, среднеквадратичная ошибка 0,439 и разрешение по корреляции Фурье-кольца 232 км. В более благоприятном варианте с увеличенным числом фотонов SNR вырос до 10,49, структурное сходство до 0,927, а ошибка снизилась до 0,287, разрешение приблизилось к пределу в 199 км.

Отдельно проверено влияние вращения облачности. Статический метод обратного восстановления не справился с динамическими данными, но фазовая привязка и устойчивое совмещение нескольких снимков позволили восстановить стабильную структуру поверхности в рамках скалярной модели.

Авторы подчёркивают, что ключевыми требованиями являются временное разрешение, калибровка короны и детектора, точное извлечение кольца Эйнштейна, метрология плоскости изображения, знание оптической модели и динамический метод инверсии. При этом калибровка размытия от самой линзы не является главной проблемой. Работа не затрагивает вопросы propulsion, связи, коронографов или внешних масок, а также физику солнечных мультиполей и реалистичные облачные поля. Тем не менее, результаты подтверждают принципиальную возможность получения изображений землеподобных экзопланет с разрешением 200–230 км в рамках описанной модели.