Een van de centrale voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie is dat een massief object zoals een ster, melkwegstelsel of zwart gat licht dat dichtbij passeert kan afbuigen. Dit betekent dat licht van verre objecten door de zwaartekracht kan worden opgevangen door objecten die zich dichter bij ons bevinden. Onder de juiste omstandigheden kan gravitatielenzen werken als een soort natuurlijke telescoop, die het licht van verre objecten verheldert en vergroot. Astronomen hebben deze truc gebruikt om enkele van de meest verre sterrenstelsels in het universum te observeren. Maar astronomen hebben er ook over nagedacht om dit effect iets dichter bij huis te gebruiken.

Een idee is om de zwaartekracht van de zon als lens te gebruiken om nabijgelegen exoplaneten te bestuderen. Licht dat van een exoplaneet komt, zou door de zwaartekracht van de zon worden gefocusseerd met een brandpunt in het gebied van ongeveer 550 AU tot 850 AU, afhankelijk van hoe dicht het licht van de exoplaneet de zon passeert. In principe zouden we op die afstand een of meerdere telescopen kunnen plaatsen, waardoor een telescoop ter grootte van de zon ontstaat. Dit zou een resolutie van ongeveer 10 vierkante kilometer geven voor objecten op 100 lichtjaar afstand.

Momenteel is het meest verreikende ruimtevaartuig dat we hebben gebouwd de Voyager I, die slechts ongeveer 160 AU van de zon verwijderd is, dus het is vrij duidelijk dat we nog een lange weg te gaan hebben voordat dit soort zonnetelescoop werkelijkheid wordt. Maar het is een project dat we in de toekomst zouden kunnen uitvoeren. Er zou geen magische technologie of nieuwe natuurkunde voor nodig zijn. Het zal alleen veel techniek vergen. En zelfs dan zal een andere uitdaging zijn om alle verzamelde gegevens te gebruiken om een ​​nauwkeurig beeld samen te stellen. Zoals met radiotelescopen gebeurt, zou deze zonnelenstelescoop geen enkel beeld in één keer kunnen vastleggen. Er is een gedetailleerd begrip nodig van hoe de zon licht focust om exoplaneten in beeld te brengen, en dat is waar een recent onderzoek om de hoek komt kijken.

Geen enkele telescoop is perfect. Een van de beperkingen van optische telescopen heeft te maken met diffractie. Als lichtgolven door een telescopische lens gaan, kan het focusseringseffect ervoor zorgen dat de golven enigszins met elkaar interfereren. Het is een effect dat diffractie wordt genoemd en het kan uw afbeelding vervagen en vervormen. Het resultaat hiervan is dat er voor elke telescoop een limiet is aan hoe scherp je afbeelding kan zijn, de zogenaamde diffractielimiet. Hoewel een zwaartekrachtlenstelescoop een beetje anders is, heeft hij ook een diffractie-effect en een diffractielimiet.

In een recentelijk gepubliceerd onderzoek in de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , modelleerde het team de zwaartekrachtlensing van de zon om te kijken naar de diffractie-effecten die het zou hebben op een afbeelding van uitgebreide objecten zoals een exoplaneet. Ze ontdekten dat een telescoop met zonnelenzen een laser van 1 Watt zou kunnen detecteren die afkomstig is van Proxima Centauri b, op ongeveer 4 lichtjaar afstand. Ze ontdekten dat de diffractielimiet over het algemeen veel kleiner is dan de algehele resolutie van de telescoop zou zijn. We zouden details moeten kunnen oplossen in de orde van 10 km tot 100 km, afhankelijk van de waargenomen golflengte. Het team ontdekte ook dat er zelfs op schalen onder de diffractielimiet nog steeds objecten zijn die het bestuderen waard zijn. Neutronensterren zouden bijvoorbeeld over het algemeen te klein zijn om kenmerken te kunnen zien, maar we zouden dingen kunnen bestuderen zoals variaties in de oppervlaktetemperatuur.

Wat deze studie vooral bevestigt, is dat objecten zoals exoplaneten en neutronensterren sterke kandidaten zouden zijn voor een telescoop met zonnelenzen. Het zou in de toekomst een revolutionair hulpmiddel zijn voor astronomen.