L'une des prédictions centrales de la relativité générale est qu'un objet massif tel qu'une étoile, une galaxie ou un trou noir peut dévier la lumière passant à proximité. Cela signifie que la lumière provenant d'objets éloignés peut être gravitationnellement projetée par des objets plus proches de nous. Dans de bonnes conditions, la lentille gravitationnelle peut agir comme une sorte de télescope naturel, éclairant et grossissant la lumière des objets distants. Les astronomes ont utilisé cette astuce pour observer certaines des galaxies les plus éloignées de l'univers. Mais les astronomes ont aussi pensé à utiliser cet effet un peu plus près de chez eux.

Une idée est d'utiliser la gravité du soleil comme lentille pour étudier les exoplanètes proches. La lumière provenant d'une exoplanète serait focalisée gravitationnellement par le soleil avec un point focal dans la région d'environ 550 UA à 850 UA, selon la distance à laquelle la lumière de l'exoplanète passe par le soleil. En principe, on pourrait placer un ou plusieurs télescopes à cette distance, créant ainsi un télescope de la taille du soleil. Cela donnerait une résolution d'environ 10 kilomètres carrés pour des objets distants de 100 années-lumière.

Actuellement, le vaisseau spatial le plus étendu que nous ayons construit est Voyager I, qui n'est qu'à environ 160 UA du soleil, il est donc assez clair que nous avons encore un long chemin à parcourir avant que ce type de télescope solaire ne devienne une réalité. Mais c'est un projet que nous pourrions entreprendre à l'avenir. Il ne faudrait pas de technologie magique ou de nouvelle physique pour réussir. Il faudra juste beaucoup d'ingénierie. Et même alors, un autre défi sera d'utiliser toutes les données recueillies pour assembler une image précise. Comme c'est le cas avec les radiotélescopes, ce télescope à lentille solaire ne capturerait pas une seule image à la fois. Il faudra une compréhension détaillée de la façon dont le soleil focalise la lumière pour imager les exoplanètes, et c'est là qu'intervient une étude récente.

Aucun télescope n'est parfait. L'une des limites des télescopes optiques est liée à la diffraction. Lorsque les ondes lumineuses traversent une lentille télescopique, l'effet de focalisation peut amener les ondes à interférer légèrement les unes avec les autres. C'est un effet connu sous le nom de diffraction, et il peut brouiller et déformer votre image. Le résultat est que pour tout télescope, il y a une limite à la netteté de votre image, connue sous le nom de limite de diffraction. Bien qu'un télescope à lentille gravitationnelle soit un peu différent, il a également un effet de diffraction et une limite de diffraction.

Dans une étude récemment publiée dans les Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , l'équipe a modélisé la lentille gravitationnelle du soleil pour examiner les effets de diffraction qu'elle aurait sur une image d'objets étendus tels qu'une exoplanète. Ils ont découvert qu'un télescope à lentille solaire serait capable de détecter un laser de 1 Watt provenant de Proxima Centauri b, à environ 4 années-lumière. Ils ont constaté qu'en général, la limite de diffraction est beaucoup plus petite que ne le serait la résolution globale du télescope. On devrait pouvoir résoudre des détails de l'ordre de 10 km à 100 km selon la longueur d'onde observée. L'équipe a également découvert que même à des échelles inférieures à la limite de diffraction, il y aurait toujours des objets à étudier. Par exemple, les étoiles à neutrons seraient généralement trop petites pour que nous puissions en voir les caractéristiques, mais nous pourrions étudier des choses telles que la variation de la température de surface.

Ce que cette étude confirme principalement, c'est que des objets tels que les exoplanètes et les étoiles à neutrons seraient de bons candidats pour un télescope à lentille solaire. Ce serait un outil révolutionnaire pour les astronomes du futur.