用太阳引力透镜,焦点达970亿公里,焦距比旅行者1号远5倍!

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用太阳引力透镜,焦点达970亿公里,焦距比旅行者1号远5倍!

如果能拍一张围绕另一颗恒星类似地球的行星照片,其清晰度足以看到大陆、海洋和云层,会怎么样?从地球的有利位置来看,系外行星(围绕其他恒星运行的行星)在聚光灯下看起来就像萤火虫。在天文学家设法拍摄为数不多的几张照片中,系外行星仅仅是点而已。即使下一代太空望远镜上线,这一点也不会改变,因为起码需要一台90公里口径的望远镜才能看到100光年外行星上的表面特征。

现在,有一组研究人员有一个大胆的计划来克服这些困难,这个计划涉及到使用一大批太阳帆航天器,比任何以前的太空探测器飞得更快、更远,转身,并将离我们相对遥远的太阳引力作为一个巨大放大镜。如果它起作用,将能够捕捉到一颗系外行星的图像,这些图像将非常清晰,以至于可以看到比例尺仅10公里宽的地貌。这个项目被称为太阳引力透镜(SGL),听起来就像是直接从科幻小说中走出来的东西。

太阳引力透镜

美国宇航局(NASA)和一批大学、航空航天公司和其他组织参与其中,还有行星协会的联合创始人卢·弗里德曼(Lou Friedman),他是最初的太阳航行大师。弗里德曼是太阳引力透镜项目的顾问,曾在20世纪70年代领导美国国家航空航天局(NASA)向哈雷彗星发送太阳帆航天器的努力,他说:我总是对试图实现一些其他方式不可能发生的事情感到兴奋,我们在行星协会开始太阳航行的全部原因是,它让我们在星际探索方面迈出了第一步。

光帆运行得非常好,成功给了穿越太阳系的想法以信心和可信度。太阳引力透镜项目的带头人、NASA喷气推进实验室物理学家斯拉瓦·图里谢夫(Slava Turyshev)说:该计划有很多障碍,但回报将是令人难以置信的,在我们的太阳系附近,将其归类为100光年以内,我们已经发现了几颗系外行星,它们可能位于恒星的宜居区。即恒星周围可能存在液态水、不太热也不太冷的区域。

引力透镜原理

所以现在有一个问题,如果发现了一些表明系外行星上存在生命的东西,我们会怎么做?我们能去那里旅行吗?或者至少能看到它吗?阿尔伯特·爱因斯坦在一个多世纪前就预言了引力可以弯曲和放大光的想法,这一概念被称为引力透镜。从观察者的角度来看,如果观察者位于被称为焦点的正确位置,那么来自距离较远的物体经过靠近巨大前景物体的光线会被扭曲和放大。

这类似于可以通过找到距目标正确距离来对焦相机的方式,而不是调整相机的焦距。哈勃太空望远镜和其他天文台已经看到了这一现象:遥远星系的细小弧形和光环,被较近的星系的引力扭曲和放大。太阳引力透镜项目背后的研究人员说:我们可以对系外行星做同样的事情,只需要旅行到焦点位置即可。对于一颗100光年外的系外行星,焦点在970亿公里(600亿英里)之外,这个距离是太阳距离是冥王星的16倍。

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