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斯坦福大學(xué)天體物理學(xué)家構(gòu)思的"重力望遠鏡"技術(shù)拍攝系外行星比現(xiàn)有技術(shù)強大1000倍

一個重建地球圖像的家構(gòu)鏡技技術(shù)例子，使用太陽引力透鏡投射的重力圍繞太陽的光環(huán)。實現(xiàn)這種重建的望遠外行算法可以應(yīng)用于系外行星，以獲得更好的斯坦思的術(shù)拍攝系成像。

描繪這種概念性系外行星成像技術(shù)與現(xiàn)有成像想法相比的體物動圖。
（神秘的理學(xué)地球uux.cn報道）據(jù)cnBeta：斯坦福大學(xué)天體物理學(xué)家構(gòu)思的一種未來的"重力望遠鏡"技術(shù)可以使天文成像比今天的任何技術(shù)都要先進。自1992年第一顆系外行星被發(fā)現(xiàn)以來，家構(gòu)鏡技技術(shù)天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了5000多顆圍繞其他恒星運行的重力東莞橫瀝鎮(zhèn) 品茶喝茶上課工作室[微信1662+044-1662][提供外圍女上門服務(wù)快速安排面到付款不收定金行星。然而，望遠外行我們對它們的斯坦思的術(shù)拍攝系了解相對較少：我們知道它的存在和它的一些特征，但其余的是一個謎。
為了避開望遠鏡的物理限制，斯坦福大學(xué)的天體物理學(xué)家一直在開發(fā)一種新的概念性成像技術(shù)，它將比目前使用的最強的成像技術(shù)精確1000倍。通過利用引力對時空的扭曲效應(yīng)，即所謂的引力透鏡，科學(xué)家們有可能操縱這一現(xiàn)象，創(chuàng)造出比目前可用的任何技術(shù)都要先進的成像。
在今天（2022年5月2日）發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的一篇論文中，研究人員描述了一種操縱太陽引力透鏡以觀察太陽系外行星的方法。通過將望遠鏡、太陽和系外行星放在一條線上，太陽在中間，科學(xué)家可以利用太陽的引力場來放大系外行星經(jīng)過時發(fā)出的光線。相對于放大鏡有一個彎曲的表面使光線彎曲，引力透鏡有一個彎曲的時空，能夠?qū)b遠的物體進行成像。
斯坦福大學(xué)人文與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)教授、卡夫里粒子天體物理學(xué)和宇宙學(xué)研究所（KIPAC）副所長布魯斯-麥金托什說："我們想拍攝圍繞其他恒星運行的行星的照片，其效果不亞于我們對自己太陽系中的行星所做的照片。有了這項技術(shù)，我們希望能拍攝一張100光年外的行星的照片，其影響力與阿波羅8號拍攝的地球照片相同。"
目前的問題是，他們提出的技術(shù)將需要比目前更先進的太空旅行。不過，研究人員說，這一概念的前景以及它可能揭示的其他行星的情況，使它值得繼續(xù)考慮和發(fā)展。
讓光彎曲的好處
引力透鏡直到1919年的日食期間才被實驗觀察到。由于月亮阻擋了來自太陽的光線，科學(xué)家們能夠看到太陽附近的星星偏離了它們的已知位置。這是明確的證據(jù)，證明引力可以彎曲光線，也是愛因斯坦的相對論正確的第一個觀察證據(jù)。后來，在1979年，斯坦福大學(xué)教授馮-埃什勒曼發(fā)表了一份關(guān)于天文學(xué)家和航天器如何利用太陽引力透鏡的詳細說明。(同時，包括斯坦福大學(xué)KIPAC的許多天文學(xué)家現(xiàn)在經(jīng)常利用最大規(guī)模星系的強大引力來研究宇宙的早期演變）。
但直到2020年，人們才詳細探索了這種成像技術(shù)，以觀察行星。加州理工學(xué)院噴氣推進實驗室的斯拉瓦·圖里舍夫描述了一種技術(shù)，即天基望遠鏡可以使用火箭圍繞行星的光線進行掃描，以重建一份清晰的圖像，但該技術(shù)需要大量的燃料和時間。
在Turyshev工作的基礎(chǔ)上，KIPAC的博士生亞歷山大·馬杜羅維奇發(fā)明了一種新的方法，可以從直視太陽的單一圖像中重建一個行星的表面。通過捕捉太陽周圍由系外行星形成的光環(huán)，馬杜羅維奇設(shè)計的算法可以通過扭轉(zhuǎn)引力透鏡的彎曲來消除光環(huán)的扭曲，從而將光環(huán)重新變成一個圓形的行星。
馬杜羅維奇通過使用位于地球和太陽之間的衛(wèi)星DSCOVR拍攝的旋轉(zhuǎn)地球的圖像來展示他的工作。然后，他用一個計算機模型來觀察地球在太陽引力的扭曲作用下會是什么樣子。通過將他的算法應(yīng)用于觀測，馬杜羅維奇能夠恢復(fù)地球的圖像并證明他的計算是正確的。
為了通過太陽引力透鏡捕捉到系外行星的圖像，一臺望遠鏡必須被放置在比冥王星更遠的地方，超過我們太陽系的邊緣，比人類曾經(jīng)發(fā)送過的航天器還要遠。但是，這個距離只是太陽和系外行星之間光年的極小部分。
"通過解開被太陽彎曲的光線，可以創(chuàng)造出遠遠超過普通望遠鏡的圖像，"馬杜羅維奇說。"因此，科學(xué)潛力是一個未開發(fā)的謎，因為它開啟了這種尚不存在的新的觀測能力。"
目標設(shè)定在太陽系之外
目前，為了以科學(xué)家描述的分辨率對一顆系外行星進行成像，我們需要一個比地球?qū)?0倍的望遠鏡，當(dāng)然這是不可能的。而通過像望遠鏡一樣利用太陽的引力，科學(xué)家們可以將其作為一個巨大的自然透鏡來利用。一個哈勃大小的望遠鏡與太陽引力透鏡相結(jié)合，足以對系外行星進行成像，其功率足以捕捉表面的精細細節(jié)。
馬杜羅維奇說："太陽引力透鏡為觀察開辟了一個全新的窗口，這將足以用來調(diào)查行星大氣的詳細動態(tài)，以及云層和表面特征的分布，我們現(xiàn)在沒有辦法調(diào)查這些。"
但是，按目前的航天發(fā)展水平，人類至少需要50年的時間才能部署這項技術(shù)，很可能更長。為了采用這種技術(shù)，我們需要更快的航天器，如果用當(dāng)今最先進的載具計算，可能需要100年的時間才能到達鏡頭。使用太陽帆或太陽作為引力彈弓，時間可能短至20或40年。盡管時間表不確定，但看到一些系外行星是否有大陸或海洋的可能性始終是他們的動力。兩者的存在是一個強有力的指標，表明在一個遙遠的星球上可能存在生命。
"這是發(fā)現(xiàn)其他行星上是否有生命的最后步驟之一，通過拍攝另一個星球的照片，你可以看到作為森林的綠色斑塊和作為海洋的藍色斑點--有了這些，就很難說它沒有生命了。"