点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:太阳将变成寻找系外行星的“放大镜”?
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

太阳将变成寻找系外行星的“放大镜”?

来源:光明网2020-01-13 10:21

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  近日,美国宇航局喷气推进实验室和美国航太公司联合研究出了利用太阳引力透镜(SGL)探测系外行星的方法。这一方法引起了不少人的兴趣,那么它真的可行吗?一起来看看吧~

  前段时间,新闻中热炒美国宇航局计划用太阳作为引力透镜,对系外行星成像,事实上在2017年这个计划就已经提出来了[1]。有人觉得这是个不错的新奇想法,也有研究轨道动力学的同事质疑这样的观测是不现实的。但这条新闻却让我想起了多年前听过的一个同样新奇的报告。


  广义相对论指出,光在引力场中发生偏折[2]。故而,广义相对论的一个观测检验就是星光经过太阳附近时的偏折。直到现在,天文学家仍然在测量太阳对电磁波的偏折,只是不再观测恒星的位置,而是通过甚长基线干涉观测射电源的位置[3]


  光在被天体的引力场偏折在天文中是普遍存在的现象,包括众所周知的星系或星系团造就的强引力透镜以及行星(或者某种未知天体)等产生的微引力透镜。太阳自然也是可以作为引力透镜的,前段时间热炒的新闻就是美国宇航局计划用太阳作为引力透镜,对系外行星成像[4]

太阳将变成寻找系外行星的“放大镜”?

  图1. 强引力透镜。(图片来源:ALMA)


  用太阳作为引力透镜成像看上去是一个新想法,但用太阳作为引力透镜,我在2011年10月24日听研究SETI(搜索外星文明)的Claudio Maccone博士的报告时就了解到这个想法了。Maccone博士当时的报告题目是“FOCAL space mission to 550 AU and beyond”,比较吸引我的就是550 AU这个值。Turyshev等人的文献里给出的是548 AU。两个值比较接近,这是怎么来的呢?


  可以简单计算一下,光在质量为M的半径为r天体的引力场中的偏转角和天体的质量M成正比,和天体的半径r成反比。另外一方面,这个偏转角度可以近似为天体半径r和焦距d的比值。因此,对于给定的天体,以它为透镜得到的焦距和天体半径r的平方成正比,和天体质量M成反比。通过仔细思考和计算,你会发现一个有趣的事实,如果用太阳系中的天体做引力透镜,太阳的焦距最小,就是550 AU左右!


太阳将变成寻找系外行星的“放大镜”?

  图2. 将太阳作为引力透镜的探测卫星所在轨道。也就是说,如果要放一台探测卫星,利用太阳作为透镜,探测远方天体,那么这颗卫星所在的轨道的半径应该是550 AU,就是图中所示的位置。(图片来源:NASA)


  Turyshev等人的想法是在距离太阳550 AU左右的地方放一颗卫星对系外行星成像。而早先Macccne博士的想法是在距离太阳550 AU左右的地方放一个天线,接收来自天体的信号,或者发射信号,把太阳作为一个放大器。如果我们要发射一艘太空飞船前往距离太阳最近的恒星,这可能是不多的让这艘飞船与我们保持通讯联系的方案。在550 AU半径的轨道,周期大约为一万两千多年,在这个轨道上的卫星或天线一年运动10角秒,在一年内瞄准一个方向是有可能的。


  快十年过去了,我对Maccone博士的报告仍然印象深刻。当时的报告听起来就像听科幻故事,但Maccone博士告诉我们,这些想法你应该写下来,提交给某些机构,批不批,管他的,反正这些想法迟早会实现的。如果不写下来的话,这些想法就无法保留下来。


  现在看来,这个想法已经保留下来,还被发扬光大了。


  参考文献

  [1] http://www.sci-news.com/astronomy/solar-lensing-telescope-nasa-exoplanets-05313.html

  [2] A. Einstein 1936, Science, 84, 506

  [3] S. S. Shapiro, et al. 2004, Physical Review Letters, 92, 121101

  [4] S. G. Turyshev, M. Shao, V. T. Toth 2019, IJMPD, 28, 1950125

  作者简介

  钱磊:国家天文台副研究员。2009年在北京大学天文学系获博士学位。2009年至今在国家天文台FAST工程工作。目前负责FAST谱线数据处理工作。翻译过专著《黑洞吸积盘》以及若干科普文章。

[ 责编:肖春芳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • “雪龙2”号完成任务抵达开普敦港

  • 武汉实施进出人员管控

独家策划

推荐阅读
近日据报道,德国能源巨头意昂集团最近发布的一份研究报告显示,5G网络将大幅增加数据中心的耗电量,由此产生的废热可用于市政供暖。
2020-01-22 09:34
南开大学生命科学学院、药物化学生物学国家重点实验室教授刘林团队通过完全化学小分子的方法,成功将卵巢颗粒细胞重编程为具有生殖系转移能力的诱导性多能干细胞,进而分化为卵子,并通过正常受精获得健康小鼠。
2020-01-22 09:30
DNA几乎是无人不知、无人不晓。作为我们的遗传物质,人体内大部分DNA都紧密折叠在细胞核中的染色体里。癌症,是全人类面临的恶性疾病。数十年来,科学家们一直试图从DNA中找到癌症的起因和治癌的“灵丹妙药”。作为DNA的聚居地,染色体自然是研究的重点目标。
2020-01-22 09:29
近日,人力资源社会保障部印发《关于进一步支持和鼓励事业单位科研人员创新创业的指导意见》(以下简称《指导意见》),明确支持和鼓励科研人员离岗创办企业,同时支持和鼓励科研人员兼职创新、在职创办企业。
2020-01-22 09:28
天文学是一门观测的科学。原本从事理论研究的邓李才,成了给望远镜选址的实干家。SONG中国项目启动至今已过去11年,还在跟SONG项目“死磕”的邓李才,已经两鬓斑白。
2020-01-22 09:26
据英国《自然·可持续性》杂志21日发表的一项环境学研究,美国斯坦福大学科学家提出了加州林火管理中无法广泛实施计划性火烧的三类社会政治障碍,分别为风险类障碍、资源类障碍和监管类障碍。
2020-01-22 09:23
在最新研究中,研究人员比较了传统大豆油、降低了亚油酸含量的转基因大豆油、椰子油以及补充了豆甾醇的椰子油这几种饮食对雄性小鼠的影响。
2020-01-22 09:23
据美国《科学新闻》网站20日报道,美国加州理工学院日前发布公报说,该校科学家在太阳系内发现了首颗完全在金星轨道内运行的小行星,这颗小行星可能因为与太阳系内行星碰撞而坠入现有轨道。
2020-01-22 09:22
据美国太空网近日报道,美国太空探索技术公司(SpaceX)掌门人埃隆·马斯克表示,鉴于该公司“载人龙”(Crew Dragon)飞船飞行中止测试取得成功,载人飞行可能于今年第二季度进行,但具体起飞时间及任务时长仍是未知数。
2020-01-22 09:21
根据英国《自然·通讯》杂志21日发表的地球科学研究,美国国家航空航天局(NASA)的研究人员报告称,最新证据显示,澳大利亚西部的亚拉布巴陨石坑或是地球上现存最古老的撞击构造,超过此前纪录2亿多年。
2020-01-22 09:19
针对武汉发生的肺炎疫情,日本长崎大学医齿药学综合研究科临床研究药学研究室准教授北里海雄认为,“不排除既存的药物有治疗效果,随着更多的患者被临床治愈康复出院,最佳的治疗药物及治疗方案也将会浮出水面”。
2020-01-22 09:19
近年来不断发现来自太阳系外的有着极端双曲线轨道的天体,引发了科学家的关注。结果发现,近年来发现的奥陌陌(1I/2017 U1,Oumuamua)和鲍里索夫彗星(2I/2019 Q4,Borisov)两个双曲线轨道天体,都很可能来自太阳系外。
2020-01-22 09:17
近期,我国湖北省武汉市及北京、广东等多个地区发生新型冠状病毒感染的肺炎疫情。截至1月21日21时,全国累计报告确诊病例309例。疫情牵动人心,怎样防疫、治疫,已经成为我国医药学界急需解决的问题。
2020-01-22 09:16
21日下午16时,广东省政府召开新闻发布会,通报新型冠状病毒感染肺炎疫情及应对防控情况。
2020-01-22 09:15
20日下午,中国卫星海上测控部所属的2艘测量船远望3号远望7号,在圆满完成长征五号遥三火箭、通信技术试验卫星五号等3次海上测控任务后,顺利停靠码头。
2020-01-22 09:14
一架重约35千克的八轴旋翼无人机缓缓升空,当升至几十米的高度时,分别向100米外的地面A、B两点射出一对纠缠光子,两个光子在历经大气湍流、雨水、阳光等干扰后,仍能几乎完好地抵达地面。
2020-01-22 09:12
与刚刚过去的2019年一样,2011年的诺贝尔物理学奖也曾花落天体物理学领域。当时得奖的三位科学家的主要贡献是,通过观测宇宙中的“标准烛光”Ia型超新星发现宇宙的加速膨胀。
2020-01-21 09:18

寒冬腊月时节,正在陕西省镇巴县市场监督管理局挂职的西北农林科技大学食品科学与工程专业博士生习林杰,心里美滋滋的。他依靠所学知识帮助陕西省11个深度贫困县之一的镇巴县建立了腊肉全产业链标准与追溯体系。

2020-01-21 09:16
20日,武汉市成立新型冠状病毒感染的肺炎疫情防控指挥部。尽量减少或取消一切不必要的大型公众集会,协调各方资源加强物资储备和供应,确保疫情“早发现、早报告、早隔离、早治疗”。
2020-01-21 09:10
在四川省稻城县亚丁国家级自然保护区,雪山是最美的自然景观之一。雪山装点下的稻城县,格外富有韵味。
2020-01-21 09:08
加载更多