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

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

视觉焦点

  • 习近平出席2025年上合峰会国际贵宾欢迎宴会

  • 习近平主持“上海合作组织+”会议并发表重要讲话

独家策划

推荐阅读
记者近日从国家发展改革委获悉,围绕《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》(以下简称《意见》),相关部门将制定出台一系列配套文件。具体来看,一方面将围绕《意见》提出的6大行动若干重点行业领域,分别制定“人工智能+”具体实施方案,进一步细化各行业目标任务、重点方向和工作举措。
2025-09-01 09:56
8月26日,国务院印发《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》。大力发展智能农机、农业无人机、农业机器人等智能装备,提高农业生产和加工工具的智能感知、决策、控制、作业等能力,强化农机农具平台化、智能化管理。
2025-09-01 09:55
生产车间里,抽气泵凹槽上蒸汽弥漫,极细的金属导体经过氯化液处理,三次涂漆后,再附上绝缘漆膜,最终制成直径仅0.012毫米的成品电磁线。 银西产业园甘肃康视达隐形眼镜有限公司的厂房内,智能化生产线高效运转,无人搬运车有序穿梭,整个流程高度自动化。
2025-09-01 09:53
江南大学是一所以轻工特色见长的“双一流”建设高校,发酵工程学科凭借深厚的学科积淀和前瞻性布局,成功跻身国家“A+”学科行列。学校与发酵行业龙头企业共建16个联合研究中心,聘请16名教授级高工和国家级科创人才担任工程技术导师,推动研究生深入产业一线。
2025-09-01 09:52
在山东省大学生创新大赛(2025)暨中国国际大学生创新大赛(2025)山东赛区比赛中,哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院参赛队共荣获10项金奖、1项银奖。 山东省特种焊接技术重点实验室是山东省焊接领域唯一的重点实验室,突出在特种环境、特种材料以及特种结构方面的焊接技术及装备制造研究。
2025-09-01 09:51
当前,全球科技革命与产业变革加速演进,人工智能(AI)正从“辅助工具”跃升为驱动社会变革的核心引擎。
2025-08-29 09:40
中国科幻完成了从文学、影视到互动娱乐的全产业链突破,步入业态融合与创新驱动的关键阶段。科幻阅读作为科幻产业链上游的基础产业,需率先探索高质量发展路径。
2025-08-29 09:38
作为太阳系中目前已知唯一拥有生命的天体,地球宜居性的形成与演化是地球系统科学研究的核心议题。
2025-08-29 09:35
国家气候中心统计数据显示,截至8月28日,华北雨季已持续55天,较常年雨季长度(30天)明显偏长。截至8月25日,华北雨季监测区累计雨量较雨季常年值偏多131%。
2025-08-29 09:18
8月29日是七夕节,在古代神话中,牛郎和织女因为被天上的银河隔开,只有在每年农历的七月初七才能通过鹊桥相会。那么,银河到底有多宽?
2025-08-29 09:17
浙江大学物理学院王浩华团队、杭州国际科创中心郭秋江超导量子计算团队联合清华大学邓东灵团队,在百比特超导量子芯片上观测到,“预热化”机制能有效抵御热激发扰动,使有限温度下的拓扑边缘态展现出了足够的稳定性,为保护脆弱的量子信息提供了新可能。
2025-08-28 09:47
6G时代,无论在城市楼群还是偏远山区,都需要数据的高速传输和快速接入,但基于纯电子技术的传统无线设备带宽受限、频段单一,难以动态调度频谱资源。
2025-08-28 09:47
8月26日,《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》发布。为何要出台这份文件?这份文件重点说了些什么?记者采访了国家发展改革委参与文件起草的专家。
2025-08-28 09:45
从“人工智能+”发展进展来看,朱克力认为,在政策层面,形成了举国体制,算力基础设施、数据供给、人才体系等基础支撑全面强化。
2025-08-28 09:37
工业和信息化部近日印发《关于优化业务准入促进卫星通信产业发展的指导意见》。意见明确,鼓励卫星通信在工业、农业、交通、能源、城市治理等各行业各领域创新应用。
2025-08-28 09:35
8月26日,国新办举行“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会,介绍“十四五”时期能源高质量发展成就。
2025-08-27 09:36
王蜜所在团队养蜗牛的装置和她用指甲油给蜗牛壳做的标记(首次发表,非授权禁止转载)。在中科院地球环境所,针对蜗牛壳体季节尺度研究,副所长晏宏提出的理念是,用空间换时间。
2025-08-27 09:47
8月8日至12日,第十届世界机器人大会在北京举行。”  近年来,更多养老机器人在家中、社区及养老机构落地应用,从桌面式机器人、轮式底盘型机器人到人形机器人,“人机共栖”的智慧养老图景正加速照进现实。
2025-08-27 09:45
作为海洋生物医药研发的特色方向,海洋中药尚不能满足中医药产业发展需求,其开发和利用还处于起步阶段。在产业转化环节,郑明月指出,应借鉴“算法开发—标靶确证—临床转化”范式,构建海洋天然产物专属数据库和AI工具。
2025-08-27 09:45
一项近日发表于《应用生理学、营养学与代谢》的研究发现,摄入动物蛋白质食物与更高的死亡风险无关,甚至可能降低与癌症相关的死亡率。论文第一兼通讯作者、加拿大营养策略公司负责人Yanni Papanikolaou表示,“综合这类观察数据与临床研究,很明显,动物蛋白和植物蛋白均有益于健康长寿。
2025-08-27 09:43
加载更多