太陽重力透鏡望遠鏡概念技術,可直接成像系外行星地表

作者 | 發布日期 2022 年 05 月 05 日 9:15 | 分類 天文 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


未來某天,如果望遠鏡強大到可直接看見遙遠系外行星地表有沒有海洋,是什麼感覺呢?自 1992 年發現首顆系外行星以來,科學家至今已探測到 5,000 多顆系外行星,然而受儀器解析度太低難以直接對系外行星進行成像限制,我們並未學到太多新東西。史丹佛大學團隊對此一直在研究太陽重力透鏡望遠鏡這種新成像技術,精度可比當前最強成像方法高 1,000 倍。

與恆星相比,系外行星自身不發光、質量小,以當前望遠鏡技術非常難直接對其成像,目前能找到的大多是透過行星凌日法或逕向速度法發現的大質量熱木星,我們只知道這些系外行星的位置、一點點大氣特徵,其餘都是謎。

為解決望遠鏡解析度物理限制,史丹佛大學團隊一直在研究新的概念成像技術,類似天文學家利用星團充當重力透鏡效應來觀察遙遠宇宙的背景光,研究人員也希望利用太陽充當重力透鏡效應,獲得比目前任何方法都先進的系外行星成像。若成功,精度將是目前最強成像技術 1,000 倍。

1919 年一次日食中,月球擋住了來自太陽的光,科學家看到太陽附近恆星偏離已知位置,這是重力使光彎曲的明確證據,也是驗證愛因斯坦相對論的第一個觀測證據。而以研究人員提出的新太空望遠鏡拍攝距離地球 100 光年的系外行星,解析度可以像現在拍攝太陽系其他行星一樣好。

當今技術想獲得上述解析度的系外行星成像,我們需要一個比地球寬 20 倍的超大型望遠鏡。不過重力透鏡望遠鏡這概念也有自己的問題待解決:想利用太陽重力透鏡捕捉系外行星圖像,這台太空望遠鏡必須放在比太陽-冥王星距離還遠 14 倍的地方,遠遠超過太陽系邊緣,也比當今已發射的任何飛行器都還遠,當今技術也抵達不了這個位置。

▲ 利用太陽充當重力透鏡效應觀察系外行星的概念太空望遠鏡。(Source:史丹佛大學

研究人員坦承,人類至少還需 50 年才有部署這項技術的能力,且若沒有太陽光帆飛行器,望遠鏡發射後可能要飛 100 年才能抵達觀測位置。

這些技術不確定能否問世,但只要想著未來某天人類直接對系外行星地表進行成像、看見行星表面可能也有綠色森林或藍色海洋,便足以為科學家添加研究動力。

新論文發表在《天文物理期刊》(The Astrophysical Journal)。

(首圖來源:pixabay