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引力透镜为啥能发现黑洞与实现恒星际通讯?

2012-02-13 11:11:42 本文行家:莫刚

天文学家认为可用“引力透镜”发现黑洞,甚至可实现超距离的恒星际通讯。

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恒星际通讯是未来星际航行必不可少的技术之一恒星际通讯是未来星际航行必不可少的技术之一

 

“引力透镜”使得背景星系的光线扭曲成圆形“引力透镜”使得背景星系的光线扭曲成圆形

 

引力透镜可发现黑洞存在

据国外媒体报道,众所周知,寻找黑洞需要非常强大的望远镜。当这个庞然大物在吞食小行星、伴星物质时,会发出X-射线,而伴星的绕行速度也会受到影响,我们可通过探测这些现象来发现黑洞。但是科学家还提出了一种发现黑洞的方法:“引力透镜放大法”,该效应来源于爱因斯坦的广义相对论。对于一个大质量天体而言,比如黑洞或者星系,会产生强大的引力场,使周围时空弯曲得更剧烈,包括光在内的任何东西都会受到强大引力场的影响。

哈勃空间望远镜已经拍摄到许多这样的例子,来自遥远背景星系的光线在途径前方星系或者黑洞产生的引力场时,发生了扭曲而形成“弧形”,甚至可变成圆环形。但是在观察者的角度看,遥远的星系光线不仅仅是被扭曲了,而且还被放大了。科学家使用哈勃空间望远镜透过天然的“宇宙放大镜”,发现更遥远宇宙中发生的事件,只需将被扭曲的图像进行还原即可。但目前,哈佛-史密森天体物理学 (CfA) 中心的天文学家认为引力透镜效应还有一个有价值的发现,哈勃所拍摄的图像不仅让我们了解到遥远宇宙(背景星系)的情况,更重要的是其中还可能包含着前景星系中央超大质量黑洞的信息。

引力透镜的产生的效果与前景星系的质量是直接相关的,质量越大就说明引力越强,背景星系光线扭曲得就越剧烈。如果前景星系中存在超大质量的黑洞,可进一步加强背景光线被扭曲的程度。虽然哈佛-史密森天体物理中心的天文学家不认为我们能直接观测到由于黑洞引力场所造成的透镜效果变化,当前的观测技术可能还不够,需要更大的射电望远镜阵列才可能探测到。

如果通过“引力透镜”效应来发现前景星系中存在的超大质量黑洞是异想天开的想法,那么伊卡洛斯星际航行计划的研究人员提出了一个更富有想象力的建议:我们可以通过“引力透镜”效应来实现恒星际通信,“宇宙放大镜”具有潜在放大功能的机制。假设有艘宇宙飞船已经通过数光年的旅途,到达了半人马座阿尔法星,距离地球大约4.4光年。正常情况下这艘宇宙飞船发出的信号,地球上的人们要等上4.4年才能收到,但实际情况将会更糟,信号在如此长距离上进行传输将逐渐被削弱,最后可能由于信号太微弱了而根本不能被地球上的人们接收到。

通过“引力透镜”似乎可以解决这个问题,比如在距离太阳500个天文单位远的地方放置一艘中继飞船,在相反的方向派遣一艘宇宙飞船进行星际航行,由于太阳强大的引力造成了周围时空的扭曲,在中继飞船与进行星际航行的飞船之间形成了“通信链”,使两艘飞船的通信信号发生了“放大”,这样就可以进行超远距离的恒星际通信了。

这听起来像是科幻小说中的情节,但哈勃空间望远镜已经证明了宇宙中存在的“引力透镜”效应是一个强大的工具,不仅可用于发现遥远宇宙的星系,还可以寻找前景星系的黑洞,甚至可以实现超远距离的恒星际通信。

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