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新研究以地球做巨型放大镜观察天体,物体亮度是原来亮度2.25万倍

2019年8月9日7:32 环球解密

    想象一下,在和月球差不多的位置设置一台太空望远镜,把地球作为一个巨型放大镜观测太空中的天体。科学家计算认为,这样的方案可以达到将天体光线亮度放大数万倍的效果,有利于探测潜在威胁地球的小行星、观测较暗淡的系外行星等。

    2020年左右即将建成的欧洲极大望远镜(E-ELT)主镜直径近40米,将是世界上最大的望远镜。然而这份哥伦比亚大学(Columbia University)的天文学家David Kipping近期发表在论文预印网上的研究,提出在距离地球比月球稍微远一点的地点设置一台镜面直径1米的望远镜,可以达到相当于镜面直径150米的望远镜的效果——远处暗淡的物体的亮度可被放大数万倍。

    Kipping说早在13年前他研究大气层的绿色闪光现象时,产生了这个想法的灵感。太阳落到地平线之下瞬间,在合适的条件下光线有时会折射出现一种绿色闪光。于是Kipping想,如果位于太空中某个有利的位置,当太阳在地球背面经过时,阳光被地球一圈的大气层折射后,就会看到一整圈绿色的光环。

    其实Kipping还想过用太阳做放大镜。太阳的引力把光线汇聚到太空中位于某处的探测器上,可以把光线放大1万亿倍,甚至能看到系外行星地表的景象。但是,探测器必须位于地球与太阳间距550倍、比海王星更远20倍的地方。按照现在的技术,人类的飞船要一个世纪才能抵达。

    用地球做放大镜则可行得多。按照Kipping的计算,来自紧靠地球背后物体的光线在地球和月球间距85%的地方聚焦。然而抵达这个焦点的光线,要经过低层大气层,那里云多气流动荡多。如果把探测器移远150万公里,让焦点位于月球4倍远的地方,光线将经过位于13.7公里的大气平流层,那里平静得多、没有云层。

    Kipping的计算显示,一个镜面直径1米的望远镜,观测一个晚上,将能观测到亮度是原来亮度2.25万倍的物体——相当于使用一个镜面150米的望远镜的效果。

    这样的放大倍数,有利于观测暗淡的天体、或扫描太空探测任何小型天体、暗淡的小行星,或能捕捉系外行星经过它们的恒星时对恒星光线造成的细微变化。

    但是Kipping说,大气层不够稳定,将其作为“镜片”拍摄的照片将比较模糊,无法和哈勃(Hubble)这样的望远镜相比。但是这个放大镜可以帮助科学家观测到其它望远镜观测不到的很暗淡的天体,比如小型系外行星、或是对地球有潜在威胁的小行星等。

    Kipping承认,真的要实现这样的计划,未来还有很多细节需要考虑。

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