Гравитационная линза GAL-CLUS-022058s. Фото: НАСА/ЕКА/Космический телескоп Хаббл.
В 1916 году знаменитый физик-теоретик Альберт Эйнштейн внес последние штрихи в свою теорию общей относительности — геометрическую теорию того, как гравитация изменяет кривизну пространства-времени. Революционная теория остается основополагающей для наших моделей того, как формировалась и развивалась Вселенная. Одной из многих вещей, предсказанных ОТО, были так называемые гравитационные линзы: объекты с массивными гравитационными полями будут искажать и увеличивать свет, исходящий от более удаленных объектов. Астрономы использовали линзы для проведения наблюдений в глубоком поле и заглядывания в космическое пространство.
В последние годы такие ученые, как Клаудио Макконе и Слава Турышев, исследовали, как использование нашего Солнца в качестве солнечной гравитационной линзы (SGL) может иметь огромные применения в астрономии и в поисках внеземного разума (SETI). Два ярких примера включают чрезвычайно детальное изучение экзопланет или создание межзвездной коммуникационной сети («галактического Интернета»). В недавней статье Турышев предлагает, как развитые цивилизации могли бы использовать SGL для передачи энергии от звезды к звезде — возможность, которая может иметь серьезные последствия в наших поисках техносигнатур.
Препринт статьи Турышева «Гравитационное линзирование для межзвездной передачи энергии» недавно был опубликован на arXiv и рассматривается для публикации в Physical Review. Д. Слава Г. Турышев — научный сотрудник группы исследования структуры Вселенной в NASA Jet. Двигательная лаборатория. Эта группа занимается широким кругом тем исследований, связанных с эволюцией Вселенной от Большого взрыва до наших дней. Сюда входит образование первых звезд и галактик, роль темной материи и темной энергии в формировании крупномасштабных космических структур, а также ускоряющееся расширение Вселенной (соответственно).
В предыдущих статьях Турышев и его коллега, старший научный сотрудник Виктор Тот (Карлтонский университет), подробно исследовали физику гравитационных линз. Они также исследовали, как космический корабль, расположенный в фокальной области SGL, позволит осуществлять передовую астрономию. Это включает в себя то, как SGL может усиливать свет от слабых удаленных объектов (например, экзопланет) до такой степени, что разрешение будет сопоставимо с наблюдениями, проводимыми с высокой орбиты. В другой статье астроном и математик SETI Клаудио Макконе показал, как SGL могут облегчить общение между звездами.
В своей последней статье Турышев исследовал, как гравитационную точку звезды можно использовать для фокусировки энергии и передачи ее в другие звездные системы. Как он указал в своей статье, то же самое оборудование, которое используется для межпланетной связи (созданное в нужном масштабе), может позволить парам звездных гравитационных линз облегчить передачу энергии на межзвездные расстояния. Эта конфигурация выиграет от усиления света обеими линзами, что позволит значительно увеличить отношение сигнал/шум (SNR) передаваемого сигнала. Но, как сообщил Турышев Universe Today по электронной почте, комплексный анализ этих сценариев еще не проводился:
«Это тема, от которой я старался держаться подальше в течение некоторого времени, поскольку не было разработано аналитических инструментов для изучения передачи энергии. Теперь многие актуальные и важные темы хорошо изучены, что привело к этой работе. В этой статье Я рассмотрел возможность межзвездной передачи энергии и смог показать, что можно достичь практически соответствующего отношения сигнал/шум (SNR), показав тем самым, что для этой цели можно использовать SGL».
Для этого исследования Турышев использовал аналитические инструменты из своей предыдущей работы с SGL, чтобы рассмотреть, как свет может быть усилен в многолинзовых системах. Затем он применил те же методы к трем сценариям передачи энергии лазера в свободном пространстве, которые включают линзирование с помощью одной или двух линз. Во всех случаях передатчик с точечным источником располагается в фокальной области линзы, что усиливает мощность, принимаемую приемником. Результаты показывают, что излучение энергии следует тем же принципам, что и усиление света, и может быть реализовано с использованием аналогичной инфраструктуры.
Солнечная энергия космического базирования считается одним из наиболее эффективных средств обеспечения планеты чистой возобновляемой энергией. Этот метод заключается в том, что спутники на низкой околоземной орбите (НОО) собирают солнечную энергию 24 часа в сутки и передают ее на приемные станции на Земле с помощью микроволновых лазеров. В этом отношении использование SGL для передачи энергии от системы к системе может расширить солнечную энергию космического базирования в межзвездное пространство, облегчая все, от межзвездных исследований до межзвездных поселений. Как продемонстрировал Турышев, математика верна, но предстоит еще много работы:
«Мы показываем осуществимость и предоставляем инструменты, которые можно использовать для решения всех этих нюансов. И у нас уже есть довольно хорошие SNR, поэтому включение этих дополнительных условий моделирования не приведет к значительному снижению чувствительности. Итак, это первая статья, в которой рассматривается Все темы рассматриваются в неспекулятивной форме, фокусируясь только на физике. Необходимо затронуть еще много тем — несоосность передатчик-линза-линза-2-приемник, наличие неисчезающих квадрупольных моментов, характеризующих внутреннюю структуру линзы и т. д. все, что нужно сейчас, — это разобраться с каждым из них».
Информация от: Universe Today
