Как може с помощта на гравитационни лещи да се предава енергия от звезда към звезда

Ваня Милева Последна промяна на 06 ноември 2023 в 00:00 5441 0

Ново проучване показва как слънчевите гравитационни лещи (SGL) могат да се използват за излъчване на енергия от една система към друга

Кредит NASA/ESA
Ново проучване показва как слънчевите гравитационни лещи (SGL) могат да се използват за излъчване на енергия от една система към друга

Една завладяваща статия изследва възможността множество гравитационни лещи да осигурят предаване на енергия - комуникационен мост между далечни цивилизации.

През 1916 г. прочутият Алберт Айнщайн нанася финалните щрихи върху своята Oбща теория на относителността, геометрична теория за това как гравитацията променя кривината на пространство-времето.

Революционната теория остава основополагаща за нашите модели за формирането и развитието на Вселената. Едно от многото неща, които Oбщата теория на относителността прогнозира, са т.нар. гравитационни лещи, с които обекти с масивни гравитационни полета ще изкривят и увеличат светлината, идваща от по-отдалечени обекти. Астрономите сега използват тези лещи, за да извършват наблюдения на дълбокия космос.

Идеята на Маконе за наблюдение на екзопланети в детайли с телескоп със слънце като гравитационна леща. Кредит: Claudio Maccone

През последните години учени като Клаудио Маконе (Claudio Maccone) и Слава Туришев (Slava Turyshev) изследват как използването на нашето Слънце като слънчева гравитационна леща (SGL) може да има огромни приложения за астрономията и търсенето на извънземен разум (SETI). Два забележителни примера включват изучаване на екзопланети в изключителни детайли (вж "Идея: Да използаваме Слънцето като гравитационна леща") или създаване на междузвездна комуникационна мрежа ("галактически интернет").

В скорошен документ Туришев предполага как напредналите цивилизации биха могли да използват SGL за предаване на енергия от звезда на звезда – възможност, която може да има значителни последици в нашето търсене на техносигнатури - признаци за наличието на високотехнологични цивилизации.

Илюстрация на екзопланета, както се вижда от SGL. Кредит: Slava G. Turyshev et al / NASA.

Препринтът на статията на Туришев, "Гравитационни лещи за междузвездно предаване на енергия", наскоро се появи онлайн и се преглежда за публикуване.

Слава Туришев е научен сътрудник в Групата за изследване на структурата на Вселената в Лабораторията за реактивни двигатели на НАСА.

Тази група се занимава с широк спектър от изследователски теми, свързани с еволюцията на Вселената от Големия взрив до наши дни.

Това включва формирането на първите звезди и галактики, ролята на тъмната материя и тъмната енергия във формирането на мащабни космически структури и ускоряващото се разширяване на Вселената.

Тясната галактика, елегантно извита около сферичния си спътник в това изображение, е красив пример за наистина странен и много рядък феномен. Това изображение, направено с космическия телескоп Хъбъл на НАСА/ЕКА, изобразява GAL-CLUS-022058s, разположен в съзвездието Fornax (Пещ) в Южното полукълбо. GAL-CLUS-022058s е най-големият и един от най-пълните пръстени на Айнщайн, откривани някога в нашата Вселена. Обектът е кръстен от главния изследовател и неговия екип, които изучават този пръстен на Айнщайн, като 'Разтопения пръстен', което загатва за външния му вид и съзвездието му. За първи път съществуването на тези пръстени е предсказано теоретично от Айнщайн в неговата Обща теория на относителността, необичайната форма на този обект може да се обясни с процес, наречен гравитационна леща, който кара светлината, излъчваща се отдалеч, да се огъва и раззтегля от гравитацията на обект между неговия източник и наблюдател. В този случай светлината от фоновата галактика е била изкривена в кривата, която виждаме от гравитацията на галактическия клъстер, разположен пред нея. Почти точното подравняване на фоновата галактика с централната елиптична галактика на клъстера, което се вижда в средата на това изображение, е изкривило и увеличило изображението на фоновата галактика около себе си в почти перфектен пръстен. Обекти като тези са идеалната лаборатория за изследване на галактики, които са твърде слаби и далечни, за да ги видим по друг начин. Гравитационна леща GAL-CLUS-022058s, заснета с космическия телескоп Хъбъл. Кредит: NASA/ESA/Hubble Space Telescope.

В предишни статии Туришев и неговият колега, старши научен сътрудник Виктор Тот (Viktor Toth ) от Университета Карлтън, са изследвали задълбочено физиката на гравитационните лещи. Те са изследвали как космически кораб, разположен във фокусната област на SGL, би позволил авангардна астрономия. Това включва как SGL може да усили светлината от слаби далечни обекти (като екзопланети) до точката, в която разделителната способност ще бъде сравнима с наблюдения, проведени от висока орбита. В друга статия астрономът и математикът от SETI Клаудио Маконе показа как SGL могат да улеснят комуникацията между звездите.

В тази последна статия Туришев изследва как гравитационната фокусна точка на звезда може да се използва за фокусиране на енергия и нейното излъчване към други звездни системи. Както посочва астрономът в своя документ, същото оборудване, използвано за междупланетни комуникации (изградено в мащаб), може да позволи на двойки звездни гравитационни лещи да улеснят предаването на енергия на междузвездни разстояния.

Тази конфигурация би се възползвала от усилването на светлината от двете лещи, което позволява значително увеличаване на съотношението сигнал/шум (SNR) на предавания сигнал. Но както Туришев заявява пред Universe Today, все още не е предприет цялостен анализ на тези сценарии:

"Това е темата, от която се опитвам да стоя настрана от доста време, тъй като нямаше разработени аналитични инструменти за изследване на предаването на енергия. Сега много подходящи и важни теми са добре разбрани, което води до тази работа. В тази статия разгледах осъществимостта на междузвездното предаване на енергия и успях да покажа, че е възможно да се постигне практически подходящо съотношение сигнал/шум (SNR), като по този начин показах, че може да се използват SGL за тази цел."

По-типично такова огъване на светлината води до две забележими изображения на далечната галактика, но тук подравняването на лещите е толкова прецизно, че фоновата галактика е изкривена в подкова - почти пълен пръстен. Тъй като подобен ефект на леща е предвиден в някои подробности от Алберт Айнщайн преди повече от 70 години, пръстени като този сега са известни като пръстени на Айнщайн. Въпреки че LRG 3-757 бе открита през 2007 г. в данни от Sloan Digital Sky Survey (SDSS), изображението, показано по-горе, е последващо наблюдение, направено с широкообхватна камера 3 на космическия телескоп Хъбъл. Гравитацията на светеща червена галактика (LRG) е изкривила гравитационно светлината от много по-далечна синя галактика. Кредит: NASA/ESA/Hubble Space Telescope.

За това изследване Туришев използва аналитични инструменти от предишната си работа с SGL, за да обмисли как светлината може да бъде усилена в системи с множество лещи.

След това той прилага същите тези методи към три сценария за лазерно предаване на енергия в свободното пространство, които включват лещи с единични или двойни лещи.

Във всички случаи предавател с точков източник е позициониран във фокусната област на обектива, който усилва мощността, уловена от приемника.

Резултатите показват, че излъчването на мощност следва същите принципи като усилването на светлината и може да бъде постигнато с помощта на подобна инфраструктура.

Концепция на художник за космическите слънчеви енергийни масиви. Кредит: National Space Society

Базираната в космоса слънчева енергия се счита за едно от най-ефективните средства за осигуряване на планетата с чиста, възобновяема енергия. Този метод се състои от сателити в ниска околоземна орбита, които събират слънчева енергия двадесет и четири часа на ден и я излъчват към приемни станции на Земята с помощта на микровълнови лазери.

В това отношение използването на SGL за излъчване на енергия от система към система може да разшири космическата слънчева енергия до междузвездното пространство, улеснявайки всичко от междузвездно изследване до междузвездно заселване. Както демонстрира Туришев, математиката е стабилна, но има още много работа за вършене:

"Ние показваме осъществимостта и предоставяме инструментите, които могат да се използват за справяне с всички тези нюанси. И вече имаме доста добри SNR, така че включването на тези допълнителни условия за моделиране няма да намали значително чувствителността. И така, това е първият документ, който разглежда всички теми по неспекулативен начин, като се фокусира само върху включената физика. Трябва да се разгледат още много теми – несъответствие на предавател-леща1-леща2-приемник, наличие на неизчезващи квадруполни моменти, характеризиращи вътрешната структура на лещата и т.н. Но всичко, което е необходимо сега, е да се справим с всяка от тях."

Справка: Gravitational lensing for interstellar power transmission
Slava G. Turyshev; https://arxiv.org/abs/2310.17578 

Източник: Civilizations Could Use Gravitational Lenses to Transmit Power From Star to Star, Universe Today

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !