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गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सूर्य का उपयोग करना Using

गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सूर्य का उपयोग करना Using


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क्या बेहतर दूरबीन देखने के लिए सूर्य को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है? क्या इस प्रभाव का व्यावहारिक रूप से खगोलीय पिंडों को देखने के लिए उपयोग किया जा सकता है?


हाँ, यह संभव होगा। यहां दो सड़कें हैं:

  1. दृश्यमान प्रकाश

    दृश्य तरंग दैर्ध्य की सीमा में प्रकाश का पता लगाने के मामले में, शायद आप उस दुर्लभ अवसर पर विचार करेंगे जब वहाँ aसूर्यग्रहण. और यह कई बार संभव भी हो सकता है'जल्दी' भोरतथा'देर से' सांझ.

  2. अदृश्य प्रकाश (दृश्यमान सीमा के बाहर, IR और UV से परे)

    अब, इसके अलावा, हमारे पास रेडियो, इन्फ्रा-रेड, यूवी किरणों और एक्स-रे के लिए टेलीस्कोप हैं, जिससे हमें 'आईपीस' देखने की आवश्यकता नहीं होगी। खगोलविदों के पास इसके लिए डिटेक्टर होते हैं और प्राप्त प्रकाश को 'पिक्सेल' में संग्रहीत किया जाता है।

आप इसी तरह के प्रश्न को भी देखना चाहेंगेभौतिकी-एसईयहां।

जैसा कि जेरेमी ने नीचे एक टिप्पणी में बताया और यहां भी बताया, यह वास्तव में एक दूर का विचार है। आपको होना चाहिए वास्तव में बहुत दूर सूर्य से दूर इसे a . के रूप में उपयोग करने के लिए जी लेंस. दूरबीन को लगभग 50 अरब मील दूर होना चाहिए और एक पीढ़ी के भीतर उस दूरी को कवर करने के लिए, शायद हमने अभी तक तकनीकी रूप से उन्नत स्तर हासिल नहीं किया है।


एक शब्द में, नहीं। सूर्य के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण लेंस के लिए प्रकाश पथ सूर्य के पीछे के तारे को देखने के लिए सतह के बहुत करीब होगा। आमतौर पर, एक गुरुत्वाकर्षण लेंस एक आकाशगंगा से बहुत दूर होता है ताकि प्रकाश आकाशगंगा से गुजरने के बाद अभिसरित हो सके।

सूर्य के अलावा, क्या आपको दिन में कोई तारा दिखाई देता है?


दरअसल, जीआर की पहली पुष्टि में से एक, सर ए एडिंगटन एट अल द्वारा है, जिन्होंने 29 मई, 1919 को एक अनकहे-से-दूर-ए-जान सितारों के प्रकाश ट्रे के विचलन को मापा।

यहाँ उनके प्रयोग से एक मूल स्नैपशॉट है: उन्होंने स्रोतों की अपेक्षित स्थिति से प्रकाश के झुकने को मापने के लिए सूर्य ग्रहण का लाभ उठाया। प्रयोग थोड़ा विवादित रहा है, लेकिन एक ही प्रकार के लगातार प्रयोगों (सूर्य ग्रहण के दौरान गेलेक्टिक सितारों के प्रकाश झुकने के उपाय) ने उन परिणामों की पुष्टि की। और, वह अंत में एडिंगटन था!

आप मूल पेपर यहां और कुछ अन्य जानकारी विकी पेज पर पा सकते हैं।


हां, सूर्य को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में उपयोग करना और बेहतर दूरदर्शी दृश्य प्राप्त करना संभव है। जैसा कि आप जानते हैं कि अंतरिक्ष द्रव्यमान द्वारा घुमावदार है और इसलिए प्रकाश द्रव्यमान द्वारा विक्षेपित होता है, गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग करके प्रकाश को केंद्रित करना संभव है और इस प्रकार अधिक दूरबीन देखने को प्राप्त करना संभव है।

हालाँकि, सूर्य के चारों ओर कोरोना का उतार-चढ़ाव होता है। इसलिए, सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग प्रभाव का बेहतर दोहन करने के लिए, सूर्य से थोड़ा और दूर ध्यान केंद्रित करने का प्रयास करना चाहिए।

दरअसल, एक अंतरिक्ष मिशन के लिए पहले से ही योजना बनाई जा रही थी कि वह सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग प्रभाव का फायदा उठाकर इंटरस्टेलरली संचार कर सके। मिशन को फोकल ("फास्ट आउटगोइंग साइक्लोपियन एस्ट्रोनॉमिकल लेंस" के लिए) कहा जाता है।

अधिक जानकारी के लिए या तो "डॉ. क्लाउडियो मैककोन" या "फोकल स्पेस मिशन" खोजें।


गुरुत्वीय लेंस के रूप में बृहस्पति?

मुझे याद है कि मैंने एक स्वीडिश साइंस मैग में सूर्य से सौर foci 550 AU की योजनाबद्ध जांच के बारे में पढ़ा था। जब वहां यह सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग को दूरबीन के रूप में उपयोग करेगा।

लेकिन वहां जांच हो रही है और परियोजना की लागत निकट भविष्य में दूर होने वाली एक बाधा की तरह लगती है।

तो मेरा सवाल है। इसी तरह से बृहस्पति का उपयोग क्यों नहीं करते? क्या वहां जांच करने के लिए पैसे के लायक लेंसिंग प्रभाव देने के लिए ज्यूपिटर द्रव्यमान छोटा है ??


फोकल मिशन: सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंस के लिए

२१वीं सदी के लिए महान मिशनों में से एक फोकल — हो सकता है जो सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंस को भेजा गया एक अंतरिक्ष जांच है जो लगभग ५५० एयू बाहर है। गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग खगोलविदों के लिए एक प्रमुख उपकरण बनता जा रहा है, और हमने माइक्रोलेंसिंग का उपयोग करते हुए ग्रहों की पहचान को भी देखा है, जो गैलेक्टिक केंद्र की दिशा में लक्ष्य को देखते हुए और प्रकाश में फीके परिवर्तन जो किसी ग्रह के पारित होने का संकेत देते हैं। गुरुत्वाकर्षण लेंस अवधारणा, 1936 के आइंस्टीन पेपर पर वापस आती है, 1978 में सामने आई, जब डेनिस वॉल्श और टीम ने एक जुड़वां क्वासर छवि देखी, जो एक हस्तक्षेप करने वाली आकाशगंगा के कारण लेंसिंग का परिणाम है क्योंकि यह इसके चारों ओर प्रकाश झुकता है।

तो हम जानते हैं कि लेंसिंग काम करती है। जहां तक ​​​​मुझे पता है, अंतरिक्ष यान पर धारणा लागू करने वाला पहला व्यक्ति वॉन एशलेमैन (स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय) था, जिसने वहां उपलब्ध संभावित आवर्धन का फायदा उठाने के लिए 550 एयू की अंतरिक्ष जांच पर विचार किया। और इस तरह के मिशनों को, फ्रैंक ड्रेक द्वारा अन्य लोगों के बीच, SETI प्रयोगों के रूप में, 1420 मेगाहर्ट्ज पर हाइड्रोजन लाइन को बढ़ाने के लिए सूर्य की क्षमता का उपयोग करते हुए, इंटरस्टेलर संचार के लिए तथाकथित ‘वाटरहोल’ आवृत्ति पर विचार किया गया है।

लेकिन क्लाउडियो मैककोन की तुलना में किसी ने फोकल मिशन में अधिक विचार नहीं किया है। इतालवी भौतिक विज्ञानी ने 1992 के एक सम्मेलन का नेतृत्व किया जिसने मिशन अवधारणाओं की जांच की, और अगले वर्ष यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी को एक प्रस्ताव प्रस्तुत किया। तब से, उन्होंने इस काम का अनुसरण कई पत्रों के साथ किया है एक्टा एस्ट्रोनॉटिका और यह ब्रिटिश इंटरप्लेनेटरी सोसाइटी का जर्नल, ब्रह्मांड विज्ञान के लिए गुरुत्वाकर्षण लेंस के उपयोग (कॉस्मिक माइक्रोवेव पृष्ठभूमि का अध्ययन करने के लिए आकाश के एक छोटे टुकड़े की विस्तृत इमेजिंग), संचार (अंतरतारकीय जांच से संकेतों को बढ़ावा देने के लिए पास के सितारों के आसपास गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग करना) और खगोल विज्ञान की जांच करना। उनकी 1997 की किताब गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सूर्य: प्रस्तावित अंतरिक्ष मिशन (कोलोराडो स्प्रिंग्स: आईपीआई प्रेस) अब अपने तीसरे संस्करण में इस विषय का एक विस्तृत विश्लेषण है।

छवि: काम पर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग। 550 एयू और उससे आगे की एक अंतरिक्ष जांच कई अन्य वैज्ञानिक लक्ष्यों के बीच अन्य सौर प्रणालियों का विस्तृत अध्ययन करने के लिए इस तरह के प्रभावों का फायदा उठा सकती है। श्रेय: मार्टिन कोर्नमेसर & लार्स लिंडबर्ग क्रिस्टेंसन, एसटी-ईसीएफ।

एक प्रस्तुति में वह आज करेंगे एस्ट्रोडायनामिक्स और अनुप्रयोगों में नए रुझान प्रिंसटन में सम्मेलन, मैककोन ने नोट किया कि गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सितारों का उपयोग खगोलविदों के लिए एक तार्किक अगला कदम है। “ जैसे-जैसे प्रत्येक सभ्यता अधिक जानकार होगी, वे पहचानेंगे, जैसा कि हमने अब पहचाना है, कि प्रत्येक सभ्यता को एक महान उपहार दिया गया है: ऐसी शक्ति का एक लेंस जिसे कोई भी उचित तकनीक कभी भी अपनी शक्ति की नकल या पार नहीं कर सकती है। यह लेंस सभ्यता का तारा है। हमारे मामले में, हमारा सूर्य।”

सूर्य के गुरुत्वाकर्षण लेंस का एक आकर्षक पहलू यह है कि हमें इसका उपयोग करने के लिए 550 AU पर एक अंतरिक्ष यान पार्क करने की आवश्यकता नहीं है। जैसे-जैसे अंतरिक्ष यान इस दूरी से आगे बढ़ता है, सूर्य के कोरोना द्वारा बनाए गए प्रभाव कम होते जाते हैं और केवल इमेजिंग बेहतर होती जाती है। हमारे पास उन छवियों को देखने का अवसर है, जिनकी पसंद जमीन-आधारित या पारंपरिक अंतरिक्ष-आधारित दूरबीनों द्वारा निर्मित नहीं की जा सकती है, यह मानते हुए कि हम उचित समय में अंतरिक्ष यान को आवश्यक दूरी तक ले जाने का एक तरीका खोज सकते हैं।

यदि हम प्लूटो से परे अन्वेषण के लिए एक तर्कसंगत पैटर्न को स्केच करने का प्रयास करते हैं, तो हमारी सोच में FOCAL सामने और केंद्र होना चाहिए। न्यू होराइजन्स 2015 में प्लूटो/चारोन सिस्टम तक पहुंचता है। उसके बाद इनोवेटिव इंटरस्टेलर एक्सप्लोरर पर सक्रिय काम है, एक जांच जो हेलियोस्फीयर से परे उपकरण ले जाएगी और विशेष रूप से इंटरस्टेलर माध्यम को लक्षित करने वाला पहला मिशन बन जाएगा। आईआईई के बाद या एक संयुक्त मिशन अवधारणा के हिस्से के रूप में एक अच्छी तरह से सुसज्जित फोकल जांच, शायद सौर सेल द्वारा निकट सौर फ्लाईबाई द्वारा संचालित है।

लेकिन इस तरह का एक मिशन, अंतरिक्ष आधारित गुरुत्वाकर्षण लेंस अध्ययन के लिए ग्राउंडब्रेकर, कई में से पहला होगा। विशेष रूप से, जैसा कि हम अंतरिक्ष यान को वास्तव में अंतरतारकीय गति में धकेलना सीखते हैं, FOCAL एक आवश्यक अग्रदूत बन जाता है जो हमें लक्षित सौर प्रणालियों के बारे में बहुत कुछ बता सकता है। जैसा कि मैककोन ने नोट किया है सूर्य एक गुरुत्वीय लेंस के रूप में:

मुझे आशा है कि सूर्य के चारों ओर सभी दिशाओं में कई FOCAL अंतरिक्ष मिशन शुरू होंगे, प्रत्येक जांच सूर्य की स्थिति के संबंध में पता लगाने के लिए तारे के ठीक विपरीत दिशा में शुरू की जाएगी। एक FOCAL अंतरिक्ष मिशन का उपयोग किया जा सकता है सौर मंडल के बाहर रुचि की किसी भी चीज़ को बढ़ाना। तब यह कहा जाना चाहिए कि FOCAL का उपयोग पास के ग्रह प्रणालियों को आवर्धित करने के लिए किया जाएगा, जिसका अर्थ है कि न केवल स्वयं पास के तारे, बल्कि उनके ग्रह, हेलो डिस्क, ऊर्ट बादल, आदि भी।

यदि हमारी प्रणोदन प्रौद्योगिकियों में सफलताओं के माध्यम से फोकल-शैली के मिशन नियमित हो जाते हैं तो लक्ष्यों की सीमा बहुत बड़ी है। अंतरिम में, आवश्यक दूरियों के लिए गहरी अंतरिक्ष जांच कई वैज्ञानिक जांच की संभावना प्रदान करती है, जिनमें से कई की जांच नासा ने 1980 के दशक में टीएयू (हजार खगोलीय इकाइयों) मिशन के लिए अपने अध्ययन में की थी। मैककोन ने जो जोरदार तर्क दिया वह यह है कि हेलियोस्फीयर से परे क्षेत्रों में कोई भी जांच गुरुत्वाकर्षण लेंस का फायदा उठाने की स्थिति में होगी, और इस तरह की जांच के लिए हमारे डिजाइन में आवश्यक उपकरण शामिल होना चाहिए ताकि हमें यह दिखाया जा सके कि इस जबरदस्त प्राकृतिक उपकरण का सर्वोत्तम उपयोग कैसे किया जाए।

इस प्रविष्टि पर टिप्पणियां बंद हो गई हैं।

क्या कोई इसके बारे में कुछ आंकड़े पोस्ट कर सकता है?
उदाहरण के लिए, प्राप्य संकल्प क्या है? मैदान की चौड़ाई कितनी है?
क्या यह तय है? क्या हमारे पास नैरो और वाइड फील्ड इमेज दोनों हो सकते हैं?
मैं इस बारे में सुनता रहता हूं कि ऐसी दूरबीन कितनी अच्छी होगी लेकिन कोई सटीक आंकड़ा कभी नहीं।
मेरा मतलब है कि इसे सार्थक रूप से किसी भी चीज़ से बेहतर होना चाहिए जिसे हम संभवतः सार्थक होने के लिए खरीद सकते हैं। इस चीज़ के दो बुरे नुकसान हैं:
1) यह 500-1000 एयू से काम करता है (मैंने पहले अलग-अलग दूरियां सुनीं)
2) यह एक निश्चित दिशा में दिखेगा (कम या ज्यादा, स्टीयरिंग बहुत धीमा है)।
1) और 2) पर काबू पाने के लिए यह वास्तव में अच्छा होना चाहिए।

एंज़ो, एक टिप्पणी: न्यूनतम के रूप में दूरी 550 एयू है, उसके बाद साधन के निरंतर उपयोग के साथ। FOCAL के लिए दूरी की कोई ऊपरी सीमा नहीं है, क्योंकि ऑप्टिकल लेंस के मामले के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण-केंद्रित विकिरण 550 AU के बाद फोकल अक्ष पर रहता है। दूसरे शब्दों में, फोकल लाइन अनंत तक फैली हुई है। दूरी का नुकसान इस तथ्य से ऑफसेट होता है कि यह प्रस्तावित अवलोकन मंच उन चीजों को कर सकता है जो कोई अन्य दूरबीन संभाल नहीं सकता है। इस पर विचार करें, ग्रेगरी मैटलॉफ की डीप स्पेस प्रोब बुक से: गुरुत्वाकर्षण लेंस पर एक फोकल मिशन के लिए, गुप्त वस्तु से ईएम विकिरण 10 8 के कारक द्वारा बढ़ाया जाता है।

मैटलॉफ और क्लाउडियो मैककोन दोनों ने अवधारणा का विश्लेषण दिया है और लेंस के गणितीय विवरण को मैककोन ने अपनी द सन एज़ ए ग्रेविटेशनल लेंस पुस्तक (जो पहले के कागजात संकलित करता है) में विस्तृत रूप से प्रस्तुत किया है। अवधारणा की खोज जारी रखने के लिए मैं जो करना चाहता हूं वह यह है कि डॉ मैककोन को ऊपर आपके प्रश्नों पर एक टिप्पणी के लिए लाया जाए, और यदि यह संभव है, तो मैं उस सामग्री को उपलब्ध होते ही पोस्ट कर दूंगा।

मुझे लगता है कि दूरी के लिए एक व्यावहारिक ऊपरी सीमा होनी चाहिए, अन्यथा हम 550 एयू तक यात्रा करने के बजाय अल्फा सेंटौरी जैसे किसी अन्य स्टार का उपयोग कर सकते हैं, है ना?
मैं मैककोन से अधिक विस्तृत जानकारी की प्रतीक्षा कर रहा हूं।

यह अफ़सोस की बात है कि हमारे पास कोई सफ़ेद बौना तारा नहीं है… मैं गणना करता हूँ कि वैन मानेन के तारे के लिए, कुंजी त्रिज्या मात्र 0.13 AU है। एक न्यूट्रॉन स्टार को लेंस के रूप में उपयोग करना और भी आसान होगा, लेकिन मुझे संदेह है कि आप उनमें से कई को स्वदेशी सभ्यताओं वाले सिस्टम में नहीं पाएंगे।

मैंने पिछले साल स्वाइनबर्न के लिए फोकल अवधारणा पर एक निबंध लिखा था
खगोल विज्ञान ऑनलाइन पाठ्यक्रम (http://astronomy.swin.edu.au/sao/)।
मैंने अभी इसे चालू किया है

इसकी स्पष्ट व्याख्या के साथ, इसे दूसरी रिलीज़ की बुरी तरह से आवश्यकता है
नंबर, और ओपन ऑफिस/पीडीएफ टाइपोग्राफी छोटी है लेकिन एक पर है
त्वरित पुन: पढ़ना, मैं इसके साथ खड़ा रहूंगा।

> क्या कोई इस बारे में कुछ आंकड़े पोस्ट कर सकता है?

> उदाहरण के लिए, प्राप्य संकल्प क्या है?

संक्षेप में, वही संकल्प जो हम निकायों के लिए प्राप्त कर सकते हैं
सूर्य के करीब परिक्रमा करते हुए, अगर हम उन्हें देख रहे थे
550 एयू दूर, या आगे।

यह पूरी अवधारणा की कुंजी है। के एक सिलेंडर की कल्पना करो Imagine
प्रकाश किरणें, सभी समानांतर, और सभी केवल सूर्य की सतह को काटती हैं।
सूर्य का गुरुत्वीय विक्षेपण इन सभी किरणों को a . पर लाता है
548 एयू पर बिंदु।

मान लें कि हमारे पास 548 एयू पर स्थित एक दूरबीन है, जो इंगित करता है
वापस सूर्य पर। दूरबीन छवि में, एक वस्तु कुछ
सूर्य की ओर के सौर व्यास कम हो जाएंगे
हमेशा की तरह परिप्रेक्ष्य – एक कोण घटाना (वस्तु आकार /
दूरी, रेडियन में)। जितना दूर, उतना छोटा।

लेकिन बिल्कुल बेलन पर एक वस्तु (जिसे हम देखेंगे
छवि में सूर्य की सीमा के साथ मेल खाता है) _नहीं
परिप्रेक्ष्य में बिल्कुल कम होना_। मान लीजिए एक दूर
ग्रह, मान लीजिए कि १०० प्रकाश वर्ष दूर, की सतह को पार कर गया है
सिलेंडर। आम तौर पर, इसका क्रॉस-सेक्शन घटाएगा
कोण (व्यास / 100 ली)। लेकिन हमारे टेलीस्कोप में इसकी छवि होगी
सबटेन्ड (व्यास / 548 एयू)। (।) यही फोकल की अपील है।

कुछ आंकड़ों को जोड़ने के लिए। 548 एयू पर, सूर्य घट जाता है

(696000 / (149598000 * 548)) * 3600 * (180 / 3.14159)
= १.७५१ चाप सेकंड

(4878 / (149598000 * 548)) * 3600 * (180 / 3.14159)
= ०.०१२ चाप सेकंड

हबल वाइड फील्ड प्लैनेटरी कैमरा का रिज़ॉल्यूशन है
0.007 चाप सेकंड। तो यह सिर्फ बुध को पर बना सकता है
सौर फोकल दूरी। लेकिन सिद्धांत रूप में, यह एक ग्रह को हल कर सकता है
किसी भी दूरी पर बुध का आकार।

आपको इसकी ओर इशारा करना होगा, वास्तव में, आप करेंगे
इसे व्यवस्थित करना होगा ताकि “सिलेंडर” की सतह,
सूरज की चौड़ाई, बस इसे पार करने में कामयाब रहा। कल्पना कीजिए
टेलिस्कोप की पैंतरेबाज़ी करना, ताकि सिलिंडर पास आ जाए
यह ग्रह जैसा करता है, उसकी छवि सामान्य से सूज जाती है
आकार, संकल्प से काफी नीचे, इस न्यायसंगत-समाधान योग्य 0.012 a-s तक।

एक और पकड़: अगर हमारा दायरा 548 एयू पर है, तो सिलेंडर
सूर्य की डिस्क के साथ मेल खाता है, तो निश्चित रूप से कोई भी वस्तु
एक तारे से भी कमजोर सूर्य के स्वयं में डूब जाएगा
विकिरण। लेकिन जैसे-जैसे हम इससे आगे बढ़ते हैं, यह बेहतर होता जाता है
न्यूनतम दूरी, क्योंकि सौर डिस्क कम हो जाती है
दूरी के रूप में^(-1), लेकिन बेलन की चौड़ाई कम हो जाती है
दूरी के रूप में^(-1/2)। उदाहरण के लिए लगभग 700 AU में से,
सूर्य 1.371 a-s घटाता है, जबकि सिलेंडर 1.549 a-s . है
पार।

> फ़ील्ड की चौड़ाई क्या है?

यह सिलेंडर की चौड़ाई के क्रम पर है: 1.751 ए-एस, के साथ गिर रहा है
दूरी। छवि का कोणीय आवर्धन गिर जाता है
तेजी से सिलेंडर से प्रस्थान के साथ, इसलिए छवि है
अत्यंत विकृत। यह देना शायद उचित है
क्षेत्र की चौड़ाई सिलेंडर की चौड़ाई के 10% के रूप में। दूसरे शब्दों में,
वास्तव में बहुत संकीर्ण।

> क्या यह ठीक है? क्या हमारे पास नैरो और वाइड फील्ड इमेज दोनों हो सकते हैं?

केवल संकीर्ण। हम अपने को स्कैन करने के लिए दूरबीन को बाद में स्थानांतरित कर सकते हैं
एक व्यापक क्षेत्र में सिलेंडर, लेकिन हम केवल इसके लिए बजट कर सकते हैं
अवलोकन चरण में बहुत अधिक वेग परिवर्तन होता है, इसलिए स्थानांतरण
सीमित है।

> मैं सुनता रहता हूं कि ऐसी दूरबीन कितनी अच्छी होगी
> लेकिन कभी भी कोई सटीक आंकड़े नहीं।
> मेरा मतलब है कि इसे किसी भी चीज़ से काल्पनिक रूप से बेहतर होना चाहिए
> संभवतः सार्थक बन सकता है। यह बात दो
> खराब नुकसान :

> १) यह ५००-१००० AU से काम करता है (मैंने पहले अलग-अलग दूरियाँ सुनी थीं)

548 एयू, और ऊपर। लेकिन शायद व्यावहारिक रूप से ही आसपास हो रहा है
600 या अधिक।

> 2) यह एक निश्चित दिशा में दिखेगा (अधिक या कम, स्टीयरिंग is
> बहुत धीमी)।

> १) और २ पर काबू पाने के लिए यह वास्तव में अच्छा होना चाहिए)।

यह इस बात पर निर्भर करता है कि हम क्या देखना चाहते हैं। हमारे पास एक किरण हो सकती है
सूर्य की चौड़ाई या अधिक, मिली-आर्ससेकंड के संकल्प के साथ,
जो प्रभावी रूप से अपने लक्ष्य को 550-1000 AU तक लाता है।

क्या हम बेटेलगेयूज को करीब से देखना चाहेंगे, जो एक लाल विशालकाय है जो निकट है
इसके हाइड्रोजन-जलने वाले जीवन का अंत? एटा कैरिने के बारे में,
या सीरियस बी? सिग्नस X-1 की अभिवृद्धि डिस्क … या काली
छेद ही?

> यह अफ़सोस की बात है कि हमारे पास कोई सफ़ेद बौना तारा नहीं है…
> मैं गणना करता हूं कि वैन मानेन के तारे के लिए, कुंजी त्रिज्या है
> मात्र 0.13 AU.

वास्तविक रूप से काम करने के लिए यह एक बहुत ही रोचक अभ्यास होगा
हम सीरियस बी के साथ क्या कर सकते हैं।

क्या पृथ्वी को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में उपयोग करना संभव होगा? पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण कुआं निश्चित रूप से बहुत छोटा है, इसलिए आनुपातिक दूरी को बढ़ाना होगा, लेकिन पृथ्वी बहुत छोटी है, इसलिए यह अभी भी 550 एयू से काफी करीब हो सकती है। पृथ्वी को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में उपयोग करने के लिए किस प्रकार की दूरी आवश्यक होगी? आस-पास के कुछ अन्य ग्रहों, विशेष रूप से बृहस्पति के बारे में क्या?

मेरे आश्चर्य का मुख्य कारण यह है कि यह हमारे अपने ग्रह या बृहस्पति जैसे कुछ नजदीकी स्थानीय वस्तुओं के साथ गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का परीक्षण करने के लिए एक छोटी जांच की तरह लगता है, इसके अलावा अभी भी इमेजिंग के लिए उपयोगी होने के अलावा, एक बहुत ही मूल्यवान तरीका होगा इस तकनीक के साथ अनुभव प्राप्त करने के लिए।

पृथ्वी के लिए दूरी 15000 एयू से अधिक है। बृहस्पति लगभग 6000 एयू है। वास्तव में इसके लायक नहीं है।

विपरीत विचार देख रहे हैं ..
खगोलविद जिस माइक्रोलेंसिंग का अध्ययन करते हैं, वह उसी सिद्धांत पर आधारित है?, मेरा मतलब है कि क्या हम आज की तकनीक से 6000 एयू पर स्थित पृथ्वी के आकार के ग्रहों का पता लगा सकते हैं?

हां, माइक्रोलेंसिंग उसी सिद्धांत पर आधारित है, जिस पर यहां चर्चा की गई है, प्रकाश पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव का उपयोग करते हुए, हालांकि ग्रहों की पहचान के लिए माइक्रोलेंसिंग के मामले में, ग्रह आकाशगंगा केंद्र की दिशा में एक तारे के चारों ओर पाया जाता है (सबसे बड़ा अवसर प्रदान करने के लिए) सितारों की विशाल संख्या के कारण लेंसिंग) और यह इस बात पर आधारित है कि तारा और उसका ग्रह अधिक दूर की वस्तु के प्रकाश को कैसे प्रभावित करते हैं। दूसरे शब्दों में, हम लेंस की गई छवि की जांच हमें हस्तक्षेप करने वाली वस्तुओं के बारे में कुछ दिखाने के तरीके के रूप में कर रहे हैं।

क्यों न नेपच्यून के गुरुत्वाकर्षण लेंस का उपयोग सूर्य की ऊर्जा को एक इंटरस्टेलर मिशन को शक्ति देने के लिए केंद्रित करने के लिए करें। न केवल सूर्य की सतह की तुलना में प्रकाश उज्जवल होगा, यह किसी भी तारे के बीच के कणों को वाष्पीकृत कर देगा और अंतरिक्ष यान के लिए एक रास्ता साफ कर देगा। बृहस्पति और भी बेहतर होगा, लेकिन यह सूर्य की परिक्रमा बहुत जल्दी करता है।

गुरुत्वाकर्षण लेंस के साथ एक समस्या यह है कि आपको उनका लाभ उठाने के लिए अंतरिक्ष यान को सही स्थिति में रखना होगा। उदाहरण के लिए, एक गतिमान नेपच्यून में एक गुरुत्वाकर्षण फोकस होगा जो किसी विशेष गंतव्य पर '8216 लक्षित' नहीं हो सकता है, और न ही इसका द्रव्यमान उस तरह का केंद्रित प्रकाश प्रदान करने के लिए पर्याप्त होगा जो कि निकट सौर कक्षा में एक पावर स्टेशन पंप कर सकता है रॉबर्ट फॉरवर्ड के बारे में लिखने वाले बाहरी सिस्टम लेंस के माध्यम से।

लेकिन खगोलीय प्रेक्षणों के लिए, गुरुत्वीय लेंसों में बहुत अधिक संभावनाएं होती हैं, खासकर यदि हम वास्तविक मिशन के साथ सूर्य के लेंस का दोहन करना सीख सकें। चाल चल रही है, निश्चित रूप से हम 550 एयू और उससे आगे के बारे में बात कर रहे हैं!

क्या आप रोजर शॉयर के एम ड्राइव के बारे में न्यू साइंटिस्ट में ८ सितंबर २००६ के लेख से परिचित हैं? यदि पर्याप्त ऊर्जा होती तो अतिचालक संस्करण एक ग्राम से अधिक त्वरण उत्पन्न कर सकता था। यदि किसी को बृहस्पति के केंद्र बिंदु तक ६००० एयू की यात्रा करनी पड़े और एक सर्पिल पथ में यात्रा करनी पड़े, तो क्या कोई प्रकाश की गति तक पहुंच सकता है? तब कोई ऊर्जा के लिए बाइनरी स्टार सिस्टम का उपयोग कर सकता था। सीरियस बी सीरियस ए को ग्रहण करता है, भले ही दोनों सितारे लगभग 20 एयू अलग हों। जिस चीज में मेरी सबसे ज्यादा दिलचस्पी है, वह है भविष्य की यात्रा करना, सितारों की नहीं।

हां, कई लोगों ने शॉयर लेख भेजा और मैं इसके बारे में लिखना चाहता था — इतना धीमा होने के लिए खेद है। मुझे लगता है कि भविष्य की यात्रा करने की सुंदरता यह है कि एक तरह से हम जानते हैं कि इसे कैसे जल्दी से किया जा सकता है सापेक्ष गति से यात्रा करना। और यह इंटरस्टेलर यात्रा विकल्प भी प्रदान करता है — वास्तव में एक दिलचस्प यात्रा!

मैं यह नहीं समझ सकता कि सूर्य अपने स्वयं के प्रकाश पर ध्यान केंद्रित क्यों नहीं करता है, लेकिन ऐसा नहीं कर सकता, क्योंकि सूर्य का प्रकाश सूर्य से 550 AU से अधिक सभी दिशाओं में बहुत अधिक चमकीला हो जाएगा। किसी भी मामले में कोई सूर्य का उपयोग सूर्य के कोरोना को तारे के बीच की यात्राओं के लिए केंद्रित करने के लिए कर सकता है?

आस-पास के लोगों की मेसोलेंसिंग एक्सप्लोरेशन: ग्रहों से ब्लैक होल तक

सार: आस-पास के लोगों में दूर के पृष्ठभूमि क्षेत्र में सितारों को लेंस करने की उच्च संभावना हो सकती है। इसलिए उच्च-संभाव्यता लेंसिंग, या मेसोलेंसिंग, का उपयोग सौर पड़ोस में अंधेरे और मंद वस्तुओं के बारे में हमारे ज्ञान को नाटकीय रूप से बढ़ाने के लिए किया जा सकता है, जहां यह स्थानीय अंधेरे आबादी (फ्री-फ्लोटिंग ग्रह, कम द्रव्यमान वाले बौने) के सदस्यों की खोज और अध्ययन कर सकता है। सफेद बौने, न्यूट्रॉन तारे और तारकीय द्रव्यमान वाले ब्लैक होल)।

हम खोजे गए (या पहले से ज्ञात) वस्तुओं के द्रव्यमान और अनुप्रस्थ वेग को माप सकते हैं, और यह निर्धारित कर सकते हैं कि वे मंद साथियों के साथ बायनेरिज़ में हैं या नहीं। हम इन और मेसोलेंसिंग के अन्य अनुप्रयोगों का पता लगाते हैं, जिसमें पदार्थ के रूपों का अध्ययन शामिल है, जिनकी परिकल्पना की गई है, लेकिन खोज नहीं की गई है, जैसे कि मध्यवर्ती-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल, डार्क मैटर की वस्तुएं गेलेक्टिक डिस्क के माध्यम से मुक्त-स्ट्रीमिंग, और सबसे बाहरी क्षेत्रों में ग्रह। सौर प्रणाली।

प्रत्येक मामले में हम वर्तमान निगरानी प्रणालियों के आधार पर परिणाम प्राप्त करने की व्यवहार्यता पर चर्चा करते हैं, और उन विस्तारों पर भी विचार करते हैं जो पैनोरमिक सर्वे टेलीस्कोप और रैपिड रिस्पांस सिस्टम (पैन-स्टारआरएस) के युग में ऑल-स्काई मॉनिटरिंग के आगमन के साथ खुलेंगे। ), और लार्ज सिनोप्टिक सर्वे टेलीस्कोप (LSST)।

टिप्पणियाँ: एस्ट्रोफिजिकल जर्नल में प्रदर्शित होने के लिए 10 पृष्ठ, कोई आंकड़े नहीं

विषय: खगोल भौतिकी (खगोल-ph)

के रूप में उद्धृत करें: arXiv:0712.3558v1 [एस्ट्रो-ph]

से: रोसने डि स्टेफ़ानो [ईमेल देखें]

[v1] गुरु, २० दिसंबर २००७ २०:०१:१७ जीएमटी (२५केबी)

मेसोलेंसिंग के साथ आस-पास के रहने योग्य ग्रहों की खोज और अध्ययन

लेखक: रोसने डि स्टेफानो, क्रिस्टोफर नाइट

सार: हम प्रदर्शित करते हैं कि गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का उपयोग पास के बौने सितारों के रहने योग्य क्षेत्रों में ग्रहों की खोज और अध्ययन के लिए किया जा सकता है। यदि उपयुक्त सॉफ्टवेयर विकसित किया जाता है, तो निगरानी कार्यक्रमों की एक नई पीढ़ी स्वचालित रूप से बौने सितारों के रहने योग्य क्षेत्रों में आस-पास के ग्रहों की जनगणना करेगी। इसके अलावा, आस-पास के बौने सितारे अनुमानित समय पर लेंसिंग घटनाओं का उत्पादन कर सकते हैं इन घटनाओं की सावधानीपूर्वक निगरानी करने से आवास के क्षेत्र में स्थित किसी भी ग्रह की खोज हो सकती है।

चूंकि लेंसिंग ग्रहों की खोज कर सकती है (1) आमने-सामने की कक्षाओं में, और (2) सबसे मंद सितारों के चारों ओर कक्षा में, लेंसिंग तकनीक डॉपलर और/या पारगमन जांच के माध्यम से प्राप्त की गई पूरक जानकारी प्रदान करेगी। अंतिम परिणाम पृथ्वी पर जीवन को जन्म देने वाली स्थितियों के समान विभिन्न प्रणालियों की व्यापक समझ होगी।

टिप्पणियाँ: १२ पृष्ठ, ३ आंकड़े, १ टेबल

विषय: खगोल भौतिकी (खगोल-ph)

इस रूप में उद्धृत करें: arXiv:0801.1510v1 [खगोल-ph]

से: क्रिस्टोफर नाइट [ईमेल देखें]

[v1] बुध, ९ जनवरी २००८ २१:०६:२२ जीएमटी (१११केबी)

मेसोलेंसिंग के माध्यम से आस-पास के ग्रहों और बाइनरी सिस्टम की खोज और अध्ययन

सार: यह पेपर यह पता लगाने के लिए समर्पित है कि हम गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में उनकी क्रिया को देखकर आस-पास (1-2 kpc से कम) ग्रहों और बाइनरी सिस्टम को कैसे खोज और अध्ययन कर सकते हैं। लेंसिंग आस-पास के बायनेरिज़ और ग्रहों के दायरे का विस्तार कर सकता है जिनका व्यवस्थित रूप से अध्ययन किया जा सकता है जिसमें डार्क और डिम बायनेरिज़ और फेस-ऑन सिस्टम शामिल हैं। अधिक पारंपरिक अध्ययनों के साथ, जो सिस्टम से प्रकाश का उपयोग करते हैं, कक्षीय मापदंडों (कुल द्रव्यमान, द्रव्यमान अनुपात और कक्षीय पृथक्करण सहित) को लेंसिंग डेटा से निकाला जा सकता है, साथ ही इन पारंपरिक तरीकों के साथ, व्यक्तिगत प्रणालियों को अध्ययन के लिए लक्षित किया जा सकता है। . हम लेंस के रूप में उनके कार्यों को देखकर आस-पास के ग्रहों और बाइनरी सिस्टम की खोज और अध्ययन को अनुकूलित करने के लिए आवश्यक विशिष्ट अवलोकन रणनीतियों पर चर्चा करते हैं।

टिप्पणियाँ: १२ पृष्ठ, ४ आंकड़े, एपीजेएल को प्रस्तुत १४ सितंबर २००७

विषय: खगोल भौतिकी (खगोल-ph)

इस रूप में उद्धृत करें: arXiv:0801.1511v1 [खगोल-ph]

से: रोसने डि स्टेफ़ानो [ईमेल देखें]

[v1] बुध, ९ जनवरी २००८ २१:१९:४७ जीएमटी (२३४केबी,डी)

हबल का उपयोग करने वाले खगोलविदों ने एक बड़ी सूची तैयार की है
दूर के ब्रह्मांड में गुरुत्वाकर्षण लेंस की खोज 67
विशाल अण्डाकार और लेंटिकुलर आकार द्वारा लेंस की गई आकाशगंगाएँ
आकाशगंगाएँ यदि यह प्रतिनिधि है, तो लगभग हो सकता है
कुल मिलाकर ५००, ००० समान गुरुत्वाकर्षण लेंस
आकाश।

तो, 500 AU तक का टेलीस्कोप प्राप्त करने के लिए सर्वोत्तम वर्तमान तकनीक का उपयोग करने में कितना समय लगेगा? 10 वर्ष? 100 साल? 200 साल?

कोई विशेष गुरुत्व लेंस दूरबीन कितने आकाश की जांच कर पाएगी? प्रकाश किरणें जो सूर्य द्वारा केंद्रित होंगी और दूरबीन द्वारा पकड़ी जा सकेंगी, मुझे लगता है कि आकाश के केवल एक छोटे से हिस्से से आना है, या क्या मुझे कुछ याद आ रहा है? ऐसा लगता है कि आपको गुरुत्वाकर्षण लेंस दूरबीनों के पूरे अनुक्रम की आवश्यकता होगी — यदि आपके पास सूर्य द्वारा केंद्रित प्रकाश किरणों को पकड़ने के लिए एक तैनात है, तो कहें, अल्फा सेंटारी, (या बल्कि अंतरिक्ष का हिस्सा अल्फा सेंटारी स्थित है) वेगा से आने वाली प्रकाश किरणों को पकड़ने के लिए आपको 500 एयू क्षेत्र के आसपास कहीं और तैनात करना होगा। एक ‘वर्तमान तकनीक’ टेलीस्कोप गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के साथ आकाश का कितना बड़ा हिस्सा जांच सकता है?


टेलीस्कोप क्लाउड की ओर

विदेशी सौर प्रणालियों के बारे में हमारे ज्ञान पर इस तरह के एक शक्तिशाली अवलोकन उपकरण का प्रभाव क्रांतिकारी से कम नहीं होगा। इस इनाम को प्राप्त करने में केवल एक गंभीर बाधा है: ऐसी दूरबीन एक समय में केवल एक लक्ष्य का निरीक्षण कर सकती है, क्योंकि दूरबीन, सूर्य और लक्ष्य सभी को एक पंक्ति में होना चाहिए। दूसरे लक्ष्य का निरीक्षण करने के लिए, उसे अपनी स्थिति बदलनी होगी ताकि वह सूर्य और दूसरे लक्ष्य के साथ संरेखित हो। आकाश के विपरीत छोर पर एक लक्ष्य का निरीक्षण करने के लिए, दूरबीन को सौर मंडल के विपरीत छोर की यात्रा करनी होगी, क्योंकि इसे सूर्य से 542 एयू या उससे अधिक दूरी की आवश्यकता होती है, इसलिए कम से कम 1100 एयू की यात्रा की आवश्यकता होती है, या छह प्रकाश-दिन।

इस दूरी को सबसे उन्नत निकट-भविष्य की प्रणोदन तकनीक (न्यूक्लियर पल्स) को पार करने में भी महीनों लगेंगे। महीनों के डाउनटाइम को स्वीकार करने के बजाय, सौर मंडल के विभिन्न छोरों पर कई दूरबीनों को तैनात करना कहीं अधिक कुशल होगा, शायद सूर्य के विपरीत छोर पर एक जोड़ी से शुरू होकर वहां से आकाश के विभिन्न स्लाइस में भरना। इस तरह से अधिकतम यात्रा दूरी को सैकड़ों AU तक घटाया जा सकता है, फिर नीचे AU के दसियों में, जैसा कि ऊर्ट क्लाउड को उपनिवेशित करने पर मेरी पोस्ट में उल्लिखित है, परमाणु पल्स प्रणोदन के साथ एक प्रबंधनीय दूरी है। निरंतर त्वरण के 1g पर 20 AU को बारह दिनों में पार किया जा सकता है, परमाणु पल्स द्वारा आवश्यक अधिकतम 1.8% प्रकाश की गति आसानी से प्राप्त की जा सकती है। ध्यान रखें कि यह अधिकतम यात्रा दूरी होगी, जब >542 AU में अंतरिक्ष दूरबीनों का क्षेत्र पूरी तरह से निर्मित हो जाएगा, तो इसे पूरा होने में केवल कुछ घंटों से लेकर कुछ दिनों तक का समय लगेगा।

दूर के लक्ष्यों का बार-बार और दीर्घकालिक अवलोकन संभव है और निश्चित रूप से इस बुनियादी ढांचे के निर्माण के बाद बड़े पैमाने पर किया जाएगा। वास्तव में, ऐसे समय की कल्पना करना कठिन है जब सौर मंडल का यह क्षेत्र न केवल एक्स्ट्रासोलर ग्रहों के खगोलीय अवलोकन करने के लिए पसंदीदा स्थान हो सकता है, बल्कि दूर की वस्तुओं की एक श्रृंखला भी हो सकती है। इस प्रकार, ऊर्ट बादल के अंतरतम भाग आर्थिक या जनसांख्यिकी रूप से महत्वपूर्ण नहीं हो सकते हैं, लेकिन वे अकेले इस कारण से वैज्ञानिक रूप से महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

यह देखते हुए कि इस प्रकार के एक मिशन के लिए अवधारणा को पहले से ही क्लाउडियो मैककोन द्वारा प्रचारित किया जा रहा है और नासा में इसके बारे में बात की जा रही है, अंतरतम ऊर्ट बादल अंतरिक्ष दूरबीन सरणियों द्वारा जल्द ही प्रवेश कर सकता है, यहां तक ​​​​कि लगभग किसी को भी संदेह है। इस तरह के एक बुनियादी ढांचे का निर्माण (कोई इसे “टेलीस्कोप क्लाउड कह सकता है) शायद ही आसन्न हो, लेकिन यह आश्चर्यजनक नहीं होगा यदि यह लगभग उसी समय बनाया गया था जब मनुष्य बाहरी सौर मंडल में उपनिवेश स्थापित करते हैं . प्रणोदन तकनीक का समान स्तर जो आपको कुछ ही हफ्तों में पृथ्वी से शनि तक पहुंचा सकता है, आपको कुछ वर्षों में गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग दूरी तक भी पहुंचा सकता है।


सौर लेंस

इस कलाकार की अवधारणा एक अन्य तारा प्रणाली में एक ग्रह के संभावित दृश्य को दर्शाती है जैसा कि एक अंतरिक्ष यान द्वारा सूर्य को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में उपयोग करते हुए देखा जाता है। यह यान पृथ्वी से सूर्य तक न्यूनतम 550 गुना दूरी तय करेगा - किसी भी काम करने वाले अंतरिक्ष यान की तुलना में तीन गुना अधिक। यह तब सूर्य के गुरुत्वाकर्षण को लेंस के रूप में उपयोग करेगा, ताकि सूर्य के पीछे सीधे संरेखित एक तारा प्रणाली में ग्रहों के दृश्य को बड़ा, बड़ा और ध्यान केंद्रित किया जा सके। 2030 के दशक में संभावित प्रक्षेपण के लिए ऐसे मिशन के लिए वैज्ञानिक और इंजीनियर अवधारणाएं विकसित कर रहे हैं। [ स्लाव तुरीशेव/नासा/जेपीएल]

खगोल विज्ञान के प्रमुख लक्ष्यों में से एक अन्य तारा प्रणालियों में ग्रहों की तेज तस्वीरें लेना है। वर्तमान तकनीक के साथ ऐसा करना असंभव है क्योंकि ग्रह छोटे हैं, और वे अपने मूल सितारों की चकाचौंध में अंतर्निहित हैं। इसलिए खगोलविद नई तकनीकों पर काम कर रहे हैं।

एक संभावना ग्रहों को ध्यान में लाने के लिए सूर्य के गुरुत्वाकर्षण को लेंस के रूप में उपयोग कर रही है।

अवधारणा को सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में जाना जाता है। सूर्य का गुरुत्वाकर्षण उसके चारों ओर के स्थान को "ताना" देता है। यदि आप अंतरिक्ष में सही बिंदु पर एक दूरबीन लगाते हैं, तो कोई भी ग्रह जो सीधे सूर्य के पीछे संरेखित होता है, उसके चारों ओर प्रकाश का एक वलय बन जाता है। कई दिनों या हफ्तों में अवलोकन वैज्ञानिकों को ग्रह की एक छवि बनाने की अनुमति देगा।

हालांकि ऐसा काम आसान नहीं होगा। एक बात के लिए, एक दूरबीन को पृथ्वी की तुलना में सूर्य से कम से कम 550 गुना दूर होना चाहिए - किसी भी अंतरिक्ष यान की तुलना में लगभग चार गुना अधिक दूर।

हालांकि, जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी के नेतृत्व में एक टीम इस अवधारणा पर काम कर रही है। शिल्प को आगे बढ़ाने के लिए बड़े, पतले "पाल" सूर्य के प्रकाश के दबाव का उपयोग करेंगे। यह इसे केवल कुछ दशकों में अपनी लक्ष्य दूरी तक पहुंचने की अनुमति देगा।

जांच एकल तारा प्रणाली को देखेगी, इसलिए वैज्ञानिक कई ग्रहों के साथ एक प्रणाली चुनेंगे। फिर, जैसे ही यह सूर्य से दूर चला गया, शिल्प प्रणाली में प्रत्येक ग्रह की जांच करेगा - दूर की दुनिया के चित्रों का एक एल्बम संकलित करेगा।

हम कल एक और लंबी दूरी के मिशन के बारे में बात करेंगे।

डैमोंड बेनिंगफील्ड द्वारा स्क्रिप्टScript


डीप स्पेस फ्लाइट एंड कम्युनिकेशंस

इंटरस्टेलर फ्लाइट के लिए संभावनाओं से निपटने वाली अधिकांश किताबें प्रोपल्शन सिस्टम की समस्या से निपटती हैं, जिन्हें एक इंटरस्टेलर प्रक्षेपवक्र पर एक शिल्प भेजने की आवश्यकता होगी। प्रस्तावित पुस्तक ऐसे अंतरिक्ष मिशनों के दो अन्य, समान रूप से महत्वपूर्ण पहलुओं को देखती है, और प्रत्येक इस दो भाग पुस्तक का आधा हिस्सा है।

भाग 1 उन तरीकों को देखता है जिनसे 550 एयू की दूरी और इंटरस्टेलर स्पेस में वैज्ञानिक मिशनों के लिए गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सूर्य के फोकस प्रभाव का फायदा उठाना संभव है। लेखक सूर्य के तंत्र को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में बताता है, वैज्ञानिक जांच जो 550 एयू (और 550 एयू क्षेत्र में ही) की दूरी पर की जा सकती है, उच्चतम सौर मंडल से बाहर निकलने की आवश्यकताएं इंटरस्टेलर स्पेस में प्रवेश करने वाले मिशनों के लिए गति और परियोजना विचारों की एक श्रृंखला।

पुस्तक का भाग 2 इंटरस्टेलर स्पेसशिप और पृथ्वी के बीच संचार की समस्याओं से संबंधित है, खासकर बहुत तेज गति से। यहां लेखक इष्टतम दूरसंचार, तकनीकी विषयों के लिए करहुनेन-लोव ट्रांसफॉर्म (केएलटी) से संबंधित गणितीय उपकरणों की एक श्रृंखला का आकलन करता है जो एक दिन आकाशगंगा के चारों ओर उड़ने वाले मनुष्यों को पृथ्वी के संपर्क में रहने में सक्षम बना सकते हैं। पुस्तक का यह भाग ब्रेमेन में IAC में प्रस्तुत लेखक के 2003 Pešek व्याख्यान के सारांश के साथ खुलता है, जो इस विषय के लिए इंजीनियरों और 'नवागंतुकों' के लिए KLT की अवधारणा का परिचय देता है। इस महत्वपूर्ण गणितीय उपकरण में रुचि रखने वालों के लिए केएलटी के पूर्ण गणितीय व्युत्पत्तियों वाली एक डीवीडी शामिल करने की योजना है, जबकि पाठ में गणितीय प्रमाणों की रूपरेखा के बिना विभिन्न परिणाम होंगे। इस प्रकार एस्ट्रोनॉटिकल इंजीनियर गणित में उलझे बिना परिणामों के अनुप्रयोग को देखने में सक्षम होंगे।


गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में सूर्य या बृहस्पति का उपयोग करने वाला पहला गहरा अंतरिक्ष दूरबीन कैसा हो सकता है?

@SteveLinton's nicely written and sourced answer about using strong gravitational lensing by the Sun or even Jupiter as a kind of telescope to resolve the surfaces of exoplanets is really interesting, and the link cited there is indeed quite readable.

For the bare minimum resolution I considered of 1E-10 to make a exo-Jupiter 10 pixels wide at 7 light years, or even the 1E-12 he mentioned to do roughly the same at 1000 light years, what would a telescope like that be like?

Is it a maneuverable JWST that is so far from the Sun that it just scans back and forth building up an image of whatever is behind the Sun (or Jupiter) or a rigid 10x10 array of JWSTs?

Would each telescope just be a light collector for that pixel, or would this be more like a "light field camera" where the angular information from the telescope's focal plane at each telescope position could be used to improve the spatial resolution of the whole thing by "computational de-blurring"?

Would each telescope need a coronograph to block the light from the Sun (or Jupiter) while collecting the light from the far dimmer Einstein ring-like structure surrounding it?

The reason I ask that is that gravitational lenses are barely "lenses" from the point of view of telescopy. The deflection of a ray by a "normal" or thin lens increases linearly proportional to distance from the axis, whereas for a point gravitational source the deflection is inversely proportional. In order to image an extended source like a planet or star's disk rather than just just collect the light of the Einstein ring from an unresolved star, you have to play games with geometry.

For more on light fields, see the question and great answer to Is a “Light Field” useful in mathematics, or just in marketing?

I'm not interested in just opinions, but instead answers that are built from reasonable, cited sources, or unsourced but derived from solid physics and math principles.

A remote light source passing behind a gravitational lens. There is a large point mass in the center acting as a lens. The aqua circle is how we would see the light source if there was no lens, while the white spots/circle is the light source as seen through the lens. If the light source is collinear with the earth and lens, the image is an "Einstein ring". When the source is off this line we see a double image. As it moves far away, one of the images gets fainter while the other one is almost not affected by the lens any more (thus coinciding with cyan circle).

Stanford plenoptic camera array used to research light fields


Astronomers Want to Use the Sun as a Massive Telescope

The proposed gravitational lensing technique could produce high-quality images of exoplanets from hundreds of light-years away.

It's a constant struggle to build a better telescope, and one group of scientists from NASA's Jet Propulsion Laboratory want to use the sun to help. Specifically, they want to use the sun's gravity as a giant magnifying glass to search for exoplanets, an idea they outlined at the Planetary Science Vision 2050 Workshop.

Over a century ago, Einstein's Theory of Relativity told us that gravity massive objects can bend and curve space. This means that very large objects like stars bend the path of anything traveling near them, including light. In fact, this bending of light, called "gravitational lensing," can act much like a regular lens or magnifying glass in the right conditions.

It is this property that the scientists wish to exploit by building a telescope that uses this effect to image exoplanets, or planets around other stars. This idea was presented by the JPL scientists at a NASA workshop in late February. Such a telescope could image exoplanets at extremely high resolution, turning a single pixel into an image 1000 pixels across. This is enough to directly observe any continents on exoplanets a hundred light-years away.

Such a telescope could provide the clearest pictures of exoplanets by several orders of magnitude and could help scientists search for life or signs of habitability on planets. A gravitational lens telescope could reveal, for the first time ever, what exoplanets truly look like.

So why haven't we built one yet? Well, there's a catch. A gravitational lens telescope only works at the solar system's focal point, which happens to lie in interstellar space almost 14 times more distant than the orbit of Pluto. The Voyager 1 spacecraft, which holds the current spacecraft distance record, has only traveled a little over a fifth of the required distance in the past half-century.

An aggressive launch with a speedy spacecraft using modern propulsion technology could&mdashin theory&mdashcatch up to Voyager in a little over a decade, but it would still be more than 50 years before such a spacecraft is anywhere near the focal point. A gravitational lens telescope would end up being the most future-looking experiment NASA has ever conducted.

The JPL scientists suggest that a telescope could also be outfitted to make other observations while on the way to the focal point. For instance, it could make another flyby of Pluto or other nearby objects, study the sun and other planets, and perform more valuable science in addition to exoplanet imaging. This could help incentivize a telescope that otherwise wouldn't get results until the 2060s.

Ultimately, such a proposal would have to gain the support of NASA administrators, politicians, and the public, many of whom would need to be convinced to fund a mission so lengthy they wouldn't live to see the results. But the potential is enormous, and we may owe it to future generations to give them the best possible look at worlds around other stars.


Using the Sun as a Gravitational Lens - Astronomy

Turning the Sun into a giant radio telescope through gravitational lensing will take some work, but it is possible.

An Italian space scientist, Claudio Maccone, believes that gravitational lensing could be used for something even more extraordinary: searching for radio signals from alien civilizations. Maccone wants to use the sun as a gravitational lens to make an extraordinarily sensitive radio telescope. He did not invent the idea, which he calls FOCAL, but he has studied it more deeply than anyone else. A radio telescope at a gravitational focal point of the sun would be incredibly sensitive. (Unlike an optical lens, a gravitational lens actually has many focal points that lie along a straight line, called a focal line imagine a line running through an observer, the center of the lens, and the target.) For one particular frequency that has been proposed as a channel for interstellar communication, a telescope would amplify the signal by a factor of 1.3 quadrillion.


Using the Sun as a Gravitational Lens - Astronomy




Detecting ET’s city lights
KEITH COOPER
ASTRONOMY NOW
Posted: 08 November 2011

A pair of researchers from the Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics and Princeton University have developed a new means by which, in the future and with the requisite telescopic power, it may be possible to detect artificial lights from cities on other planets inhabited by extraterrestrial intelligence. In the meantime, say Professors Abraham Loeb and Edwin Turner, the technique can be put to the test by searching for artificially illuminated objects in our own Kuiper Belt.

The idea of looking for an artificial body in the Kuiper Belt isn’t quite as outlandish as it sounds. In 1950 the nuclear physicist Enrico Fermi, at the Los Alamos National Laboratory, famously posed his extraterrestrial puzzler that subsequently has become know as the Fermi Paradox: if they exist, where are they? Fermi’s rationale was that it would potentially take millions of years to colonise the Galaxy, but that is no time at all compared to the age of the Galaxy. Therefore if extraterrestrial intelligence exists, it should have had plenty of time to have reached Earth long ago. Given that they are not here, that might lead one to think they don’t exist. However, one possible solution (of many) to Fermi’s Paradox is that they have been here, but parked a probe hidden somewhere in our Solar System to keep an eye on us, and the Kuiper Belt has been cited as one possible location.

The Kuiper Belt is a disc of icy bodies beyond the orbit of Neptune, extending between 30󈞞 astronomical units from the Sun (an astronomical unit, AU, is 149.6 million kilometres, which is the average distance between Earth and the Sun). Among its denizens are long period comets and frozen dwarf planets such as Eris and Pluto. Loeb and Turner have calculated that the lights of a city such as Tokyo would appear at a magnitude of +23.7 at a distance of 30AU. This is very faint, but the faintest objects ever seen – distant galaxies in the Hubble Ultra Deep Field – were detected at magnitude +31.3 by the Hubble Space Telescope. This is the equivalent of Tokyo being placed at thousands of astronomical units from us, far beyond the Kuiper Belt. Therefore, propose Loeb and Turner, a survey of the Kuiper Belt is definitely within our capabilities.


Tokyo as seen from Earth orbit by space station astronaut Don Pettit. If Tokyo were situated on a Kuiper Belt object 30AU away, it would have a magnitude of +23.7. Image: Don Pettit/NASA.

“Observing a city in the Kuiper Belt, 30AU away, can be done with a modest size telescope and observing time, since this city will be almost a thousand times brighter [than the faintest object seen by Hubble],” Loeb tells Astronomy Now.

Even with Hubble, taking a picture would likely be out of the question, for a typical Kuiper Belt object at that distance would appear as little more than a point source. Instead, Loeb and Turner describe in a paper submitted to the journal खगोल that we should instead examine the spectra of Kuiper Belt objects. Artificial light on Earth, be it incandescent sodium lamps or light emitting diodes [LEDs] have different spectral properties to natural starlight (or indeed, the light of natural fires or volcanoes). While the intensity of light from sunlight-illuminated objects drops off inversely with distance to the fourth power, artificial objects would drop off with the inverse square law.

“Since the orbits of Kuiper Belt objects are known to exquisite precision, we can forecast how their distance will change with time and then measure how their corresponding flux changes with time,” says Loeb. “Measuring this light curve is straight-forward, and will allow us to separate those objects that are artificially illuminated.”

Working off the back of existing or future observatories, such as the 8.4-metre Large Synoptic Survey Telescope that it is hoped will be operational by the end of the decade, a search of the Kuiper Belt would not involve any extra financial investment beyond manpower and computer processing time. The chances of finding something in the Kuiper Belt is pretty thin, but if we don’t look we will never know. Moreover, a Kuiper Belt survey would provide a testbed for detecting the lights of alien cities in perhaps a more probable location: exoplanets.

Alien homeworlds
In order to detect lights on exoplanets, we’ll need to build the next generation of giant telescopes, such as the 39.3-metre European Extremely Large Telescope set to be constructed at the European Southern Observatory in Chile and the Thirty Metre Telescope to be built in Hawaii, or perhaps the 6.4-metre James Webb Space Telescope in orbit. These telescopes will watch for transiting planets and then isolate the light of the planet by subtracting the light of the star by itself (when the planet is hidden in eclipse behind it) from the light of the star and planet combined. This technique has already been used by astronomers to detect the signatures of the likes of hydrogen, oxygen, water vapour and carbon dioxide in exoplanet atmospheres.

When transiting, the planet’s night side is pointed towards us. Ninety degrees farther around its orbit, we’ll see the planet in its ‘quarter’ phase, with half the visible world in daylight and half in the darkness of night. Consequently, as the planet travels around its star exhibiting different phases, the levels of daylight and artificial light from the night-side would be seen to wax and wane. However, to detect the flux in light from alien cities on the night-side of a planet would require the extraterrestrials to run up an immense electricity bill.


An artist’s impression of alien cities on the night-side of an exoplanet. Image: David A Aguilar (CfA).

“What matters is how much power is associated with the artificial light on the night-side relative to the day-side, and detecting the artificial illumination on planets around other stars requires that the night side will be of comparable luminosity to the day side,” says Loeb. “If the illuminated area is the same in both cases, the luminosity per unit area should be comparable. If the illuminated area is small [for instance, a concentrated region such as a conurbation] its brightness should be higher than the dayside.” In other words, we would have to look for a world with a gargantuan planet-wide city, rather than the pockets of urbanisation on Earth. Such mega-cities may not be feasible, according to Edwin Turner.

“Note they cannot illuminate the night side of their planet to levels comparable to the day-side without roughly doubling the rate at which it is heated by the incoming starlight alone,” he says. “Their global warming issue would dwarf any we might currently have.”

This leads to some interesting consequences. Recently there has been a schism amongst the SETI community regarding whether we should transmit our own messages into space, an activity known as Active SETI. Proponents of Active SETI have countered that because advanced extraterrestrial civilisations would have the technology to see our city lights, they would know we are here and consequently there is little point in continuing to hide our existence. However, according to Loeb and Turner, Earth’s city lights would be far too feeble to see, at least using their method. “The light produced by our civilisation on the night-side of Earth is only a millionth of the solar power impinging on the day-side,” says Loeb. “It will be extra difficult for extra-solar civilisations to see us with similar telescopes.”

The Sun as a lens
Within the next few decades, proposed missions such as NASA’s Terrestrial Planet Finder and ESA’s Darwin mission should be able to image nearby terrestrial planets directly, but there is another route that a more technologically advanced civilisation may take to detect our city lights.

As any cosmologist will tell you, a large mass can bend space-time to such an extent that any light travelling through that patch of space-time becomes magnified, creating a natural telescope. It is by this method that cosmologists probe some of the deepest recesses of the Universe, by studying faraway galaxies that have been ‘gravitationally lensed’ by foreground galaxies or clusters of galaxies. In the same way but on a much smaller scale, our Sun becomes a gravitational lens at a distance of 550AU.

Reaching such a distance from the Sun is currently beyond our capabilities – Voyager 1 is only about 40AU from the Sun after travelling for 35 years. However, a number of scientists, including Dr Claudio Maccone of the International Academy of Astronautics, are exploring the potential for such a mission, nicknamed FOCAL, that could perhaps launch later this century. Using the Sun as a gravitational lens, FOCAL would be able to directly image Earth-like planets, cities and all. “If they [extraterrestrials] are using their own star as a gravitational lens, which is something we might do in the next 100 years, then they can pick up the lights of London,” says the SETI Institute’s Dr Seth Shostak.


London captured from space by astronaut Paolo Nespoli during his stay onboard the International Space Station. Could extraterrestrials, using their star as a gravitational lens telescope, have a similar view of us? Image: Paolo Nespoli/ESA.

The technological and engineering obstacles will be formidable, not just in getting out to 550AU but also in building multiple telescopes to stare at the sky in all directions. “Otherwise a big problem with a solar gravitational lens telescope is that is is very hard and slow to point it at different targets,” says Turner. “To do so, you have to move around by hundreds of astronomical units or more. “That said, if we ever do implement this inventive technique, then it could be used to search for artificial illumination on exoplanets among many other things.”

A gravitational lens telescope is for the future, whereas Loeb and Turner’s proposal is for the here and now and the realities of the economic climate in which we live. “The effort required to realise our proposal is orders of magnitude less expensive than putting a telescope at 550AU,” says Loeb. “The trick, especially in an economic recession, is to find ways to obtain exciting results with limited resources. The science that we propose to do within the Solar System does not require investments of new funds. We should simply do it without a prejudice.”

Equally as great as the detection of a radio signal from ET, finding artificial lights on another planet would be conclusive proof that we are not alone. As Loeb says, “The discovery of an alien city will change our perception of reality.”



टिप्पणियाँ:

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