可以有双引力透镜吗

导读 如果您和我一样,曾经使用望远镜观察过宇宙的奇观,那么您可能也会对引力透镜这个话题有点着迷。想想看:我们试图探索的宇宙实际上为我们提...

如果您和我一样,曾经使用望远镜观察过宇宙的奇观,那么您可能也会对引力透镜这个话题有点着迷。想想看:我们试图探索的宇宙实际上为我们提供了望远镜来探测时空最黑暗的角落,这有多酷?

大星系团的排列是通常的罪魁祸首,它们的引力使遥远的光线弯曲,为我们提供了大自然自己的望远镜,但现在兼职理论物理学家维克托·T·托特提出了一个问题:“是否存在多个排列在一起的引力透镜?一座让文明沟通的‘沟通桥梁’?”

您可能听说过阿尔伯特·爱因斯坦。在他的广义相对论中,他描述了物质的存在如何扭曲它们周围的空间。著名的类比是将保龄球放置在大橡胶板的中心,导致以保龄球质量为中心的倾斜。任何滚过球的物体都会发现自己穿过“弯曲的空间”,因此,它的路径会被改变。太空任务规划者成功地利用这一概念来调整探索太阳系的航天器的轨迹。

同样的概念也适用于穿过星系团等大质量物体的光,这也是引力透镜背后的原理。1919年,阿瑟·爱丁顿(ArthurEddington)和弗兰克·沃森·戴森(FrankWatsonDyson)在日全食期间首次发现了光被巨大物体偏转的证据。60年后,引力透镜进入人们的视野,1979年丹尼斯·沃尔什(DennisWalsh)、鲍勃·卡斯韦尔(BobCarswell)和雷·韦曼(RayWeymann)使用基特峰国家天文台的2.1m望远镜首次观测到引力透镜。

在Toth撰写并发布到arXiv预印本服务器上的一篇引人入胜的论文中,他探讨了多个引力透镜可能提供额外的光放大以在遥远的文明之间架起沟通桥梁的可能性。

在传统的引力透镜中,一个大质量物体(例如星系团)位于更远的物体和地球之间。当光从遥远的物体发出时,它会在星系团周围弯曲,为地球上的天文学家提供透镜效应,使他们能够a)研究透镜簇中物质的分布,同时也可以稍微观察更远的物体更容易。托特提出,就像使用多个透镜的传统望远镜一样,多个引力透镜可以提供比单个系统更多的放大效果。

托特使用各种方法探索了多个引力透镜的组合,但(抱歉)将注意力集中在双透镜系统(所谓的引力透镜桥)上,该系统沿系统的中心轴对齐,但没有发现任何优点,也没有发现任何优点。对单透镜系统的结果进行额外的信号放大。此外,应用光子映射技术也获得了相同的结果;双镜头系统与单镜头系统相比没有任何优势。

将光的波动理论应用于相同的双镜头系统显示了相同的结果,但使用计算机图形学执行光线追踪(不能用于估计放大)可以帮助突出其他技术无法产生的视觉特征。使用这种方法,它表明双透镜系统将产生两个同心爱因斯坦环;然而,在现实场景中它们很难被检测到。

总而言之,这是一个令人着迷的概念,尤其是使用镜头桥与遥远文明进行通信的可能性,但结果并不乐观。是的,很可能存在双引力透镜,但正如本文所示,我们目前不太可能检测到它们,遗憾的是,我怀疑将它们用作长途宇宙电话的想法目前仍然是科幻小说。