强大得令人恐惧：这台望远镜可以让我们看见“三体”行星上的细节

在距离太阳650个天文单位的焦点上，用太阳引力透镜望远镜看半人马座比邻星位置上的地球，理论上可以得到左图那样的清晰度。Toth H. & Turyshev, S.G.

太阳系里有一台恐怖的超级望远镜，其强大的威力，足以让我们看见“三体”行星表面的细节——只要我们懂得如何使用。

广义相对论最核心的预言之一，是大质量物体能够偏转从其附近经过的光线。这意味着较近天体的引力场能够扮演“镜头”的角色，“聚焦”来自遥远天体的光。

在条件恰到好处的前提下，引力透镜能够成为一种自然望远镜，增亮放大遥远天体的影像。天文学家常用这一招来观测宇宙中的遥远星系，但它实际上对于观察那些较近的天体也适用。

近日一些天文学家设想是否可以把太阳的引力场当作“镜头”来使用，观察那些较近的系外行星。并对这台假想望远镜的光学特性进行了分析。

文章认为，来自系外行星的光能够被太阳的引力场聚集到特定的焦点上。这个焦点位于距太阳约550至850个天文单位的太空中。具体在哪里则取决于光线从距离太阳多远的地方经过。

理论上我们可以在焦点附近部署一台或多台太空望远镜，这样就得到了一台巨大的太阳引力透镜望远镜。这样一台望远镜在观测100光年外的目标时，分辨率可以达到10平方千米，足以看清系外行星表面的细节。

建设这样一台巨大的望远镜并不容易，但是没有技术难点。不容易指的是人类当下走得最远的探测器——“旅行者1号”现在也只飞到了距离太阳约160个天文单位的地方。没有难点指的则是它无需多么神奇的技术，也无需人们对物理学的认识有大的飞跃。最不容易的部分可能集中在工程学领域。

不过如何处理和合成收集到的数据会是一大挑战。和射电望远镜一样，太阳引力透镜望远镜并不会直接成像，而是需要大量的后期。而这需要我们对太阳引力场偏转光线的方式有非常深入和细致的了解。

光线穿越镜片后的聚焦会导致光波之间相互干涉，发生所谓的衍射。衍射会导致影像模糊和扭曲。所有望远镜都有衍射极限，引力透镜望远镜也一样。模拟结果显示，太阳引力透镜望远镜理论上能够感知半人马座比邻星b表面发出的一束功率为1瓦的激光。

比邻星b围绕恒星半人马座比邻星运行，距离地球4光年，是距离我们最近的系外行星。而半人马座比邻星就是小说《三体》中“三体星系”的原型——半人马座阿尔法星三星系统的成员之一。它同时也是距离太阳最近的恒星。

总体而言，太阳引力透镜望远镜能够看清比邻星b表面宽度在10千米至100千米之间的物体。实际的分辨率则还取决于在哪个波段上进行观测。

除了观测系外行星，太阳引力透镜望远镜还能够对那些受衍射极限限制而无法看清表面特征的系外小型天体，比如中子星进行研究。虽然中子星很小，但是理论上它能够感知中子星表面不同部分的温度差异。

相关论文发表在九月的《英国皇家天文学会月刊》上。

太阳引力透镜望远镜的衍射效应。Engeli & Saha

原文链接：https://www.toutiao.com/article/7153524160554271264