У 1916 році відомий фізик-теоретик Альберт Айнштайн завершив свою теорію загальної відносності, геометричну теорію того, як гравітація змінює кривизну простору-часу. Революційна теорія залишається фундаментальною для наших моделей формування та еволюції Всесвіту.
Однією з багатьох речей, які передбачив геній, були так звані гравітаційні лінзи, коли об’єкти з масивними гравітаційними полями спотворюють і збільшують світло, що надходить від більш віддалених об’єктів. Астрономи використовували лінзи, щоб проводити глибокі спостереження та бачити далі в космос.
В останні роки такі вчені, як Клаудіо Макконе та Слава Туришев, досліджували, як використання нашого Сонця як сонячної гравітаційної лінзи (SGL) може мати величезне застосування в астрономії та пошуку позаземного розуму (SETI). Два яскравих приклади включають надзвичайно детальне вивчення екзопланет або створення міжзоряної комунікаційної мережі («галактичний Інтернет»).
У недавній статті Туришев пропонує, як розвинені цивілізації можуть використовувати SGL для передачі енергії від зірки до зірки – можливість, яка може мати значні наслідки в наших пошуках техносигнатур.
Вузька галактика, яка елегантно вигинається навколо свого сферичного супутника на цьому зображенні, є фантастичним прикладом справді дивного та дуже рідкісного явища.
На цьому зображенні, зробленому за допомогою космічного телескопа Хаббл NASA/ESA, зображено GAL-CLUS-022058s, розташований у південній півкулі сузір’я Fornax (Печі).
У попередніх статтях Туришев і його колега, старший науковий співробітник Віктор Тот (Карлтонський університет) широко досліджували фізику гравітаційних лінз. Вони також дослідили, як космічний корабель, розташований у фокальній області SGL, дозволить використовувати передову астрономію. Це стосується того, як SGL може посилювати світло від слабких віддалених об’єктів (наприклад, екзопланет ) до точки, де роздільна здатність буде порівнянна зі спостереженнями, проведеними з високої орбіти. В іншій статті астроном і математик SETI Клаудіо Макконе показав, як SGL можуть сприяти спілкуванню між зірками.
У цій останній статті Туришев досліджував, як гравітаційний фокус зірки можна використовувати для фокусування енергії та передачі її до інших зоряних систем. Як він зазначив у своїй статті, те саме обладнання, яке використовується для міжпланетного зв’язку (створене в масштабі), може дозволити парам зоряних гравітаційних лінз сприяти передачі енергії на міжзоряні відстані. Ця конфігурація виграє від посилення світла обома лінзами, що забезпечить значне збільшення співвідношення сигнал/шум (SNR) переданого сигналу. Але, як повідомив Туришев Universe Today електронною поштою, всебічний аналіз цих сценаріїв ще не проводився:
«Це тема, від якої я намагався триматися подалі протягом тривалого часу, оскільки не було розроблених аналітичних інструментів для вивчення передачі електроенергії. Зараз багато актуальних і важливих тем добре зрозумілі, що призвело до цієї роботи. У цій статті я розглянув доцільність міжзоряної передачі енергії та зміг показати, що можна досягти практично відповідного співвідношення сигнал/шум (SNR), таким чином показавши, що для цієї мети можна використовувати SGL».
Космічна сонячна енергія вважається одним із найефективніших засобів забезпечення планети чистою відновлюваною енергією. Цей метод полягає в тому, що супутники на низькій навколоземній орбіті (LEO) збирають сонячну енергію двадцять чотири години на добу та передають її на приймальні станції на Землі за допомогою мікрохвильових лазерів. У цьому відношенні використання SGL для передачі електроенергії від системи до системи могло б розширити використання сонячної енергії космічного базування в міжзоряному просторі, сприяючи всьому – від міжзоряного дослідження до міжзоряного поселення. Як продемонстрував Туришев, математика здорова, але попереду ще багато роботи:
«Ми показуємо доцільність і надаємо інструменти, за допомогою яких можна впоратися з усіма цими нюансами. І ми вже маємо досить хороші SNR, тому включення цих додаткових умов моделювання суттєво не зменшить чутливість. Отже, це перша стаття, яка розглядає всі теми неспекулятивним способом, зосереджуючись лише на фізиці. Необхідно розглянути ще багато питань – невідповідність передавач-лінза1-лінза2-приймач, наявність незникаючих квадрупольних моментів, що характеризують внутрішню структуру лінзи, тощо. Але все, що зараз потрібно, це розібратися з кожним із них».
Додаткова інформація: arXiv