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宇宙

太陽の「重力レンズ」を用いた超巨大望遠鏡 63

ストーリー by hylom
夢はある 部門より
あるAnonymous Coward 曰く、

今日の技術では太陽系外惑星の表面を観測することなど夢物語であるが、太陽を「重力レンズ」として用いることで、全長数百天文単位にも上る超巨大な望遠鏡を作り出し観測するという途方もない案が考えられているようである(NEWS PICKSの記事MIT Technology Reviewの元記事)。

光が天体の重力により曲げられて生じる「重力レンズ」はブラックホールや銀河といった超巨大な天体でよく知られる現象であるが、太陽においてもわずかながら発生している。そこで、太陽の重力レンズの焦点となる太陽から550天文単位の位置に望遠鏡を設置することで、かつてない規模の超巨大な望遠鏡を作り上げることができるということである。この望遠鏡の性能は素晴らしく、すべてが順調に進めば光の強度は10万倍にもなり、地球から35光年離れた太陽系外惑星の表面を1kmの解像度で観測することが可能になるという。

もちろん実現のための課題は山積みであり、そもそもこの550天文単位と言う距離は人類がこれまで送り込んだ探査機で最遠のボイジャーの5倍近い値であり、レンズの角度を1度変更するためには望遠鏡を10天文単位も移動させなければならない。また観測対象の惑星自体も高速に運動しているため、その追従や発見も困難なものとなる。しかし、太陽系内にいながら他の恒星の惑星が観測できるというのは、それを補って余りあるメリットかもしれない。

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  • by nemui4 (20313) on 2016年05月18日 8時35分 (#3014436) 日記

    教えて天文のエロい人

    >しかし、太陽系内にいながら他の恒星の惑星が観測できるというのは、それを補って余りあるメリットかもしれない。

    太陽から550天文単位の位置って太陽系内なの?

    • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 8時47分 (#3014442)

      太陽系の果て [wikipedia.org]によると、

      オールトの雲は1万天文単位(約0.16光年)以上、太陽の重力圏の限界付近まで広がっていると予想されている。その距離はおおむね10万天文単位(約1.6光年)程度とされているが、もっと遠くまで広がっているという説もあり、その場合は太陽系と近隣恒星のオールト雲が重なっていることもありうる。

      とのことですので、その範囲まで含むと太陽系内ということになるのかな。近隣恒星との中間地点までとか言ったらイメージ的には違う気がするけど、あとは「太陽系内」をどう定義するかの問題かな。正式な定義はないと思うので、好きな「オレ定義」を作って下さい。

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    • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 9時43分 (#3014464)

      「千葉にあっても東京ディズニーランド」くらいの感覚じゃね?
      メリケンから見れば、だいたいあってる。

      親コメント
    • by Anonymous Coward

      エッジワース・カイパーベルトよりは外でセドナくらいですね

    • by Anonymous Coward

      Wikipediaには、冥王星の軌道が約29-49天文単位(AU)とあった。
      ついでに各惑星もコピペしとくか。

      水星: 0.3-0.5AU
      金星: 0.7AU
      火星: 1.4-1.7AU
      木星: 5.0-5.5AU
      土星: 9.0-10.0AU
      天王星: 18.2-20.1AU
      海王星: 30AU

      • by nemui4 (20313) on 2016年05月18日 10時53分 (#3014494) 日記

        そうそう、なんとなく太陽系って数十天文単位のイメージが有りました。

        オールトの雲(これもあまり知らない)とかだとその万倍も行いっちゃうんすね。

        親コメント
      • by Anonymous Coward

        へー、明けの明星宵の明星の感覚があったんで水星金星はもっと太陽にひっついてるのかと思ってました。

    • by Anonymous Coward

      太陽系内というのは、なんかの勘違いかな。

      惑星表面の観測は、外宇宙からの望遠鏡では殆ど見えないのが現状だから、
      それを望遠鏡で観測できると言いたいのだろうけど・・・
      単位がでかすぎて何が何だか。

    • by Anonymous Coward

      望遠鏡がどんなに遠くにあったって、
      その映像を確認するのは地球上でしょう。
      そういう意味じゃないの?

  • ボイジャーとの通信も微弱で転送速度かなり遅くなるのに、
    高解像度の写真撮れても、それを受信するのに年単位で時間掛かりそう。

    --
    TomOne
  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 6時39分 (#3014403)

    太陽の前に月や地球で試してみるってのはないのかな?
    太陽ほどではないけど重力レンズ効果はあるはずだし、星自体の光を遮断するのは太陽よりは容易だろうし。

    ・・・でも焦点距離が長そうだから無理かな(汗)

    • by Anonymous Coward

      重いほうが焦点は近くなるので月の焦点の方が遠いですよ

      • by Anonymous Coward

        はい、途中で気づきました。それが最後の行です(苦笑)

        ところで、遠方の銀河とかの重力レンズ効果が地球で確認できるというのは、銀河とかから離れた部分の焦点距離が長い部分の影響を観察してるってことですかねぇ

        • by Anonymous Coward

          遠方の銀河と地球の間に重い天体があるからじゃ?

    • by Anonymous Coward

      反射鏡をバラ撒いてもちっと近場にレンズ置くとか出来んのか
      ソーラーレイ祭りになるか?

      • by Anonymous Coward

        反射鏡をばらまけるのであればそもそも重力レンズを使う必要は無い。レンズと同じように集光できるのだから。
        しかし、ちゃんと結像できるように精密な位置(というか向きというか)に大量の反射鏡を配置するのは非常に困難。

      • 例えば、だ。太陽の光を集めてる虫眼鏡の下にデンタルミラー的なものを置いて焦点距離が短くなるかね?
        ならんよな。

        もしやるとすれば、例えば中間地点の275AUの所に太陽の直径の半分の大きさのでっかいレンズを置いて、再度光を屈折してやれば焦点距離は550AUより短くなるだろうが、観測対象を変える度に焦点と一緒にレンズも動かさにゃならんし、そんなものを使うなら直接そのレンズを使って太陽系内から観測した方が早い。そもそもそんなでかいレンズを作りたくないからこその太陽の重力レンズを使う望遠鏡の話なのに本末転倒だ。

        「太陽と焦点の間に何も無い」のがこの提案の重要なポイントなんだな。

        • by Anonymous Coward

          > 中間地点の275AUの所に太陽の直径の半分の大きさのでっかいレンズを置いて

          そのレンズを通して見えるのは、太陽だけですよ。
          観測対象からの光(太陽の重力レンズ効果で曲げられた光)を操作したいのなら、もっと大きなレンズが必要。

          結論は変わりませんが。

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 7時26分 (#3014412)

    ボイジャー到達距離の5倍って既に太陽系外遙か彼方。
    そんなところに望遠鏡設置して「太陽系内にいながら他の恒星の惑星が観測できるメリット」と言うのは苦しい。

    • by Anonymous Coward

      550天文単位 = 0.0087光年

      既知の太陽系外惑星の中ではもっとも近所である、10光年先に探査機送り込むことに比べたら1000分の1未満の距離でしかなく、
      相対的には太陽系内どころか「家にいながら」と言っても0.1%未満の誤差しかない。

      1円単位で割り勘するようなタイプの人間以外には全くどうでもいい話。

      • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 11時35分 (#3014523)

        そうそう、普段太陽系外惑星の話題を追っかけてる人からすると、
        惑星の写真を取るためには何光年も先に探査機を送り込まなきゃいけなくて、そのためには数十万年もかかってしまうよ!
        みたいな感覚なので、550天文単位であっても現実的な数値に見えてくるという。
        これなら生きてるうちに観測ができるかもしれない。

        親コメント
    • by Anonymous Coward

      知らんよ、そんなこと。
      無関心な星にはまったく同情せんね。

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 10時31分 (#3014480)

    ネガティブな意見が多いけど、実現可能性を考えるから、そうなるのでは。
    遠い将来に可能かもしれない技術として考えれば、空想は広がりますよね。

    恒星間旅行を実現するに至るまでのマイルストーンのひとつになるかも。
    あるいは、他の恒星系の知的生命体が、この方法で地球を観察してるかも。

    • by Anonymous Coward

      超光速と違って軌道エレベータや宇宙コロニーと同じように原理的には可能ってところかね。
      もしやるなら人類挙げて数百年のプロジェクトだろうな。

      • by Anonymous Coward

        >もしやるなら人類挙げて数百年のプロジェクトだろうな。

        そこまでではないでしょ。
        膨大なリソースが必要とも思えないし。
        信頼性の高い機器ができればOkなんでは?

        恒星間旅行よりもはるかに容易でしょう。

        • by Anonymous Coward

          今の技術で今すぐ始めたとして、550天文単位の位置に観測装置を送り込むのに何年掛かると思う?
          で、それを維持するのにどれだけの金が必要ですか?

          たかがL2点に送り込むジェイムズ・ウェッブ望遠鏡でさえアメリカだけでのコスト負担が難しく計画の放棄が検討されているのです。

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 11時23分 (#3014514)

    長さ一光年の棒を用意して、それを押したり引いたりで0と1の情報を伝達すれば
    超高速通信が可能というレベルの話w

    • by Anonymous Coward

      光速は超えなくても、超高速ではあるんじゃない?

      • by Anonymous Coward

        どれくらい速ければ「超高速」と言えるんでしょうかね。

        ふつうに光や電波を使って光速での通信が簡単にできるしなあ。

      • by Anonymous Coward

        音速ですよ。その棒の材質の音速。空気中の音速よりは速いですがたかがしれてます。
        ちなみに音速以上で棒を動かすと衝撃波が出て壊れます。

        後れる情報が1/0だとしたら、ちっとも高速通信じゃないですよね…。

    • by Anonymous Coward

      変形(捻れや収縮)があるから不可能なことは確かなので、
      全く違う。

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 11時56分 (#3014534)

    そもそも宇宙船はエネルギー無しで同じ場所に留まることができないので、特定の目標の焦点に居続けるのは無理がある。太陽の重力場は小さいといっても無くなるわけじゃないので、その場所に留まるには常に噴射を続ける必要がある。太陽から遠過ぎて太陽電池ではエネルギーはまかなえないだろうし、そんなに遠くまで大量の噴射材を持って行くのも無理がある。

    また通常の航法だと特定の観察対象から別の観察対象に向け換えるのに何万年もかかる計算になるし。極端な楕円軌道にして遠距離点でほんの一瞬だけ観測するとかすれば数千年に短縮できるのかな。

    科学考察やSFネタとしては面白そうなんだが、どうしたものか。

    • これだけ太陽から遠くなると軌道速度はものっすごく遅いんですよ。
      記事本文に「レンズの角度を1度変更するためには望遠鏡を10天文単位も移動させなければならない」とあるように、留まることよりも「望遠鏡を目標に向ける」ために必要なエネルギーの方が懸念材料だと思います。

      極端な楕円軌道にして遠距離点でほんの一瞬だけ観測

      一瞬で通過するのは近日点側だけで、遠日点付近では静止してるも同然の遅さになります。

      計算したわけじゃないけど、太陽からの角度で0.1秒(1度の600分の1)移動するために一年くらいかかっても不思議じゃない気がする

      --
      うじゃうじゃ
      親コメント
    • by Anonymous Coward
      軌道を一周するような剛体のレールを浮かべておけばいい
      反対側にカウンターマスを置いておけば軌道上に静止していても落ちる心配はないし、レールに電気流して電車のように動かすこともできる。信号も踏切もないからスピードも好きなだけ出せる
      • by Anonymous Coward

        リング状だと軌道が安定しないんじゃなかったっけ?
        #そこを指摘されて修正の続編が執筆されたのが「リングワールドふたたび」

    • by Anonymous Coward

      人工惑星にして、たまたま見えているところを順次観測し続ける、という運用でやるにはもったいないか。

      # そのサイズだと人工惑星じゃなくて人工準惑星? それでも定義とずれるな、うーん

    • by Anonymous Coward

      沢山の天体が観測できるのでは?
      じっとしている必要はない。
      地表を観測する人工衛星だって、静止衛星なんか一部でしょう。

    • by Anonymous Coward

      規模がでかいから想像できないけど、
      地球から観測する時だって動いてるけど(自転など)、
      それを補正しながら望遠鏡で観測してる。

      技術的に今すぐできるものじゃ全然ないんだから、心配しすぎでしょう。

    • by Anonymous Coward

      宇宙船を沢山用意すれば、必ずしも一箇所に留まる必要は無くなるかもしれない。
      極力簡素な構造の撮像機を一度に100万機くらい放出して、その中のいくつかでも好い画を撮れたら万歳とか。

    • by Anonymous Coward

      > 太陽から遠過ぎて太陽電池ではエネルギーはまかなえないだろうし、そんなに遠くまで大量の噴射材を持って行くのも無理がある。

      そこでレーザー推進ですよ。

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 15時16分 (#3014674)

    主(=対物)レンズが、長波~ガンマ線或いはそれ以外も全電磁波色収差無しってのは、素晴らしいのでは?

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 15時59分 (#3014690)

    松本漫画版では、尾が必ずしも後方に靡く物ではないと説明があったから、白色彗星帝国本星(帝星ガトランティス)後方に重力レンズ望遠鏡艦群を配して、前方を調査・航路策定するのも有り。
    無論光速による情報遅延があるだろうから、重力電磁波望遠鏡情報に基づいてピケット艦群を先行させて偵察させる運用は、映画・TV・漫画中でも描写されていたと思う。
    元々の設定「白色矮星」の呼び名が地味だから、「白色彗星」に名称を改めたらしいし、充分電磁波を曲げる重力レンズになるだろう。

    # 重力波は重力で曲げられるのだろうか?

  • by Anonymous Coward on 2016年05月18日 18時39分 (#3014793)

    操作する時間は先に計算して動かせばいいけど
    画像転送する時間は1ビット通信でry

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