Який ефект відомий як гравітаційне лінзування? Як це працює? Які об’єкти могли б викликати цей ефект?
Відповіді:
Гравітаційне лінзування - це вигин світла масивними предметами між спостерігачем (нами) та фоновим джерелом світла. Це пряме передбачення теорії загальної відносності Ейнштейна, і її випробував і підтвердив сер Ер Еддінгтон під час знаменитого сонячного затемнення 29 травня 1919 р. , Коли видиме положення зірки, що знаходиться дуже близько до сонця, спостерігалося в іншому місці - точну позицію успішно передбачив GR.
Є багато ситуацій, які можуть спричинити гравітаційне лінзування. Ці режими:
Сильне лінзування
Сильна лінза - це найбільш візуально приголомшлива форма гравітаційного об’єктиву, і, як випливає з назви, вимагає надзвичайно масивного об'єкта та чіткого узгодження між лінзою та джерелом. Скупчення галактик є найпоширенішою причиною сильного гравітаційного лінзування. Часткові дуги, повні дуги ( кільця Ейнштейна ) та безліч зображень - це сильні гравітаційні лінзи, які можна спостерігати. Одні з найбільш часто вивчених об'єктів, що створюють сильні гравітаційні лінзи, - це скупчення Абелла , найвідомішим з яких є Abell 1689 (зображення нижче).
Сильні об'єктивні особливості, такі як дуги та кільця, як правило, зумовлені розширеними об'єктами (як фонові галактики, які не є частиною самого кластера), а множинні зображення (в основному системи чотирьох зображень), як правило, є об'єктами на зразок фонових квазарів.
Слабке лінзування
Слабка гравітаційна лінза трапляється набагато частіше, ніж сильна лінза. Лінзи можуть бути скупченнями (у своїх зовнішніх областях), окремими галактиками або навіть великомасштабною будовою у Всесвіті. Слабка лінза не є помітним ефектом для очей, скоріше це потрібно робити статистично. Еліптичність поля фонових галактик спостерігається на сітці і статистично усереднюється разом для створення слабкого лінзивного сигналу. Викривлення цих фонових галактик внаслідок об'єктивів знаходяться в процентному масштабі. Однак є одне важливе припущення, і це те, що ізофоти галактик (лінії постійного світла) еліптичні, а їх орієнтації абсолютно випадкові. При цьому будь-яка сітка тангенціальних стрижок обумовлена гравітаційним лінзуванням. На зображенні внизу (зліва вліво внизу праворуч) у верхньому лівому кадрі зображено нерозкрите поле кругових галактик, а праворуч - ефект лінзування. Зображення в нижньому правому куті додає шум форми («реалістичне» поле фонових галактик), а праворуч - те, як поле буде лінзувати.
Нарешті, ефекти спотворень вищого порядку, особливо Флексия , можуть створювати розширені джерела галактики не лише зсуву, а й згинання. Наразі це важко виміряти.
Мікросенсинг
Мікролізинг - це режим лінзування, який найчастіше зустрічається в масштабі галактики Чумацький Шлях. Це може статися, коли фонові зірки проходять за зірками переднього плану. Microlensing насправді достатньо сильний для отримання декількох зображень фонової зірки, але оскільки розділення зображень настільки мало (масштаб мікро-дуги - звідси і назва), що ми спостерігаємо (оскільки кутове дозвіл мікродугової секунди важко досягти ) - це зміна потоку в міру того, як об'єкт переміщується в і вирівнюється з проміжним масивним об'єктом. Цікаво, що мікролінінг насправді виявився корисним у виявленні планет навколо зоряних лінзових систем.
Гравітаційне лінзування - це вплив, який велика кількість сили тяжіння має на шляху світла. Ось приклад ефекту:
Анімація показує чорну діру, що проходить перед галактикою (імітується). Теоретично будь-який об'єкт із щільністю поверхневої маси більшим за критичну щільність поверхневої маси міг би виробляти подібні ефекти.
Що відбувається, це те, що світло йде по прямій лінії вздовж тканини простору. Коли в тканині знаходиться дуже масивний предмет, він згинає тканину - оскільки світло йде по прямій лінії на тканині , лінія також зігнута. Це означає, що світло йде не прямою лінією, а значить, лінзуючим ефектом.
Відповідно до цього підручника NASA , гравітаційне лінзування - це коли світло, що випромінюється з далекого об'єкта, буде зігнуте гравітаційним полем великого об'єкта, наприклад, галактики, що знаходиться між нами та віддаленим об’єктом.
Діаграма, що резюмує цей ефект, наведена нижче:
Джерело: "Відкриття незвичайного гравітаційного об'єктива" (Курбін та ін.)
Одна зірка проходить перед іншою з нашої точки зору. Замість того, щоб просто перекрити світло далекої зірки, світло від далекої зірки, яке раніше було спрямоване на одну сторону, іншу сторону, вгору, внизу, - насправді все навколо іншої зірки - тепер зігнуте під впливом сили тяжіння від сусідньої зірки на фотонах. Як результат, більше фотонів в кінцевому підсумку рухається на наш шлях, ніж було раніше.
Які об’єкти спричинили б цей ефект? Масивний предмет, що проходить перед зіркою.