Какой эффект известен как гравитационное линзирование? Как это работает? Какие объекты смогут вызвать этот эффект?
Ответы:
Гравитационное линзирование - это изгиб света массивными объектами между наблюдателем (нами) и фоновым источником света. Это прямое предсказание теории общей теории относительности Эйнштейна, которое было проверено и подтверждено сэром Астером Эддингтоном во время знаменитого солнечного затмения 29 мая 1919 года , когда видимое положение звезды очень близко к Солнцу наблюдалось в другом месте. - точное положение было успешно предсказано GR.
Есть много ситуаций, которые могут привести к гравитационному линзированию. Эти режимы:
Сильное лицензирование
Сильное линзирование является наиболее впечатляющей формой гравитационного линзирования, и, как следует из его названия, требует чрезвычайно массивного объекта и хорошего выравнивания линзы и источника. Галактические скопления являются наиболее распространенной причиной сильного гравитационного линзирования. Частичные дуги, полные дуги ( кольца Эйнштейна ) и множественные изображения - все это сильные свойства гравитационного линзирования, которые можно наблюдать. Некоторые из наиболее часто изучаемых объектов, создающих сильные свойства гравитационного линзирования, - это скопления Абеля , наиболее известным из которых является Абель 1689 (изображение ниже).
Сильные особенности линзирования, такие как дуги и кольца, обычно обусловлены протяженными объектами (например, фоновыми галактиками, которые не являются частью самого кластера), а множественные изображения (в основном, системы с четырьмя изображениями) обычно являются объектами, такими как фоновые квазары.
Слабое лицензирование
Слабая гравитационная линза встречается гораздо чаще, чем сильная линза. Линзы могут быть скоплениями (во внешних областях), отдельными галактиками или даже крупномасштабными структурами во вселенной. Слабая линза не является заметным эффектом на глаз, скорее, это должно быть сделано статистически. Эллиптичности поля фоновых галактик наблюдаются на сетке и статистически усредняются вместе для создания слабого сигнала линзирования. Искажения формы этих фоновых галактик из-за линзирования представлены в процентах. Однако делается одно важное предположение, заключающееся в том, что изофоты галактик (линии постоянного света) эллиптические, а их ориентации абсолютно случайны. С этим любая сетьПроизведенный тангенциальный сдвиг обусловлен гравитационным линзированием. На изображении ниже (слева направо и снизу справа) верхняя левая рамка показывает незанятое поле круговых галактик, а справа от нее - эффект линзирования. Изображение в правом нижнем углу имеет добавленный шум формы («реалистичное» поле фоновых галактик), а справа - то, как поле будет линзировать.
Наконец, эффекты искажения формы более высокого порядка, особенно Flexion , могут привести к тому, что расширенные источники галактики будут не только сдвигаться, но и изгибаться. В настоящее время это сложно измерить.
Микролинзирование
Микролинзирование - это режим линзирования, который наиболее распространен в масштабах галактики Млечный Путь. Это может произойти, когда фоновые звезды проходят позади звезд на переднем плане. Микролинзирование на самом деле достаточно сильное, чтобы создавать несколько изображений фоновой звезды, но поскольку разделения изображений настолько малы (масштаб микросугсекунды - отсюда и название), то, что мы наблюдаем (поскольку угловое разрешение в микросекунду трудно достичь ) - это изменение потока, когда объект движется внутрь и не совпадает с промежуточным массивным объектом. Интересно, что микролинзирование действительно оказалось полезным при обнаружении планет вокруг звездных систем линзирования.
Гравитационное линзирование - это эффект, который большое количество гравитации оказывает на путь света. Вот пример эффекта:
На анимации показана черная дыра, проходящая перед галактикой (смоделированная). Теоретически любой объект с поверхностной плотностью массы, превышающей критическую удельную поверхностную плотность, мог бы производить подобные подобные эффекты.
Происходит то, что свет идет по прямой вдоль ткани пространства-времени. Когда в ткани находится очень массивный объект, он сгибает ткань - поскольку свет идет по прямой линии на ткани , линия также изгибается. Это означает, что свет идет не по прямой линии, и, следовательно, эффект линзирования.
Согласно этому уроку НАСА , гравитационное линзирование - это когда свет, излучаемый удаленным объектом, будет изгибаться гравитационным полем большого объекта, такого как галактика, который находится между нами и удаленным объектом.
Диаграмма, обобщающая этот эффект, приведена ниже:
Источник: «Обнаружение необычной гравитационной линзы» (Курбин и др.)
Одна звезда проходит перед другой с нашей точки зрения. Вместо того, чтобы просто блокировать свет от далекой звезды, свет от далекой звезды, который ранее был направлен на одну сторону, другую сторону, выше, ниже, - фактически вокруг всей другой звезды - теперь изгибается под действием силы тяжести от соседней звезды на фотонах. В результате, больше фотонов направляется на наш путь, чем было раньше.
Какие объекты будут вызывать этот эффект? Массивный объект, проходящий перед звездой.