Gravitacijska leća: definicija, vrste, modeliranje

Gravitacijska leća je raspodjela materije (kao što je nakupina galaksija) između udaljenog izvora svjetlosti koji je sposoban, savijajući Auroru od satelita, proći prema kontemplatoru i promatraču. Taj je učinak poznat kao gravitacijsko leće, a količina fleksije jedno je od predviđanja Alberta Einsteina u opće teorije relativnosti. KLA ična fizika govori i o krivulji vjetlo ti, ali to je amo polovica onoga što e događa što kaže Oto.

Stvoritelj

Iako je Einstein 1912. godine napravio neobjavljene izračune na tu temu, Orest Hvolson (1924) i František link (1936) općenito vjeruju da su prvi izrazili učinak gravitacijske leće. Međutim, i dalje se češće povezuje s Einsteinom, koji je članak objavio 1936. godine.

Potvrda teorije

Fritz Zviki 1937. sugerirao je da bi ovaj učinak mogao omogućiti nakupinama galaksija da djeluju kao gravitacijska leća. Tek 1979. godine Ovaj je fenomen potvrđen promatranjem kvazara 0957 + 561.

Opis

Za razliku od optičke leće, gravitacijska leća proizvodi maksimalno odstupanje svjetlosti koja prolazi najbliže njenom središtu. I minimalni onaj koji se širi dalje. Stoga gravitacijska leća nema niti jednu žarišnu točku, ali posjeduje liniju. Ovaj pojam u kontektu otklona vjetloti prvi je put koritio o.J. Lodge. Primijetio je da "neprihvatljivo je reći da sunčeva gravitacijska leća djeluje na ovaj način, jer zvijezda nema žarišnu duljinu".

Ako izvor, masivni objekt i promatrač leže u ravnoj liniji, izvorna svjetlost izgledat će poput prstena oko materije. Ako postoji bilo kakav pomak, umjesto toga može se vidjeti samo segment. Ovu gravitacijsku leću prvi je put spomenuo 1924. godine u Sankt Peterburgu fizičar Orest Hvolson, a kvantitativno je razradio Albert Einstein 1936. godine. Općenito se u literaturi naziva albertovim prstenovima, jer se prvi nije bavio protokom ili radijusom slike.

Češće nego ne, kada je masa leće složena (poput skupine galaksija ili klastera) i ne uzrokuje sferno izobličenje prostora-vremena, izvor će nalikovati djelomičnim lukovima raspršenim oko leće. Promatrač tada može vidjeti više izmijenjenih slika istog objekta. Njihov broj i oblik ovise o relativnom položaju, kao i o simulaciji gravitacijskih leća.

Tri razreda

1. Snažno leće.

Tamo gdje postoje lako vidljiva izobličenja, poput stvaranja Einsteinovih prstenova, lukova i više slika.

2. Slabo leće.

Gdje je promjena pozadinskih izvora mnogo manja i može se otkriti samo statističkom analizom velikog broja objekata kako bi se pronašli koherentni podaci od samo nekoliko posto. Objektiv se statistički prikazuje kao preferirano rastezanje pozadinskih materijala okomito prema središtu. Pri mjerenju oblika i orijentacije velikog broja udaljenih galaksija, njihova se mjesta mogu prosječiti za mjerenje pomaka polja leće u bilo kojem području. To se pak može koristiti za rekonstrukciju raspodjele mase: posebno se može rekonstruirati pozadinsko odvajanje tamne tvari. Budući da su galaksije po prirodi eliptične, a slab gravitacijski signal leće je mali, u tim se studijama mora koristiti vrlo velik broj galaksija. Podaci iz proučavanja slabih leća moraju pažljivo izbjegavati niz važnih izvora pristranosti: unutarnji oblik, tendencija funkcije disperzije točke kamere da se iskrivi, kao i sposobnost atmosferskog vida da mijenja slike.

Rezultati ovih studija važni su za procjenu gravitacijskih leća u prostoru kako bi se bolje razumio i usavršio model I-I-i kako bi se osigurala provjera dosljednosti drugih opažanja. Oni također mogu pružiti važno buduće ograničenje tamne energije.

3. Mikrolensiranje.

Gdje se ne mogu vidjeti izobličenja u obliku, ali količina svjetlosti primljena od pozadinskog objekta mijenja se tijekom vremena. Predmet leće mogu biti zvijezde na Mliječnom putu, a izvor pozadine su kuglice u udaljenoj galaksiji ili, u drugom slučaju, još više poslani kvazar. Učinak je mali, tako da će čak i galaksija s masom većom od 100 milijardi puta od sunca stvoriti više slika odvojenih samo nekoliko lučnih sekundi. Galaktički klasteri mogu proizvesti minutnu raznolikost. U oba slučaja izvori su prilično udaljeni, stotine megaparseka daleko od našeg svemira.

Vremenska kašnjenja

Gravitacijske leće djeluju na isti način na sve vrste elektromagnetskog zračenja, a ne samo na vidljivu svjetlost. Slabi učinci proučavaju se i za kozmičku mikrovalnu pozadinu i za Galaktička istraživanja. Jake leće primijećene su i u radio i rendgenskim režimima. Ako takav objekt stvori više slika, doći će do relativnog vremenskog kašnjenja između dvije staze. Odnosno, na jednoj leći opis će se promatrati ranije nego na drugoj.

Tri vrste objekata

1. Zvijezde, ostaci, smeđi patuljci i planeti.

Kad objekt u Mliječnom putu prođe između Zemlje i udaljenog svjetla, fokusirat će se i pojačati pozadinsko svjetlo. Nekoliko događaja ove vrste primijećeno je u velikom Magellanovom oblaku, malom svemiru u blizini Mliječne staze.

2. Galaksije.

Masivni planeti također mogu djelovati kao gravitacijske leće. Svjetlost iz izvora koji leži iza svemira savija se i fokusira kako bi stvorila slike.

3. Klasteri galaksija.

Masivni objekt može stvoriti slike udaljenog objekta koji leži iza njega, obično u obliku rastegnutih lukova-sektora Einsteinova prstena. Klasterirane gravitacijske leće omogućuju promatranje svjetiljki koje su predaleko ili preslabe da bi se mogle vidjeti. A budući da gledanje na velike udaljenosti znači gledanje u prošlost, čovječanstvo dobiva pristup informacijama o ranom svemiru.

Solarna gravitacijska leća

Albert Einstein je 1936. predvidio da zrake svjetlosti u istom smjeru kao i rubovi glavne zvijezde konvergirat će se prema fokusu na oko 542 a.e. Dakle, sonda smještena na toj udaljenosti (ili više) od sunca može je koristiti kao gravitacijsku leću za povećanje udaljenih objekata na suprotnoj strani. Položaj sonde može se pomicati kako potrebe za odabir različitih ciljeva.

Drakeova Sonda

Ta je udaljenost daleko izvan napretka i mogućnosti opreme svemirskih sondi, kao što je Iasin 1, i izvan poznatih planeta, iako će se tijekom tisućljeća Sedna kretati dalje u svojoj vrlo eliptičnoj orbiti. Visoki dobitak za potencijalno otkrivanje signala kroz ovu leću, kao što su mikrovalne pećnice na 21-centimetarskoj vodikovoj liniji, doveo je do pretpostavke Franka Drakea u ranim danima oceana da bi sonda mogla biti poslana na tu udaljenost. Višenamjenski, a zatim is, predložila je esa 1993. godine.

No, kako se očekuje, to je težak zadatak. Ako sonda prođe 542 a.e., mogućnosti zumiranja leće nastavit će djelovati na većim udaljenostima, jer zrake koje se fokusiraju na veće putuju dalje od izobličenja solarne korone. Kritiku ovog koncepta dao je Landis, koji je raspravljao o pitanjima kao što su interferencija, veliko povećanje cilja što bi otežalo projektiranje žarišne ravnine misije i analizu vlastite sferne aberacije leće.