Гравітаційна лінза

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Проходження променів крізь гравітаційну лінзу до Землі та формування кратних зображень.

Гравітаційна лінза — масивне тіло (планета, зірка) або система тіл (галактика, скупчення галактик), що викривлює своїм гравітаційним полем напрямок поширення випромінювання, подібно тому, як викривляє світловий промінь звичайна лінза.

Загальна характеристика[ред.ред. код]

Модель гравітаційної лінзи (чорна діра проходить повз галактику).

Як правило, гравітаційні лінзи, здатні суттєво спотворити зображення фонового об'єкта, являють собою досить великі зосередження маси: галактики і скупчення галактик, чорні діри. Компактніші об'єкти, наприклад, зірки, теж відхиляють промені світла, однак на настільки малі кути, що зафіксувати таке відхилення не є можливим. У цьому випадку можна лише помітити короткочасне збільшення яскравості об'єкта-лінзи в той момент, коли лінза пройде між Землею й фоновим об'єктом. Якщо об'єкт-лінза яскравий, то помітити таку зміну нереально. Якщо ж компактний об'єкт-лінза випромінює мало або ж не видний зовсім, то такий короткочасний спалах цілком може спостерігатися. Події такого типу називаються мікролінзуванням. Інтерес тут пов'язаний не із самим процесом лінзування, а з тим, що він дозволяє виявити масивні й невидимі ніяким іншим способом компактні тіла.

Ще одним напрямком досліджень мікролінзування стала ідея використання каустик для одержання інформації як про самий об'єкт-лінзу, так і про те джерело, чиє світло вона фокусує. Переважна більшість подій мікролінзування цілком описується припущенням про зразкову сферичну симетрію обох об'єктів. Однак в 2—3 % усіх випадків спостерігається складна крива яскравості, з додатковими короткими піками, яка свідчить про формування каустик у лінзованих зображеннях [1]. Така ситуація може мати місце, якщо лінза має неправильну форму, наприклад, якщо лінза складається із двох або більше темних масивних тіл. Спостереження таких подій безумовно цікаво для вивчення природи темних компактних об'єктів. Прикладом успішного визначення параметрів подвійної лінзи за допомогою вивчення каустик може служити випадок мікролінзування OGLE-2002-BLG-069 [2]. Крім того, є пропозиції по використанню каустичного мікролінзування для з'ясування геометричної форми джерела, або для вивчення профілю яскравості протяжного фонового об'єкта, і зокрема для вивчення атмосфер зірок-гігантів.

Теорія[ред.ред. код]

Рівняння гравітаційного лінзування

Гравітаційну лінзу можна розглядати як звичайну лінзу, але тільки інакше залежним коефіцієнтом заломлення. Тоді загальне рівняння для всіх моделей можна записати наступним чином [3]:

\eta= \frac{D_s}{D_d}\xi-D_{ds}\hat{\alpha}(\xi)

де η - координата джерела, ξ - прицільний параметр в площині лінзи. Ds, Dd відстань від спостерігача до джерела і лінзи відповідно, Dds - відстань між лінзою і джерелом, α - кут відхилення.

Спостереження[ред.ред. код]

Хрест Ейнштейна — чотири зображення далекого квазара обрамляють близьку галактику, яка є в даному разі гравітаційною лінзою

Затримки в часі[ред.ред. код]

Під впливом гравітаційних лінз світлові промені які переломлюються з різних країв лінзи проходять різну відстань поміж самим об'єктом і Землею. Внаслідок цього одну й ту ж саму подію вдається спостерігати по декілька разів. [4]

10 листопада 2014 космічна обсерваторія Габбл зафіксувала вибух наднової SN Refsdal з червоним зсувом z=1.49 (9.34 млрд св.р.). Світло від спалаху утворило хрест Ейнштейна, лінзою послужила найбільша галактика зі скупчення галактик MACS J1149.5+2223 (z = 0,54). Через два тижні японський учений Масамуне Огурі зробив прогноз, що усе скупчення галактик подіє як ще одна гравітаційна лінза і повторний спалах SN Refsdal можна буде спостерігати через рік. Нарешті 11 грудня 2015 телескоп Габбл зафіксував повторне зображення вибуху. Також з розрахунків Масамуне Огурі випливало, що вперше спалах цієї наднової був доступний земним глядачам в 1997 році, проте на той момент жоден з достатньо потужних телескопів не фіксував цю ділянку неба. [4]

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  1. див. наприклад M. Dominik, Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 353 (2004) 69(astro-ph/0309581)
  2. astro-ph/0502018
  3. Захаров А.Ф. Гравитационные линзы и микролинзы. М.:Янус-К, 1997. ISBN 5-88929-037-1
  4. а б Наднова спалахнула ще раз у визначений час та в у визначеному місці. Elementy.ru ((рос.)). фонд "Династія". 25 грудня 2015. Процитовано 26 грудня 2015. 

Література[ред.ред. код]