Гравитационное линзирование
Nov. 6th, 2017 03:20 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeИзвестно, что луч света в гравитационном поле, как и любое другое тело, отклоняется.
В свое время это было предсказано релятивистской теорией, и этот факт был использован для ее проверки.
Понятно, что чем сильнее поле, тем сильнее отклоняется луч.
Так что если между Вами и каким-нибудь объектом, который Вы собираетесь рассмотреть, поместить источник гравитационного поля, он немного сместит изображение объекта.
А если он лежит на одной линии между Вами и объектом, он изображение исказит. И если источник очень сильный - например, сверхмассивная черная дыра, - то искажение будет явно видимым. И очень интересным.
Астрономия знает множество примеров искажения движения света в сильном гравитационном поле объекта, находящегося между наблюдателем и наблюдаемым объектом (гравитационного линзирования).
Классическим примером является т.н. "Крест Эйнштейна":
На фотографии виден слабый абрис галактики ZW 2237+030, расположенной примерно в четырехстах миллионах световых годах от нас. В ее центре - странный крест. Центральное пятно креста - центр галактики со сверхмассивной черной дырой, а четыре ярких пятна вокруг него - это изображения расположенного за ней квазара QSO 2237+0305, удаленного на восемь миллиардов световых лет, полученные в результате искривления света сверхмассивной черной дырой галактики.
Подчас гравитационное линзирование рождает уникальные визуальные эффекты. Например, в двух миллиардах световых годах от нас находится крупное звездное скопление Abell 2218. Его фотография оказывается очень интересной:
Множество дуг и полос на фотографии - это вовсе не дефекты снимка, как могло бы показаться. Это - остатки изображений расположенных за скоплением объектов, до неузнаваемости изуродованные гравитационным полем множества галактик скопления.
Гравитационное линзирование не только искажает, но и увеличивает изображение объектов, расположенных за линзирующей массой, что иногда оказывается очень полезным - получить увеличенное изображение всегда полезно, по нему можно узнать много таких подробностей, которые другими методами оказываются недоступными.
А бывают и экзотические наблюдения. Например, Квазар Q0957+561 имеет красное смещение z=1,41 (8,7 миллиарда световых лет) и виден на небе в виде двух изображений, потому что он линзируется гигантской эллиптической галактикой Q0957+561 G1, удаленной на 3,7 миллиарда световых лет. Из-за движения галактики и ее звезд изображения квазара немного меняются, и при наблюдении этого процесса было обнаружено наличие в линзирующей галактике объекта массой, близкой к земной, идентифицируемого как планета - самая далекая из наблюдавшихся планет.
Часто бывает, что линзирующий объект имеет не слишком большую массу, так что заметно исказить изображение расположенного за ним точечного объекта он не может (луч света отклоняется на очень небольшой угол). Зато лучи, обходящие линзирующий (расположенный ближе к нам) объект слева и справа, складываются, поэтому видимая яркость линзируемого объекта в момент нахождения линзирующего объекта строго на луче зрения повышается. А если линзирующий объект еще и невидим (нейтронная звезда, черная дыра звездной массы, коричневый карлик или даже планета) - то повышение видимой яркости линзируемого объекта становится хорошо заметно.
Такое событие кратковременного повышения яркости объекта из-за нахождения между ним и наблюдателем другого массивного объекта называется микролинзированием.
Микролинзирование играет большую роль в наблюдательной астрономии, потому что наблюдается куда чаще, чем можно подумать.
В частности, именно частота событий микролинзирования при наблюдении удаленных объектов (дальних звезд или галактик) позволяет наложить наблюдательное ограничение на вклад "скрытой массы" (невидимых черных дыр, нейтронных звезд, коричневых карликов или странствующих в межзвездном пространстве планет) в темную материю. Раньше (да и теперь, иногда) высказывались мнения о том, что темная материя может состоять именно из таких объектов - но в таком случае микролинзирование наблюдалось бы гораздо чаще, чем в действительности.
Благодаря микролинзированию современной астрономии, например, удается посчитать концентрацию бродячих планемо ("бесхозных" планет) в пространстве между звездами.
Иногда микролинзирование позволяет обнаруживать объекты (и узнавать их характеристики), которые принципиально невозможно наблюдать иными современными средствами.
.
В свое время это было предсказано релятивистской теорией, и этот факт был использован для ее проверки.
Понятно, что чем сильнее поле, тем сильнее отклоняется луч.
Так что если между Вами и каким-нибудь объектом, который Вы собираетесь рассмотреть, поместить источник гравитационного поля, он немного сместит изображение объекта.
А если он лежит на одной линии между Вами и объектом, он изображение исказит. И если источник очень сильный - например, сверхмассивная черная дыра, - то искажение будет явно видимым. И очень интересным.
Астрономия знает множество примеров искажения движения света в сильном гравитационном поле объекта, находящегося между наблюдателем и наблюдаемым объектом (гравитационного линзирования).
Классическим примером является т.н. "Крест Эйнштейна":
На фотографии виден слабый абрис галактики ZW 2237+030, расположенной примерно в четырехстах миллионах световых годах от нас. В ее центре - странный крест. Центральное пятно креста - центр галактики со сверхмассивной черной дырой, а четыре ярких пятна вокруг него - это изображения расположенного за ней квазара QSO 2237+0305, удаленного на восемь миллиардов световых лет, полученные в результате искривления света сверхмассивной черной дырой галактики.
Подчас гравитационное линзирование рождает уникальные визуальные эффекты. Например, в двух миллиардах световых годах от нас находится крупное звездное скопление Abell 2218. Его фотография оказывается очень интересной:
Множество дуг и полос на фотографии - это вовсе не дефекты снимка, как могло бы показаться. Это - остатки изображений расположенных за скоплением объектов, до неузнаваемости изуродованные гравитационным полем множества галактик скопления.
Гравитационное линзирование не только искажает, но и увеличивает изображение объектов, расположенных за линзирующей массой, что иногда оказывается очень полезным - получить увеличенное изображение всегда полезно, по нему можно узнать много таких подробностей, которые другими методами оказываются недоступными.
А бывают и экзотические наблюдения. Например, Квазар Q0957+561 имеет красное смещение z=1,41 (8,7 миллиарда световых лет) и виден на небе в виде двух изображений, потому что он линзируется гигантской эллиптической галактикой Q0957+561 G1, удаленной на 3,7 миллиарда световых лет. Из-за движения галактики и ее звезд изображения квазара немного меняются, и при наблюдении этого процесса было обнаружено наличие в линзирующей галактике объекта массой, близкой к земной, идентифицируемого как планета - самая далекая из наблюдавшихся планет.
Часто бывает, что линзирующий объект имеет не слишком большую массу, так что заметно исказить изображение расположенного за ним точечного объекта он не может (луч света отклоняется на очень небольшой угол). Зато лучи, обходящие линзирующий (расположенный ближе к нам) объект слева и справа, складываются, поэтому видимая яркость линзируемого объекта в момент нахождения линзирующего объекта строго на луче зрения повышается. А если линзирующий объект еще и невидим (нейтронная звезда, черная дыра звездной массы, коричневый карлик или даже планета) - то повышение видимой яркости линзируемого объекта становится хорошо заметно.
Такое событие кратковременного повышения яркости объекта из-за нахождения между ним и наблюдателем другого массивного объекта называется микролинзированием.
Микролинзирование играет большую роль в наблюдательной астрономии, потому что наблюдается куда чаще, чем можно подумать.
В частности, именно частота событий микролинзирования при наблюдении удаленных объектов (дальних звезд или галактик) позволяет наложить наблюдательное ограничение на вклад "скрытой массы" (невидимых черных дыр, нейтронных звезд, коричневых карликов или странствующих в межзвездном пространстве планет) в темную материю. Раньше (да и теперь, иногда) высказывались мнения о том, что темная материя может состоять именно из таких объектов - но в таком случае микролинзирование наблюдалось бы гораздо чаще, чем в действительности.
Благодаря микролинзированию современной астрономии, например, удается посчитать концентрацию бродячих планемо ("бесхозных" планет) в пространстве между звездами.
Иногда микролинзирование позволяет обнаруживать объекты (и узнавать их характеристики), которые принципиально невозможно наблюдать иными современными средствами.
.
