Naktinis dangus jau seniai traukia žmogų ir daro įspūdį daugybe žvaigždžių. Mėgėjiškame teleskope galite pamatyti daug didesnę giliųjų kosmoso objektų įvairovę – gausybę spiečių, sferinių ir išsibarsčiusių, ūkų ir netoliese esančių galaktikų. Tačiau yra nepaprastai įspūdingų ir įdomių reiškinių, kuriuos gali aptikti tik galingi astronominiai instrumentai. Tarp tokių visatos lobių yra gravitacinio lęšio įvykiai, tarp jų yra ir vadinamieji Einšteino kryžiai. Kas tai yra, sužinosime šiame straipsnyje.
Kosminiai lęšiai
Gravitacinį lęšį sukuria galingas didelės masės objekto (pavyzdžiui, didelės galaktikos) gravitacinis laukas, atsitiktinai patekęs tarp stebėtojo ir kokio nors tolimo šviesos š altinio – kvazaro, kitos galaktikos ar ryškios šviesos. supernova.
Einšteino gravitacijos teorija gravitacinius laukus laiko erdvės ir laiko kontinuumo deformacijomis. Atitinkamai, linijos, kuriomis šviesos spinduliai sklinda trumpiausiais laiko intervalais (geodezinės linijos), taip pat yrayra sulenkti. Dėl to stebėtojas mato tam tikru būdu iškreiptą šviesos š altinio vaizdą.
Kas yra „Einšteino kryžius“?
Iškraipymo pobūdis priklauso nuo gravitacinio lęšio konfigūracijos ir nuo jo padėties š altinį ir stebėtoją jungiančios regėjimo linijos atžvilgiu. Jei objektyvas yra griežtai simetriškas židinio linijoje, deformuotas vaizdas pasirodo žiedo formos, jei simetrijos centras pasislinkęs linijos atžvilgiu, tai tokį Einšteino žiedą galima suskirstyti į lankus.
Esant pakankamai stipriam poslinkiui, kai šviesos įveikiami atstumai labai skiriasi, lęšis sudaro kelis taškinius vaizdus. Einšteino kryžius, pagerbtas bendrosios reliatyvumo teorijos, kurios rėmuose buvo numatyti tokio pobūdžio reiškiniai, autoriaus garbei, vadinamas keturgubu objektyvo š altinio paveikslu.
Kvazaras keturiais veidais
Vienas „fotogeniškiausių“keturių objektų yra kvazaras QSO 2237+0305, priklausantis Pegaso žvaigždynui. Tai labai toli: šio kvazaro skleidžiama šviesa keliavo daugiau nei 8 milijardus metų, kol ji pateko į antžeminių ir kosminių teleskopų fotoaparatų objektyvus. Kalbant apie šį Einšteino kryžių, reikia turėti omenyje, kad tai tikras vardas, nors ir neoficialus, ir parašytas didžiąja raide.
Nuotraukos viršuje yra Einšteino kryžius. Centrinė dėmė yra objektyvo galaktikos branduolys. Nuotrauka daryta pagal erdvęHablo teleskopas.
Galaktika ZW 2237+030, veikianti kaip objektyvas, yra 20 kartų arčiau nei pats kvazaras. Įdomu tai, kad dėl papildomo lęšio efekto, kurį sukuria atskiros žvaigždės ir galbūt žvaigždžių spiečius arba didžiuliai dujų ir dulkių debesys, kiekvieno iš keturių komponentų ryškumas kinta laipsniškai ir netolygus.
Įvairių formų
Gal ne mažiau gražus yra ir kryžminio objektyvo kvazaras HE 0435-1223, beveik toks pat kaip ir QSO 2237+0305. Gravitacinis lęšis dėl visiškai atsitiktinių aplinkybių čia užima tokią padėtį, kad visi keturi kvazaro vaizdai išsidėstę beveik tolygiai, sudarydami beveik taisyklingą kryžių. Šis nepaprastai įspūdingas objektas yra Eridani žvaigždyne.
Ir pagaliau ypatinga proga. Astronomams pasisekė fotografijoje užfiksuoti, kaip galingas objektyvas – didžiuliame spiečiuje pirmame plane esanti galaktika – vizualiai padidino ne kvazarą, o supernovos sprogimą. Šio įvykio išskirtinumas yra tas, kad supernova, skirtingai nei kvazaras, yra trumpalaikis reiškinys. Sprogimas, pramintas Refsdalio supernova, įvyko tolimoje galaktikoje daugiau nei prieš 9 milijardus metų.
Po kiek laiko prie Einšteino kryžiaus, kuris sustiprino ir padaugino senovinį žvaigždžių sprogimą, kiek toliau, buvo pridėtas dar penktas vaizdas, pavėluotas dėl objektyvo sandaros ypatumų ir, beje, numatytasiš anksto.
Žemiau esančiame paveikslėlyje matote supernovos Refsdal „portretą“, padaugintą iš gravitacijos.
Mokslinė reiškinio reikšmė
Žinoma, toks reiškinys kaip Einšteino kryžius atlieka ne tik estetinį vaidmenį. Tokio pobūdžio objektų egzistavimas yra būtinas bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmė, o tiesioginis jų stebėjimas yra vienas ryškiausių jos pagrįstumo patvirtinimų.
Kartu su kitais gravitacinio lęšio efektais jie atkreipia didelį mokslininkų dėmesį. Einšteino kryžiai ir žiedai leidžia tirti ne tik tokius tolimus šviesos š altinius, kurių nebūtų galima pamatyti be lęšių, bet ir pačių lęšių sandarą – pavyzdžiui, tamsiosios medžiagos pasiskirstymą galaktikų spiečius.
Netolygiai išdėstytų kvazarų (įskaitant kryžiaus formos) objektyvų vaizdų tyrimas taip pat gali padėti patikslinti kitus svarbius kosmologinius parametrus, pvz., Hablo konstantą. Šiuos netaisyklingos formos Einšteino žiedus ir kryžius formuoja spinduliai, skirtingu laiku nukeliavę skirtingus atstumus. Todėl jų geometrijos palyginimas su ryškumo svyravimais leidžia pasiekti didelį tikslumą nustatant Hablo konstantą, taigi ir Visatos dinamiką.
Žodžiu, gravitacinių lęšių sukuriami nuostabūs reiškiniai ne tik džiugina akį, bet ir atlieka rimtą vaidmenį šiuolaikiniuose kosmoso moksluose.
