Yötaivas on pitkään vetänyt puoleensa ja tehnyt vaikutuksen ihmiseen monilla tähdillä. Amatööriteleskooppi pystyy näkemään paljon laajemman valikoiman syvän avaruuden kohteita - lukuisia klustereita, pallomaisia ja hajallaan olevia, sumuja ja lähellä olevia galakseja. Mutta on äärimmäisen näyttäviä ja mielenkiintoisia ilmiöitä, jotka vain tehokkaat tähtitieteelliset laitteet voivat havaita. Tällaisten universumin aarteiden joukossa ovat gravitaatiolinssien tapahtumat, ja niiden joukossa ovat niin sanotut Einsteinin ristit. Mikä se on, selvitämme tästä artikkelista.
Space-objektiivit
Gravitaatiolinssi syntyy merkittävän massan omaavan kohteen (esimerkiksi suuren galaksin) voimakkaasta gravitaatiokentästä, joka jää vahingossa havaitsijan ja jonkin etäisen valonlähteen - kvasaarin, toisen galaksin tai kirkkaan - väliin. supernova.
Einsteinin painovoimateoria pitää gravitaatiokenttiä aika-avaruuden jatkumon muodonmuutoksina. Vastaavasti linjat, joita pitkin valonsäteet etenevät lyhimmissä aikaväleissä (geodeettiset viivat) ovat myösovat vääntyneet. Tämän seurauksena tarkkailija näkee valonlähteen kuvan vääristyneenä tietyllä tavalla.
Mikä on "Einsteinin risti"?
Vääristymän luonne riippuu gravitaatiolinssin konfiguraatiosta ja sen sijainnista suhteessa lähteen ja havainnoijan yhdistävään näkölinjaan. Jos linssi on tiukasti symmetrinen polttoviivalla, epämuodostunut kuva osoittautuu renkaan muotoiseksi, jos symmetriakeskus on siirtynyt suhteessa linjaan, niin tällainen Einstein-rengas voidaan jakaa kaareiksi.
Riittävän voimakkaalla siirrolla, kun valon kattamat etäisyydet vaihtelevat merkittävästi, linssi muodostaa useita pistekuvia. Einsteinin ristiä yleisen suhteellisuusteorian kirjoittajan kunniaksi, jonka puitteissa tällaisia ilmiöitä ennustettiin, kutsutaan linssilähteen nelinkertaiseksi kuvaksi.
Quasar neljällä kasvoilla
Yksi "valokuvaisimpia" nelinkertaisia objekteja on Pegasuksen tähdistöyn kuuluva kvasaari QSO 2237+0305. Se on hyvin kaukana: tämän kvasaarin lähettämä valo kulki yli 8 miljardia vuotta ennen kuin se osui maanpäällisten ja avaruusteleskooppien kameralinsseihin. Tämän Einstein-ristin suhteen on pidettävä mielessä, että tämä on oikea nimi, vaikkakin epävirallinen, ja kirjoitetaan isolla kirjaimella.
Kuvan yläosassa on Einsteinin risti. Keskipiste on linssigalaksin ydin. Kuva on otettu avaruudestaHubble-teleskooppi.
Galaksi ZW 2237+030, joka toimii linssinä, on 20 kertaa lähempänä kuin itse kvasaari. Mielenkiintoista on, että yksittäisten tähtien ja mahdollisesti tähtijoukkojen tai massiivisten kaasu- ja pölypilvien tuottaman linssivaikutuksen vuoksi kunkin neljän komponentin kirkkaus muuttuu asteittain ja epätasaisesti.
Monimuotoisia muotoja
Ehkä yhtä kaunis ei ole ristilinssillä varustettu kvasaari HE 0435-1223, lähes samalla etäisyydellä kuin QSO 2237+0305. Gravitaatiolinssi, täysin satunnaisten olosuhteiden vuoksi, on tässä sellaisessa asemassa, että kaikki neljä kvasaarikuvaa sijaitsevat lähes tasaisesti muodostaen lähes säännöllisen ristin. Tämä poikkeuksellisen upea kohde sijaitsee Eridanin tähdistössä.
Ja lopuksi erityinen tilaisuus. Tähtitieteilijät saivat onneksi vangita valokuvaan, kuinka voimakas linssi - etualalla v altavassa joukossa oleva galaksi - suurensi visuaalisesti ei kvasaaria, vaan supernovaräjähdystä. Tämän tapahtuman ainutlaatuisuus on, että supernova, toisin kuin kvasaari, on lyhytaikainen ilmiö. Refsdalin supernovaksi kutsuttu räjähdys tapahtui kaukaisessa galaksissa yli 9 miljardia vuotta sitten.
Jonkin aikaa myöhemmin Einsteinin ristille, joka vahvisti ja moninkertaisti muinaista tähtien räjähdystä, hieman kauempana, lisättiin toinen viides kuva, linssin rakenteen erityispiirteiden vuoksi myöhässä ja muuten ennustettuetukäteen.
Alla olevassa kuvassa näet supernova Refsdalin "muotokuvan" painovoimalla kerrottuna.
Ilmiön tieteellinen merkitys
Einsteinin ristin k altaisella ilmiöllä ei tietenkään ole vain esteettistä roolia. Tällaisten esineiden olemassaolo on välttämätön seuraus yleisestä suhteellisuusteoriasta, ja niiden suora havainnointi on yksi ilmeisimpiä vahvistuksia sen pätevyydestä.
Yhdessä muiden gravitaatiolinssien vaikutusten kanssa ne kiinnittävät tutkijoiden huomion. Einsteinin ristit ja renkaat antavat mahdollisuuden tutkia ei vain sellaisia kaukaisia valonlähteitä, joita ei voitaisi nähdä ilman linssiä, vaan myös itse linssien rakennetta - esimerkiksi pimeän aineen jakautumista galaksiklustereissa.
Kvasaarien (mukaan lukien ristinmuotoisten) linssipintojen epätasaisesti pinottujen kuvien tutkiminen voi myös auttaa tarkentamaan muita tärkeitä kosmologisia parametreja, kuten Hubble-vakiota. Nämä epäsäännöllisen muotoiset Einsteinin renkaat ja ristit muodostuvat säteistä, jotka ovat kulkeneet eri matkoja eri aikoina. Siksi niiden geometrian vertailu kirkkauden vaihteluihin mahdollistaa suuren tarkkuuden määrittäessä Hubble-vakiota ja siten maailmankaikkeuden dynamiikkaa.
Sanalla sanoen, gravitaatiolinssien luomat hämmästyttävät ilmiöt eivät vain miellytä silmää, vaan niillä on myös vakava rooli nykyaikaisissa avaruustieteissä.
