Хрест Ейнштейна: що являє собою це явище?
Опубликованно 15.07.2018 02:04
Нічне небо здавна притягує і вражає людину безліччю зірок. У аматорський телескоп можна побачити набагато більшу різноманітність об'єктів далекого космосу – велика кількість скупчень, кульових і розсіяних, туманності і найближчі галактики. Але існують надзвичайно видовищні та цікаві феномени, які дозволяють виявити тільки потужні астрономічні прилади. До числа таких скарбів всесвіту відносяться події гравітаційного лінзування, і серед них – так звані хрести Ейнштейна. Що це таке, ми з'ясуємо в цій статті. Космічні лінзи
Гравітаційну лінзу створює потужне поле тяжіння об'єкта, що володіє значною масою (наприклад, великої галактики), випадково опинився між спостерігачем і якимось віддаленим джерелом світла – квазаром, іншого галактикою або яскравою наднової.
Эйнштейновская теорія гравітації розглядає поля тяжіння як деформації просторово-часового континууму. Відповідно і лінії, по яких поширюються світлові промені за найкоротші проміжки часу (геодезичні лінії), також викривляються. В результаті спостерігач бачить зображення джерела світла спотвореним певним чином.
Що це таке – «хрест Ейнштейна»?
Характер спотворення залежить від того, яка конфігурація гравітаційної лінзи і від положення її відносно променя зору, що з'єднує джерело і спостерігача. Якщо лінза знаходиться строго симетрично на фокальної лінії, деформований зображення виходить кільцеподібним, якщо центр симетрії зміщений відносно лінії, то таке кільце Ейнштейна буває розбито на дуги.
При досить сильному зсуві, коли відстані, подолання світлом, істотно розрізняються, лінзування формує множинні точкові зображення. Хрестом Ейнштейна, в честь автора загальної теорії відносності, в рамках якої і були передбачені явища цього роду, іменують учетверенную картину линзируемого джерела. Квазар в чотирьох осіб
Один з найбільш фотогенічних» четверных об'єктів – квазар QSO 2237+0305, що належить до сузір'я Пегаса. Він знаходиться дуже далеко: світло, випущене цим квазаром, подорожував більше 8 мільярдів років, перш ніж потрапив в об'єктиви камер наземних і космічних телескопів. Слід мати на увазі стосовно саме до цього Хреста Ейнштейна, що це – власне ім'я, хоч і неофіційне, і пишеться з великої літери.
Вгорі на фото – Хрест Ейнштейна. Центральне пляма – це ядро линзирующей галактики. Знімок отриманий космічним телескопом «Хаббл».
Галактика ZW 2237+030, що виступає в якості лінзи, розташована у 20 разів ближче, ніж сам квазар. Цікаво, що з-за додаткового линзирующего ефекту, виробленого окремими зірками, а можливо, зоряними скупченнями або масивними газопиловими хмарами у її складі, яскравість кожного з чотирьох компонентів зазнає поступові зміни, причому нерівномірні. Різноманітність форм
Мабуть, не менш красивий хрестоподібно линзированный квазар HE 0435-1223, віддалений майже на таку ж відстань, як і QSO 2237+0305. Гравітаційна лінза завдяки випадковим збігом обставин займає тут таке положення, що всі чотири зображення квазара розмістилися майже рівномірно, утворивши практично правильний хрест. Цей надзвичайно ефектний об'єкт розташований в сузір'ї Ерідана.
І, нарешті, особливий випадок. Астрономам пощастило зафіксувати на фотознімку, як потужна лінза – галактика у складі величезного скупчення на передньому плані - візуально збільшила квазар, а вибух наднової. Унікальність цієї події в тому, що наднова, на відміну від квазара, – феномен короткочасний. Спалах, яка отримала назву наднової Рефсдаль, сталася в далекій галактиці більше 9 мільярдів років тому.
Через деякий час до хреста Ейнштейна, усилившему і размножившему стародавній зоряний вибух, трохи віддалік додалося ще одне – п'яте – зображення, запізніле з-за особливостей будови лінзи і, до речі, передбачений заздалегідь.
На знімку внизу можна побачити «портрет» наднової Рефсдаль, розмножений гравітацією.
Наукове значення явища
Зрозуміло, таке явище, як хрест Ейнштейна, грає не тільки естетичну роль. Існування об'єктів подібного роду – це необхідний наслідок загальної теорії відносності, і їх безпосереднє спостереження являє собою одне з найбільш наочних підтверджень її справедливості.
Поряд з іншими ефектами гравітаційного лінзування вони привертають до себе пильну увагу науковців. Хрести і кільця Ейнштейна дають можливість досліджувати не тільки такі віддалені джерела світла, які у відсутність лінз не можна було б побачити, але і структуру самих лінз – наприклад, розподіл темної речовини в скупченнях галактик.
Уточнення інших найважливіших космологічних параметрів, таких як постійна Хаббла, також може допомогти вивчення нерівномірно складених лінзованих зображень квазарів (в тому числі і хрестоподібних). Ці эйнштейновские кільця і хрести неправильної форми сформовані променями, що пройшли різну відстань за різний час. Тому зіставлення їх геометрії з коливаннями яскравості дозволяє досягти великої точності у визначенні постійної Хаббла, а отже, і динаміки Всесвіту.
Словом, дивовижні явища, створені гравітаційними лінзами, які не тільки радують око, але і грають серйозну роль в сучасних науках про космос. Автор: Вінера Андрєєва 12 Липня, 2018
Категория: Студентам