Ang kalangitan sa gabi ay matagal nang umaakit at humahanga sa isang taong maraming bituin. Ang isang amateur na teleskopyo ay makakakita ng mas malawak na iba't ibang mga deep space na bagay - isang kasaganaan ng mga kumpol, spherical at nakakalat, nebulae at mga kalapit na galaxy. Ngunit may mga lubhang kamangha-manghang at kawili-wiling mga phenomena na tanging makapangyarihang mga instrumento sa astronomiya ang maaaring makakita. Kabilang sa gayong mga kayamanan ng sansinukob ay ang mga kaganapan ng gravitational lensing, at kabilang sa mga ito ang tinatawag na Einstein's crosses. Ano ito, malalaman natin sa artikulong ito.
Space lens
Ang isang gravitational lens ay nilikha ng isang malakas na gravitational field ng isang bagay na may malaking masa (halimbawa, isang malaking kalawakan), hindi sinasadyang nahuli sa pagitan ng nagmamasid at ilang malayong pinagmumulan ng liwanag - isang quasar, isa pang kalawakan o isang maliwanag supernova.
Isinasaalang-alang ng teorya ng gravity ni Einstein ang mga gravitational field bilang mga deformasyon ng space-time continuum. Alinsunod dito, ang mga linya kung saan ang mga sinag ng liwanag ay nagpapalaganap sa pinakamaikling agwat ng oras (mga geodesic na linya) ayay nakayuko. Bilang resulta, nakikita ng nagmamasid ang larawan ng pinagmumulan ng liwanag na nasira sa isang tiyak na paraan.
Ano ang "Einstein cross"?
Ang likas na katangian ng pagbaluktot ay nakasalalay sa pagsasaayos ng gravitational lens at sa posisyon nito na may kaugnayan sa linya ng paningin na nagkokonekta sa pinagmulan at sa tagamasid. Kung ang lens ay mahigpit na simetriko sa focal line, ang deformed na imahe ay lumilitaw na hugis singsing, kung ang sentro ng simetriya ay inilipat kaugnay sa linya, kung gayon ang naturang Einstein ring ay maaaring hatiin sa mga arko.
Na may sapat na malakas na shift, kapag malaki ang pagkakaiba ng mga distansyang sakop ng liwanag, ang lensing ay bumubuo ng maraming tuldok na imahe. Ang krus ni Einstein, bilang parangal sa may-akda ng pangkalahatang teorya ng relativity, sa loob ng balangkas kung saan ang ganitong uri ay hinulaang, ay tinatawag na quadruple picture ng lensed source.
Quasar sa apat na mukha
Isa sa pinaka "photogenic" na quadruple na bagay ay ang quasar QSO 2237+0305 na kabilang sa konstelasyon na Pegasus. Napakalayo nito: ang liwanag na ibinubuga ng quasar na ito ay naglakbay nang higit sa 8 bilyong taon bago ito tumama sa mga lente ng camera ng ground-based at space telescope. Dapat isaisip kaugnay ng Einstein Cross na ito na ito ay isang pantangi na pangalan, bagama't hindi opisyal, at nakasulat na may malaking titik.
Sa tuktok ng larawan ay ang Einstein Cross. Ang gitnang lugar ay ang nucleus ng lensing galaxy. Ang larawan ay kinunan ng espasyoang teleskopyo ng Hubble.
Ang galaxy ZW 2237+030, na kumikilos bilang isang lens, ay 20 beses na mas malapit kaysa sa quasar mismo. Kapansin-pansin, dahil sa karagdagang lensing effect na ginawa ng mga indibidwal na bituin, at posibleng mga star cluster o napakalaking gas at dust cloud sa komposisyon nito, ang liwanag ng bawat isa sa apat na bahagi ay dumaranas ng unti-unting pagbabago, at hindi pantay.
Iba-ibang hugis
Marahil ay hindi gaanong maganda ang cross-lensed quasar HE 0435-1223, halos kapareho ng distansya ng QSO 2237+0305. Ang gravitational lens, dahil sa isang ganap na random na hanay ng mga pangyayari, ay sumasakop sa isang posisyon dito na ang lahat ng apat na mga imahe ng quasar ay matatagpuan halos pantay, na bumubuo ng isang halos regular na krus. Ang pambihirang kamangha-manghang bagay na ito ay matatagpuan sa konstelasyon ng Eridani.
At sa wakas ay isang espesyal na okasyon. Ang mga astronomo ay sapat na mapalad na nakunan sa isang larawan kung paano ang isang malakas na lens - isang kalawakan sa isang malaking kumpol sa harapan - ay biswal na pinalaki hindi isang quasar, ngunit isang pagsabog ng supernova. Ang kakaiba ng kaganapang ito ay ang isang supernova, hindi tulad ng isang quasar, ay isang panandaliang phenomenon. Ang pagsabog, na tinawag na Refsdal supernova, ay naganap sa isang malayong kalawakan mahigit 9 bilyong taon na ang nakalipas.
Pagkalipas ng ilang oras, sa krus ng Einstein, na nagpalakas at nagparami ng sinaunang pagsabog ng bituin, medyo malayo, isa pang ikalimang imahe ang idinagdag, na naantala dahil sa mga kakaibang istraktura ng lens at, sa pamamagitan ng paraan, hinulaangnang maaga.
Sa larawan sa ibaba makikita mo ang "portrait" ng supernova Refsdal, na pinarami ng gravity.
Siyentipikong kahalagahan ng phenomenon
Siyempre, hindi lamang aesthetic na papel ang ginagampanan ng isang phenomenon gaya ng Einstein cross. Ang pagkakaroon ng mga bagay ng ganitong uri ay isang kinakailangang resulta ng pangkalahatang teorya ng relativity, at ang kanilang direktang pagmamasid ay isa sa mga pinaka-halatang kumpirmasyon ng bisa nito.
Kasama ang iba pang epekto ng gravitational lensing, nakakaakit sila ng malapit na atensyon ng mga siyentipiko. Ginagawang posible ng mga krus at singsing ni Einstein na pag-aralan hindi lamang ang mga malalayong pinagmumulan ng liwanag na hindi makikita sa kawalan ng mga lente, kundi pati na rin ang istruktura ng mga lente mismo - halimbawa, ang pamamahagi ng madilim na bagay sa mga kumpol ng kalawakan.
Ang pag-aaral ng hindi pantay na nakasalansan na mga lens na larawan ng mga quasar (kabilang ang mga cruciform) ay maaari ding makatulong upang pinuhin ang iba pang mahahalagang cosmological parameter, gaya ng Hubble constant. Ang mga hindi regular na hugis na Einsteinian na singsing at krus na ito ay nabuo sa pamamagitan ng mga sinag na naglakbay sa iba't ibang distansya sa iba't ibang panahon. Samakatuwid, ang paghahambing ng kanilang geometry na may mga pagbabago sa liwanag ay ginagawang posible upang makamit ang mahusay na katumpakan sa pagtukoy ng Hubble constant, at samakatuwid ang dynamics ng Universe.
Sa madaling salita, ang mga kamangha-manghang phenomena na nilikha ng mga gravitational lens ay hindi lamang kasiya-siya sa mata, ngunit gumaganap din ng seryosong papel sa modernong agham sa kalawakan.
