Az éjszakai égbolt már régóta vonzza és lenyűgözi az embert sok csillaggal. Egy amatőr teleszkóp sokkal többféle mélyűrobjektumot képes látni – rengeteg halmazt, gömb alakú és szórt, ködöket és közeli galaxisokat. De vannak rendkívül látványos és érdekes jelenségek, amelyeket csak erős csillagászati műszerek képesek észlelni. Az univerzum ilyen kincsei közé tartoznak a gravitációs lencsék eseményei, és ezek közé tartoznak az úgynevezett Einstein-keresztek is. Hogy mi ez, azt ebből a cikkből megtudjuk.
Space lencsék
A gravitációs lencsét egy jelentős tömegű objektum (például egy nagy galaxis) erős gravitációs tere hozza létre, amely véletlenül a megfigyelő és valamilyen távoli fényforrás – kvazár, másik galaxis vagy fényes – közé került. szupernóva.
Einstein gravitációs elmélete a gravitációs mezőket a tér-idő kontinuum deformációinak tekinti. Ennek megfelelően azok a vonalak, amelyek mentén a fénysugarak a legrövidebb időintervallumban terjednek (geodéziai vonalak).hajlottak. Ennek eredményeként a megfigyelő a fényforrás képét bizonyos módon torzítva látja.
Mi az "Einstein-kereszt"?
A torzítás természete a gravitációs lencse konfigurációjától és a forrást és a megfigyelőt összekötő látóvonalhoz viszonyított helyzetétől függ. Ha a lencse szigorúan szimmetrikus a fókuszvonalon, akkor a deformált kép gyűrű alakúnak bizonyul, ha a szimmetria középpontja eltolódik a vonalhoz képest, akkor egy ilyen Einstein-gyűrű ívekre osztható.
Megfelelően erős eltolással, amikor a fény által megtett távolságok jelentősen eltérnek, az objektív több pontképet képez. Einstein keresztjét az általános relativitáselmélet szerzőjének tiszteletére, amelynek keretein belül ilyen jelenségeket jósoltak, a lencsés forrás négyes képének nevezik.
Kvazár négy arcban
Az egyik legfényképesebb négyszeres objektum a QSO 2237+0305 kvazár, amely a Pegazus csillagképhez tartozik. Nagyon messze van: a kvazár által kibocsátott fény több mint 8 milliárd évet utazott, mielőtt elérte a földi és űrteleszkópok lencséit. Ezzel az Einstein-kereszttel kapcsolatban szem előtt kell tartani, hogy ez egy tulajdonnév, bár nem hivatalos, és nagybetűvel írják.
A kép tetején az Einstein-kereszt látható. A központi folt az objektív galaxis magja. A kép a tér szerint készülta Hubble-teleszkóp.
A lencseként működő ZW 2237+030 galaxis 20-szor közelebb van, mint maga a kvazár. Érdekes módon az egyes csillagok, esetleg csillaghalmazok vagy összetételében előforduló masszív gáz- és porfelhők által keltett járulékos lencsehatás miatt mind a négy komponens fényereje fokozatosan változik, és egyenetlen.
Változatos formák
Talán nem kevésbé szép a HE 0435-1223 keresztlencsés kvazár, közel azonos távolságra a QSO 2237+0305-tel. A gravitációs lencse egy teljesen véletlenszerű körülmények miatt itt olyan pozíciót foglal el, hogy a kvazár mind a négy képe szinte egyenletesen helyezkedik el, szinte szabályos keresztet alkotva. Ez a rendkívül látványos objektum az Eridani csillagképben található.
És végül egy különleges alkalom. A csillagászoknak volt szerencséjük egy fényképen megörökíteni, ahogy egy nagy teljesítményű objektív - egy hatalmas halmazban az előtérben lévő galaxis - nem egy kvazárt, hanem egy szupernóva-robbanást nagyított fel vizuálisan. Ennek az eseménynek az az egyedisége, hogy a szupernóva a kvazárral ellentétben egy rövid távú jelenség. A Refsdal szupernóvának nevezett robbanás egy távoli galaxisban történt több mint 9 milliárd évvel ezelőtt.
Valamivel később az ősi csillagrobbanást erősítő és megsokszorozó Einstein-kereszthez, kicsit távolabb egy újabb ötödik kép került, a lencseszerkezet sajátosságai miatt megkésve, és mellesleg előre jelezve.előre.
Az alábbi képen a Refsdal szupernóva "portréja" látható, megszorozva a gravitációval.
A jelenség tudományos jelentősége
Természetesen egy olyan jelenségnek, mint az Einstein-kereszt, nemcsak esztétikai szerepe van. Az ilyen típusú objektumok létezése az általános relativitáselmélet szükségszerű következménye, közvetlen megfigyelésük pedig az egyik legnyilvánvalóbb megerősítése annak érvényességének.
A gravitációs lencsék egyéb hatásai mellett felkeltik a tudósok figyelmes figyelmét. Az Einstein-keresztek és gyűrűk nemcsak olyan távoli fényforrások tanulmányozását teszik lehetővé, amelyek lencsék hiányában nem láthatók, hanem maguknak a lencséknek a szerkezetét is – például a sötét anyag eloszlását a galaxishalmazokban.
A kvazárok (beleértve a keresztes alakúakat is) objektíves képeinek egyenetlenül egymásra halmozásának vizsgálata segíthet más fontos kozmológiai paraméterek, például a Hubble-állandó finomításában is. Ezeket a szabálytalan alakú einsteini gyűrűket és kereszteket olyan sugarak alkotják, amelyek különböző időkben különböző távolságokat tettek meg. Ezért geometriájuknak a fényesség-ingadozásokkal való összehasonlítása nagy pontosságot tesz lehetővé a Hubble-állandó, és ezáltal az Univerzum dinamikájának meghatározásában.
Egyszóval a gravitációs lencsék által keltett elképesztő jelenségek nemcsak a szemet gyönyörködtetik, hanem a modern űrtudományokban is komoly szerepet játszanak.
