Cerul nopții atrage de mult și impresionează o persoană cu multe stele. Un telescop amator poate vedea o varietate mult mai mare de obiecte din spațiul adânc - o abundență de clustere, sferice și împrăștiate, nebuloase și galaxii din apropiere. Dar există fenomene extrem de spectaculoase și interesante pe care doar instrumentele astronomice puternice le pot detecta. Printre astfel de comori ale universului se numără evenimentele lentilei gravitaționale, iar printre ele se numără și așa-numitele cruci ale lui Einstein. Ce este, vom afla în acest articol.
Lentile spațiale
O lentilă gravitațională este creată de un câmp gravitațional puternic al unui obiect cu o masă semnificativă (de exemplu, o galaxie mare), prins accidental între observator și o sursă de lumină îndepărtată - un quasar, o altă galaxie sau o lumină strălucitoare. supernova.
Teoria gravitației a lui Einstein consideră câmpurile gravitaționale ca deformații ale continuumului spațiu-timp. În consecință, liniile de-a lungul cărora razele de lumină se propagă în cele mai scurte intervale de timp (linii geodezice) sunt de asemeneasunt îndoite. Drept urmare, observatorul vede imaginea sursei de lumină distorsionată într-un anumit fel.
Ce este „crucea Einstein”?
Natura distorsiunii depinde de configurația lentilei gravitaționale și de poziția acesteia față de linia vizuală care leagă sursa și observatorul. Dacă lentila este strict simetrică pe linia focală, imaginea deformată se dovedește a fi în formă de inel, dacă centrul de simetrie este deplasat față de linie, atunci un astfel de inel Einstein poate fi împărțit în arce.
Cu o schimbare suficient de puternică, când distanțele acoperite de lumină diferă semnificativ, lentilele formează imagini cu puncte multiple. Crucea lui Einstein, în onoarea autorului teoriei generale a relativității, în cadrul căreia au fost prezise fenomene de acest fel, se numește imaginea cvadrupla a sursei lentile.
Quasar în patru fețe
Unul dintre cele mai „fotogenice” obiecte cvadruple este quasarul QSO 2237+0305 aparținând constelației Pegasus. Este foarte departe: lumina emisă de acest quasar a călătorit cu mai mult de 8 miliarde de ani înainte de a atinge obiectivele camerei telescoapelor terestre și spațiale. Trebuie avut în vedere, în legătură cu această cruce Einstein, că acesta este un nume propriu, deși neoficial, și este scris cu majuscule.
În partea de sus a fotografiei se află Crucea Einstein. Punctul central este nucleul galaxiei lentile. Poza a fost făcută de spațiutelescopul Hubble.
Galaxia ZW 2237+030, acționând ca o lentilă, este de 20 de ori mai aproape decât quasarul în sine. Interesant este că datorită efectului de lentilă suplimentar produs de stele individuale și, eventual, de grupuri de stele sau nori masivi de gaz și praf din compoziția sa, luminozitatea fiecăreia dintre cele patru componente suferă modificări treptate și unele inegale.
Varietate de forme
Poate că nu mai puțin frumos este quasarul cu lentile încrucișate HE 0435-1223, aproape la aceeași distanță ca QSO 2237+0305. Lentila gravitațională, datorită unui set complet aleatoriu de circumstanțe, ocupă aici o astfel de poziție încât toate cele patru imagini ale quasarului sunt situate aproape uniform, formând o cruce aproape regulată. Acest obiect extraordinar de spectaculos este situat în constelația Eridani.
Și în sfârșit o ocazie specială. Astronomii au avut norocul să surprindă într-o fotografie cum o lentilă puternică - o galaxie într-un grup imens în prim plan - a mărit vizual nu un quasar, ci o explozie de supernovă. Unicitatea acestui eveniment este că o supernova, spre deosebire de quasar, este un fenomen pe termen scurt. Explozia, numită supernova Refsdal, a avut loc într-o galaxie îndepărtată cu peste 9 miliarde de ani în urmă.
Ceva timp mai târziu, la crucea Einstein, care a întărit și a înmulțit vechea explozie stelară, puțin mai departe, i s-a adăugat încă o a cincea imagine, întârziată din cauza particularităților structurii lentilei și, de altfel, prezisîn avans.
În imaginea de mai jos puteți vedea „portretul” supernovei Refsdal, înmulțit cu gravitația.
Semnificația științifică a fenomenului
Desigur, un astfel de fenomen precum crucea lui Einstein joacă nu doar un rol estetic. Existența unor obiecte de acest fel este o consecință necesară a teoriei generale a relativității, iar observarea lor directă este una dintre cele mai evidente confirmări ale validității acesteia.
Alături de alte efecte ale lentilelor gravitaționale, ele atrag atenția îndeaproape a oamenilor de știință. Crucile și inelele lui Einstein fac posibilă studierea nu numai a unor astfel de surse de lumină îndepărtate care nu puteau fi văzute în absența lentilelor, ci și a structurii lentilelor în sine - de exemplu, distribuția materiei întunecate în grupurile de galaxii.
Studiul imaginilor cu lentile stivuite neuniform ale quasarelor (inclusiv cele cruciforme) poate ajuta, de asemenea, la rafinarea altor parametri cosmologici importanți, cum ar fi constanta Hubble. Aceste inele și cruci einsteiniene cu formă neregulată sunt formate din raze care au parcurs diferite distanțe în timpuri diferite. Prin urmare, o comparație a geometriei lor cu fluctuațiile de luminozitate face posibilă obținerea unei mari acuratețe în determinarea constantei Hubble și, prin urmare, a dinamicii Universului.
Într-un cuvânt, fenomenele uimitoare create de lentilele gravitaționale nu sunt doar plăcute ochiului, ci joacă și un rol important în științele spațiale moderne.
