Гравітаційна лінза

Гравітаційна лінза — масивне тіло (планета, зоря) або система тіл (галактика, скупчення галактик), що викривлює своїм гравітаційним полем напрямок поширення випромінювання, подібно тому, як викривляє світловий промінь звичайна лінза.

Проходження променів крізь гравітаційну лінзу до Землі та формування кратних зображень.

Загальна характеристика
Модель гравітаційної лінзи (чорна діра проходить повз галактику).

Як правило, гравітаційні лінзи, що здатні значно викривити зображення фонового об'єкта, мають досить великі маси: галактики і скупчення галактик, чорні діри. Компактніші об'єкти, наприклад, зорі, теж відхиляють промені світла, однак на настільки малі кути, що зафіксувати лінзування практично неможливо. У цьому випадку можна лише помітити короткочасне збільшення яскравості (об'єкта + лінзи) в той момент, коли лінза пройде між Землею й фоновим об'єктом. Якщо об'єкт-лінза яскравий, то помітити таку зміну нереально. Якщо ж компактний об'єкт-лінза випромінює мало або не видний зовсім, то такий короткочасний спалах цілком може спостерігатися. Події такого типу називаються мікролінзуванням. Інтерес тут пов'язаний не із самим процесом лінзування, а з тим, що він дозволяє виявити масивні й невидимі ніяким іншим способом компактні тіла.

Ще одним напрямком досліджень мікролінзування стала ідея використання каустик для одержання інформації як про самий об'єкт-лінзу, так і про те джерело, чиє світло вона фокусує. Переважна більшість подій мікролінзування цілком описується припущенням про сферичну симетрію обох об'єктів. Однак в 2—3 % усіх випадків спостерігається складна крива яскравості, з додатковими короткими піками, яка свідчить про формування каустик у лінзованих зображеннях [1]. Така ситуація може мати місце, якщо лінза має неправильну форму, наприклад, якщо лінза складається із двох або більше темних масивних тіл. Спостереження таких подій безумовно цікаво для вивчення природи темних компактних об'єктів. Прикладом успішного визначення параметрів подвійної лінзи за допомогою вивчення каустик може служити випадок мікролінзування OGLE-2002-BLG-069 [2]. Крім того, є пропозиції по використанню каустичного мікролінзування для з'ясування геометричної форми джерела, або для вивчення профілю яскравості протяжного фонового об'єкта, і зокрема для вивчення атмосфер зір-гігантів.

Теорія
Рівняння гравітаційного лінзування

Гравітаційну лінзу можна розглядати як звичайну лінзу, але тільки інакше залежним коефіцієнтом заломлення. Тоді загальне рівняння для всіх моделей можна записати наступним чином [3]:

де η - координата джерела, ξ - прицільний параметр в площині лінзи. Ds, Dd відстань від спостерігача до джерела і лінзи відповідно, Dds - відстань між лінзою і джерелом, α - кут відхилення.

Спостереження
Хрест Ейнштейна — чотири зображення далекого квазара обрамляють близьку галактику, яка є в даному разі гравітаційною лінзою

Затримки в часі

Світлові промені, які заломлюються різними ділянками лінзи, долають різну відстань на шляху від об'єкта до Землі. Внаслідок цього одну й ту ж подію можна спостерігати кілька разів[4].

10 листопада 2014 космічна обсерваторія Габбл зафіксувала вибух наднової SN Refsdal з червоним зсувом z=1.49 (9.34 млрд св.р.). Світло від спалаху утворило хрест Ейнштейна, лінзою слугувала найбільша галактика зі скупчення галактик MACS J1149.5+2223 (z = 0,54). Через два тижні японський учений Масамуне Огурі зробив прогноз, що все скупчення галактик подіє як ще одна гравітаційна лінза і повторний спалах наднової можна буде спостерігати через рік. 11 грудня 2015 телескоп Габбл зафіксував повторне зображення спалаху. Також з розрахунків Масамуне Огурі випливало, що вперше спалах цієї наднової був доступний земним спостерігачам 1997 року, проте на той час жоден з достатньо потужних телескопів не оглядав цю ділянку неба[4].

Див. також

Посилання
  1. див. наприклад M. Dominik, Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 353 (2004) 69(astro-ph/0309581)
  2. astro-ph/0502018
  3. Захаров А.Ф. Гравитационные линзы и микролинзы. М.:Янус-К, 1997. ISBN 5-88929-037-1
  4. Наднова спалахнула ще раз у визначений час та в у визначеному місці. Elementy.ru ((рос.)). фонд "Династія". 25 грудня 2015. Процитовано 26 грудня 2015.

Література
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.