Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
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.
Відкриття гравітаційного лінзування часто повʼязують з імʼям Ейнштейна, який зробив неопубліковані розрахунки гравітаційних лінз ще в 1912 році, але опублікував статтю на цю тему лише в 1936 році. Першими, хто опублікував дослідження цього ефекту, вважаються Орест Хвольсон (1924) і (1936). У 1937 році Фріц Цвіккі запропонував, що гравітаційними лінзами можуть бути скупчення галактик. Лише в 1979 році цей ефект був підтверджений спостереженням SBS 0957+561.
Загальна характеристика
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 . Така ситуація може траплятися, 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. 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
Гравітаційну лінзу можна розглядати як звичайну лінзу, але тільки інакше залежним коефіцієнтом заломлення. Тоді загальне рівняння для всіх моделей можна записати наступним чином :
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
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.
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.
Спостереження на різних довжинах хвиль
Поєднання спостережень на різних довжинах хвиль дозволяє астрономам створити більш повне уявлення про структуру, склад і поведінку об’єкта, ніж лише видиме світло. Величезна маса скупчення викривляє простір-час, створюючи гравітаційну лінзу, яка відхиляє світло від далеких галактик за межі скупчення. Результатом є спотворені смуги та дуги світла. Саме завдяки цій особливості, космічна обсерваторія Габбл зафіксувала конкретне скупчення галактик, яке розташоване на відстані майже дев’яти мільярдів світлових років від нас у сузір’ї Дракона. Це скупчення, яке отримало назву eMACS J1823.1+7822, виявилося одним з п’яти надзвичайно масивних скупчень галактик, які Габбл досліджував з метою вимірювання сили цих гравітаційних лінз, що дало змогу зрозуміти розподіл темної матерії в скупченнях галактик. Багатохвильове зображення було отримано з восьми різних фільтрів і двох різних інструментів: Advanced Camera for Surveys і Wide Field Camera 3. Обидва інструменти мали змогу переглядати астрономічні об’єкти лише в невеликій частині електромагнітного спектру за допомогою фільтрів, які дозволили астрономам знімати об’єкти на точно підібрані довжини хвиль. Відповідно, потужні гравітаційні лінзи, якою є eMACS J1823.1+7822, можуть в майбутньому надати змогу астрономам досліджувати більш віддалені галактики, діючи як величезні природні телескопи, що збільшують об’єкти, які інакше були б надто слабкими або віддаленими, щоб їх розпізнати.
Див. також
- Гравітаційне відхилення світла
- Хрест Ейнштейна
- — система з подвійними кільцями Ейнштейна
Посилання
- Tilman Sauer (2008). Nova Geminorum 1912 and the Origin of the Idea of Gravitational Lensing. Archive for History of Exact Sciences. 62 (1): 1—22. arXiv:0704.0963. Bibcode:2008AHES...62....1S. doi:10.1007/s00407-007-0008-4.
- . www.einstein-online.info. Архів оригіналу за 1 липня 2016. Процитовано 29 червня 2016.
- Turner, Christina (14 лютого 2006). (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 25 липня 2008.
- Bičák, Jiří; Ledvinka, Tomáš (2014). General Relativity, Cosmology and Astrophysics: Perspectives 100 years after Einstein's stay in Prague (вид. illustrated). Springer. с. 49—50. ISBN .
- див. наприклад M. Dominik, Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 353 (2004) 69(astro-ph/0309581)
- astro-ph/0502018
- Захаров А.Ф. Гравитационные линзы и микролинзы. М.:Янус-К, 1997.
- . Elementy.ru ((рос.)) . фонд "Династія". 25 грудня 2015. Архів оригіналу за 27 грудня 2015. Процитовано 26 грудня 2015.
- Хаббл зафіксував велетенську галактичну гравітаційну лінзу. // Автор: Герман Богапов. 15.05.2023
Література
Історичні статті
- Khvolson, O (1924). Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne. Astronomische Nachrichten. 221 (20): 329—330. Bibcode:1924AN....221..329C. doi:10.1002/asna.19242212003.
- (1936). Lens-like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field. Science. 84 (2188): 506—7. Bibcode:1936Sci....84..506E. doi:10.1126/science.84.2188.506. JSTOR 1663250. PMID 17769014.
- Renn, Jürgen; Tilman Sauer; John Stachel (1997). The Origin of Gravitational Lensing: A Postscript to Einstein's 1936 Science paper. Science. 275 (5297): 184—6. Bibcode:1997Sci...275..184R. doi:10.1126/science.275.5297.184. PMID 8985006.
Основні джерела
- Blandford & Narayan; Narayan, R (1992). Cosmological applications of gravitational lensing. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 30 (1): 311—358. Bibcode:1992ARA&A..30..311B. doi:10.1146/annurev.aa.30.090192.001523.
- Matthias Bartelmann; Peter Schneider (17 серпня 2000). (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 26 лютого 2007.
- Khavinson, Dmitry; Neumann, Genevra (June–July 2008). From Fundamental Theorem of Algebra to Astrophysics: A "Harmonious" Path (PDF). Notices of the AMS. 55 (6): 666—675. (PDF) оригіналу за 7 вересня 2008..
- ; Levine, Harold; Wambsganss, Joachim (2001). Singularity Theory and Gravitational Lensing. Progress in Mathematical Physics. Т. 21. Birkhäuser.
- Tools for the evaluation of the possibilities of using parallax measurements of gravitationally lensed sources (Stein Vidar Hagfors Haugan. June 2008)
Примітки
- Video: Evalyn Gates – Einstein's Telescope: The Search for Dark Matter and Dark Energy in the Universe Archived 2018-09-02 at the Wayback Machine, presentation in Portland, Oregon, on April 19, 2009, from the author's recent book tour.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gravitacijna linza masivne tilo planeta zorya abo sistema til galaktika skupchennya galaktik sho vikrivlyuye svoyim gravitacijnim polem napryamok poshirennya viprominyuvannya podibno tomu yak vikrivlyaye svitlovij promin zvichajna linza Prohodzhennya promeniv kriz gravitacijnu linzu do Zemli ta formuvannya kratnih zobrazhen Vidkrittya gravitacijnogo linzuvannya chasto povʼyazuyut z imʼyam Ejnshtejna yakij zrobiv neopublikovani rozrahunki gravitacijnih linz she v 1912 roci ale opublikuvav stattyu na cyu temu lishe v 1936 roci Pershimi hto opublikuvav doslidzhennya cogo efektu vvazhayutsya Orest Hvolson 1924 i 1936 U 1937 roci Fric Cvikki zaproponuvav sho gravitacijnimi linzami mozhut buti skupchennya galaktik Lishe v 1979 roci cej efekt buv pidtverdzhenij sposterezhennyam SBS 0957 561 Zagalna harakteristikaModel gravitacijnoyi linzi chorna dira prohodit povz galaktiku Yak pravilo gravitacijni linzi sho zdatni znachno vikriviti zobrazhennya fonovogo ob yekta mayut dosit veliki masi galaktiki i skupchennya galaktik chorni diri Kompaktnishi ob yekti napriklad zori tezh vidhilyayut promeni svitla odnak na nastilki mali kuti sho zafiksuvati linzuvannya praktichno nemozhlivo U comu vipadku mozhna lishe pomititi korotkochasne zbilshennya yaskravosti ob yekta linzi v toj moment koli linza projde mizh Zemleyu j fonovim ob yektom Yaksho ob yekt linza yaskravij to pomititi taku zminu nerealno Yaksho zh kompaktnij ob yekt linza viprominyuye malo abo ne vidnij zovsim to takij korotkochasnij spalah cilkom mozhe sposterigatisya Podiyi takogo tipu nazivayutsya mikrolinzuvannyam Interes tut pov yazanij ne iz samim procesom linzuvannya a z tim sho vin dozvolyaye viyaviti masivni j nevidimi niyakim inshim sposobom kompaktni tila She odnim napryamkom doslidzhen mikrolinzuvannya stala ideya vikoristannya kaustik dlya oderzhannya informaciyi yak pro samij ob yekt linzu tak i pro te dzherelo chiye svitlo vona fokusuye Perevazhna bilshist podij mikrolinzuvannya cilkom opisuyetsya pripushennyam pro sferichnu simetriyu oboh ob yektiv Odnak v 2 3 usih vipadkiv sposterigayetsya skladna kriva yaskravosti z dodatkovimi korotkimi pikami yaka svidchit pro formuvannya kaustik u linzovanih zobrazhennyah Taka situaciya mozhe traplyatisya yaksho linza maye nepravilnu formu napriklad yaksho linza skladayetsya iz dvoh abo bilshe temnih masivnih til Sposterezhennya takih podij bezumovno cikavo dlya vivchennya prirodi temnih kompaktnih ob yektiv Prikladom uspishnogo viznachennya parametriv podvijnoyi linzi za dopomogoyu vivchennya kaustik mozhe sluzhiti vipadok mikrolinzuvannya OGLE 2002 BLG 069 Krim togo ye propoziciyi po vikoristannyu kaustichnogo mikrolinzuvannya dlya z yasuvannya geometrichnoyi formi dzherela abo dlya vivchennya profilyu yaskravosti protyazhnogo fonovogo ob yekta i zokrema dlya vivchennya atmosfer zir gigantiv TeoriyaRivnyannya gravitacijnogo linzuvannya Gravitacijnu linzu mozhna rozglyadati yak zvichajnu linzu ale tilki inakshe zalezhnim koeficiyentom zalomlennya Todi zagalne rivnyannya dlya vsih modelej mozhna zapisati nastupnim chinom h DsDd3 Ddsa 3 displaystyle eta frac D s D d xi D ds hat alpha xi de h koordinata dzherela 3 pricilnij parametr v ploshini linzi Ds Dd vidstan vid sposterigacha do dzherela i linzi vidpovidno Dds vidstan mizh linzoyu i dzherelom a kut vidhilennya SposterezhennyaHrest Ejnshtejna chotiri zobrazhennya dalekogo kvazara obramlyayut blizku galaktiku yaka v comu razi ye gravitacijnoyu linzoyuZatrimki v chasi Svitlovi promeni yaki zalomlyuyutsya riznimi dilyankami linzi dolayut riznu vidstan na shlyahu vid ob yekta do Zemli Vnaslidok cogo odnu j tu zh podiyu mozhna sposterigati kilka raziv 10 listopada 2014 kosmichna observatoriya Gabbl zafiksuvala vibuh nadnovoyi SN Refsdal z chervonim zsuvom z 1 49 9 34 mlrd sv r Svitlo vid spalahu utvorilo hrest Ejnshtejna linzoyu sluguvala najbilsha galaktika zi skupchennya galaktik MACS J1149 5 2223 z 0 54 Cherez dva tizhni yaponskij uchenij Masamune Oguri zrobiv prognoz sho vse skupchennya galaktik podiye yak she odna gravitacijna linza i povtornij spalah nadnovoyi mozhna bude sposterigati cherez rik 11 grudnya 2015 teleskop Gabbl zafiksuvav povtorne zobrazhennya spalahu Takozh z rozrahunkiv Masamune Oguri viplivalo sho vpershe spalah ciyeyi nadnovoyi buv dostupnij zemnim sposterigacham 1997 roku prote na toj chas zhoden z dostatno potuzhnih teleskopiv ne oglyadav cyu dilyanku neba Sposterezhennya na riznih dovzhinah hvil Poyednannya sposterezhen na riznih dovzhinah hvil dozvolyaye astronomam stvoriti bilsh povne uyavlennya pro strukturu sklad i povedinku ob yekta nizh lishe vidime svitlo Velichezna masa skupchennya vikrivlyaye prostir chas stvoryuyuchi gravitacijnu linzu yaka vidhilyaye svitlo vid dalekih galaktik za mezhi skupchennya Rezultatom ye spotvoreni smugi ta dugi svitla Same zavdyaki cij osoblivosti kosmichna observatoriya Gabbl zafiksuvala konkretne skupchennya galaktik yake roztashovane na vidstani majzhe dev yati milyardiv svitlovih rokiv vid nas u suzir yi Drakona Ce skupchennya yake otrimalo nazvu eMACS J1823 1 7822 viyavilosya odnim z p yati nadzvichajno masivnih skupchen galaktik yaki Gabbl doslidzhuvav z metoyu vimiryuvannya sili cih gravitacijnih linz sho dalo zmogu zrozumiti rozpodil temnoyi materiyi v skupchennyah galaktik Bagatohvilove zobrazhennya bulo otrimano z vosmi riznih filtriv i dvoh riznih instrumentiv Advanced Camera for Surveys i Wide Field Camera 3 Obidva instrumenti mali zmogu pereglyadati astronomichni ob yekti lishe v nevelikij chastini elektromagnitnogo spektru za dopomogoyu filtriv yaki dozvolili astronomam znimati ob yekti na tochno pidibrani dovzhini hvil Vidpovidno potuzhni gravitacijni linzi yakoyu ye eMACS J1823 1 7822 mozhut v majbutnomu nadati zmogu astronomam doslidzhuvati bilsh viddaleni galaktiki diyuchi yak velichezni prirodni teleskopi sho zbilshuyut ob yekti yaki inakshe buli b nadto slabkimi abo viddalenimi shob yih rozpiznati Div takozhGravitacijne vidhilennya svitla Hrest Ejnshtejna SDSSJ0946 1006 sistema z podvijnimi kilcyami EjnshtejnaPosilannyaTilman Sauer 2008 Nova Geminorum 1912 and the Origin of the Idea of Gravitational Lensing Archive for History of Exact Sciences 62 1 1 22 arXiv 0704 0963 Bibcode 2008AHES 62 1S doi 10 1007 s00407 007 0008 4 www einstein online info Arhiv originalu za 1 lipnya 2016 Procitovano 29 chervnya 2016 Turner Christina 14 lyutogo 2006 PDF Arhiv originalu PDF za 25 lipnya 2008 Bicak Jiri Ledvinka Tomas 2014 General Relativity Cosmology and Astrophysics Perspectives 100 years after Einstein s stay in Prague vid illustrated Springer s 49 50 ISBN 9783319063492 div napriklad M Dominik Mon Not Roy Astron Soc 353 2004 69 astro ph 0309581 astro ph 0502018 Zaharov A F Gravitacionnye linzy i mikrolinzy M Yanus K 1997 ISBN 5 88929 037 1 Elementy ru ros fond Dinastiya 25 grudnya 2015 Arhiv originalu za 27 grudnya 2015 Procitovano 26 grudnya 2015 Habbl zafiksuvav veletensku galaktichnu gravitacijnu linzu Avtor German Bogapov 15 05 2023LiteraturaIstorichni statti Khvolson O 1924 Uber eine mogliche Form fiktiver Doppelsterne Astronomische Nachrichten 221 20 329 330 Bibcode 1924AN 221 329C doi 10 1002 asna 19242212003 1936 Lens like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field Science 84 2188 506 7 Bibcode 1936Sci 84 506E doi 10 1126 science 84 2188 506 JSTOR 1663250 PMID 17769014 Renn Jurgen Tilman Sauer John Stachel 1997 The Origin of Gravitational Lensing A Postscript to Einstein s 1936 Science paper Science 275 5297 184 6 Bibcode 1997Sci 275 184R doi 10 1126 science 275 5297 184 PMID 8985006 Osnovni dzherela Blandford amp Narayan Narayan R 1992 Cosmological applications of gravitational lensing Annual Review of Astronomy and Astrophysics 30 1 311 358 Bibcode 1992ARA amp A 30 311B doi 10 1146 annurev aa 30 090192 001523 Matthias Bartelmann Peter Schneider 17 serpnya 2000 PDF Arhiv originalu PDF za 26 lyutogo 2007 Khavinson Dmitry Neumann Genevra June July 2008 From Fundamental Theorem of Algebra to Astrophysics A Harmonious Path PDF Notices of the AMS 55 6 666 675 PDF originalu za 7 veresnya 2008 Levine Harold Wambsganss Joachim 2001 Singularity Theory and Gravitational Lensing Progress in Mathematical Physics T 21 Birkhauser Tools for the evaluation of the possibilities of using parallax measurements of gravitationally lensed sources Stein Vidar Hagfors Haugan June 2008 PrimitkiVideo Evalyn Gates Einstein s Telescope The Search for Dark Matter and Dark Energy in the Universe Archived 2018 09 02 at the Wayback Machine presentation in Portland Oregon on April 19 2009 from the author s recent book tour