อะไรคือผลกระทบที่เรียกว่าเลนส์ความโน้มถ่วง? มันทำงานยังไง? วัตถุใดบ้างที่สามารถทำให้เกิดผลกระทบนี้
คำตอบ:
เลนส์แรงโน้มถ่วงเป็นส่วนโค้งของแสงโดยวัตถุขนาดใหญ่อยู่ระหว่างผู้สังเกตการณ์ (เรา) และแหล่งกำเนิดแสง มันเป็นคำทำนายโดยตรงของทฤษฎีของ Einstein พัทธภาพทั่วไปและได้รับการทดสอบและได้รับการยืนยันโดยเซอร์ Aurther Eddington ในช่วงที่มีชื่อเสียงexlipse แสงอาทิตย์ 29 พฤษภาคม 1919ที่ตำแหน่งที่เห็นได้ชัดของดาวมากใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์เป็นข้อสังเกตที่แตกต่างกันที่ตั้ง - GR สามารถทำนายตำแหน่งที่แน่นอนได้สำเร็จ
มีหลายสถานการณ์ที่สามารถก่อให้เกิดเลนส์ความโน้มถ่วงได้ ระบอบการปกครองเหล่านี้คือ:
เลนส์ที่แข็งแกร่ง
เลนส์ที่แข็งแกร่งเป็นรูปแบบของเลนส์ความโน้มถ่วงที่น่าดึงดูดสายตาที่สุดและตามชื่อของมันต้องการวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากและการจัดเรียงที่ดีระหว่างเลนส์และแหล่งที่มา กระจุกกาแลคซีเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการใช้เลนส์แรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง โค้งบางส่วนโค้งเต็มรูปแบบ ( วงแหวน Einstein ) และภาพหลายภาพล้วนเป็นคุณสมบัติของเลนส์แรงโน้มถ่วงที่ทุกคนสามารถสังเกตได้ วัตถุที่ได้รับการศึกษามากที่สุดบางชิ้นที่สร้างคุณสมบัติของเลนส์แรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง ได้แก่กลุ่ม Abellซึ่งมีชื่อเสียงมากที่สุดคือAbell 1689 (ภาพด้านล่าง)
คุณสมบัติของเลนส์ที่แข็งแรงเช่นอาร์คและริงมักเนื่องมาจากวัตถุที่ขยาย (เช่นกาแล็กซี่พื้นหลังซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของคลัสเตอร์) และภาพหลายภาพ
Lensing ที่อ่อนแอ
เลนส์แรงโน้มถ่วงที่อ่อนแอเกิดขึ้นบ่อยกว่าเลนส์ที่แข็งแรง เลนส์สามารถเป็นกระจุก (ในพื้นที่รอบนอก) กาแลคซีเดี่ยวหรือแม้แต่โครงสร้างขนาดใหญ่ในจักรวาล เลนส์ที่อ่อนแอนั้นไม่ได้เป็นผลที่เห็นได้ชัดเจนด้วยตา แต่จะต้องทำในเชิงสถิติ ellipticities ของข้อมูลของกาแลคซีพื้นหลังจะสังเกตเห็นในตารางและนำมาเฉลี่ยกันทางสถิติในการสร้างสัญญาณ lensing อ่อนแอ การบิดเบี้ยวของรูปร่างของกาแลคซีพื้นหลังเหล่านี้เนื่องจากเลนส์อยู่ในระดับร้อยละ อย่างไรก็ตามมีการตั้งสมมติฐานที่สำคัญอย่างหนึ่งและนั่นก็คือไอโซโฟทของกาแลคซี (เส้นแสงคงที่) นั้นเป็นรูปไข่และการวางแนวของพวกมันนั้นสุ่มอย่างสมบูรณ์ ด้วยนั้นสุทธิใด ๆการตัดแบบสัมผัสที่เกิดขึ้นนั้นเกิดจากเลนส์ความโน้มถ่วง ในภาพด้านล่าง (จากซ้ายบนไปขวาล่าง) กรอบบนซ้ายแสดงสนามกาแลคซีแบบวงกลมโดยไม่ได้รับอนุญาตและไปทางขวาทันทีแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของเลนส์ รูปภาพที่ด้านล่างขวาได้เพิ่มสัญญาณรบกวนรูปร่าง (ฟิลด์ 'สมจริง' ของกาแลคซีพื้นหลัง) และด้านขวาของมันคือลักษณะของสนามที่จะใช้เลนส์
ท้ายที่สุดเอฟเฟกต์การบิดเบือนรูปร่างที่สูงขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเฟล็กชั่นสามารถสร้างแหล่งกาแลคซีแบบขยายได้ไม่เพียงแค่การเฉือน แต่เพื่อการงอ ปัจจุบันนี้เป็นเรื่องยากที่จะวัด
microlensing
Microlensing เป็นระบบเลนส์ที่ใช้กันทั่วไปในระดับของกาแลคซีทางช้างเผือก สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อดาวพื้นหลังผ่านหลังดาวพื้นหน้า Microlensing มีความแข็งแรงพอที่จะสร้างดาวฤกษ์พื้นหลังได้หลายภาพ แต่เนื่องจากการแยกภาพมีขนาดเล็กมาก (ระดับไมโครอาร์ควินาที - ด้วยเหตุนี้ชื่อ) สิ่งที่เราสังเกตเห็น (เนื่องจากความละเอียดเชิงมุมของไมโครอาร์ควินาที ) คือการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เข้าและออกจากแนวเดียวกับวัตถุขนาดใหญ่ระดับกลาง สิ่งที่น่าสนใจคือ microlensing ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในการตรวจจับดาวเคราะห์รอบ ๆ ระบบเลนส์ที่เป็นดาวฤกษ์
เลนส์แรงโน้มถ่วงเป็นเอฟเฟกต์ของแรงโน้มถ่วงจำนวนมากที่มีต่อเส้นทางของแสง นี่คือตัวอย่างของเอฟเฟกต์:
ภาพเคลื่อนไหวแสดงหลุมดำที่ผ่านหน้ากาแลคซี (จำลอง) ในทางทฤษฎีวัตถุใด ๆ ที่มีความหนาแน่นมวลผิวมากกว่าความหนาแน่นมวลวิกฤตที่สำคัญจะสามารถให้ผลเช่นนี้ได้
สิ่งที่เกิดขึ้นก็คือแสงจะเป็นเส้นตรงตามแนวผ้ากาลอวกาศ เมื่อวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากอยู่ในเนื้อผ้ามันก็จะโค้งงอผ้า - เนื่องจากแสงตามเส้นตรงบนเนื้อผ้าเส้นนั้นก็งอเช่นกัน ซึ่งหมายความว่าแสงจะอยู่ในแนวที่ไม่เป็นเส้นตรงและมีผลกระทบต่อเลนส์
ตามแบบฝึกหัดของนาซาเรื่องนี้เลนส์ความโน้มถ่วงคือเมื่อแสงที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไปจะถูกทำให้งอโดยสนามโน้มถ่วงของวัตถุขนาดใหญ่เช่นกาแลคซีซึ่งอยู่ระหว่างเราและวัตถุที่อยู่ห่างไกล
แผนภาพสรุปผลกระทบนี้อยู่ด้านล่าง:
ที่มา: "การค้นพบเลนส์ความโน้มถ่วงที่ผิดปกติ" (Courbin และคณะ)
ดาวดวงหนึ่งผ่านพ้นหน้าจากมุมมองของเรา แทนที่จะเป็นเพียงแค่ปิดกั้นแสงจากดาวที่อยู่ไกลออกไปแสงจากดาวที่อยู่ไกลออกไปซึ่งก่อนหน้านี้ถูกส่งไปยังอีกด้านหนึ่งด้านหนึ่งด้านบนด้านล่างด้านล่างในความเป็นจริงรอบดาวฤกษ์อื่นตอนนี้โค้งงอโดยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง จากดาวใกล้เคียงบนโฟตอน เป็นผลให้โฟตอนจำนวนมากจบลงที่ทางของเรามากกว่าที่เคยเป็นมา
วัตถุใดที่จะทำให้เกิดผลกระทบนี้? วัตถุขนาดใหญ่ที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์