Natthimlen har länge attraherat och imponerat på en person med många stjärnor. Ett amatörteleskop kan se en mycket större variation av djupa rymdobjekt - ett överflöd av kluster, sfäriska och spridda, nebulosor och närliggande galaxer. Men det finns extremt spektakulära och intressanta fenomen som bara kraftfulla astronomiska instrument kan upptäcka. Bland sådana skatter i universum finns händelserna med gravitationslinser, och bland dem är de så kallade Einsteins kors. Vad det är får vi reda på i den här artikeln.
rymdlinser
En gravitationslins skapas av ett kraftfullt gravitationsfält hos ett objekt med en betydande massa (till exempel en stor galax), som av misstag fångas mellan observatören och någon avlägsen ljuskälla - en kvasar, en annan galax eller en ljusstark supernova.
Einsteins gravitationsteori betraktar gravitationsfält som deformationer av rum-tidskontinuumet. Följaktligen är de linjer längs vilka ljusstrålar utbreder sig i de kortaste tidsintervallen (geodetiska linjer) ocksåär böjda. Som ett resultat ser betraktaren bilden av ljuskällan förvrängd på ett visst sätt.
Vad är "Einstein-korset"?
Förvrängningens karaktär beror på konfigurationen av gravitationslinsen och på dess position i förhållande till siktlinjen som förbinder källan och observatören. Om linsen är strikt symmetrisk på fokallinjen visar sig den deformerade bilden vara ringformad, om symmetricentrum förskjuts i förhållande till linjen kan en sådan Einstein-ring delas upp i bågar.
Med en tillräckligt stark förskjutning, när avstånden som täcks av ljuset skiljer sig markant, bildar linser flera prickbilder. Einsteins kors, för att hedra författaren till den allmänna relativitetsteorin, inom vars ram fenomen av detta slag förutspåddes, kallas den fyrdubbla bilden av den linsade källan.
Quasar in four faces
Ett av de mest "fotogena" fyrfaldiga objekten är kvasaren QSO 2237+0305 som tillhör konstellationen Pegasus. Det är väldigt långt borta: ljuset som sänds ut av denna kvasar reste mer än 8 miljarder år innan det träffade kameralinserna på markbaserade teleskop och rymdteleskop. Man bör komma ihåg när det gäller detta Einstein-kors att detta är ett egennamn, även om det är inofficiellt, och är skrivet med stor bokstav.
Överst på bilden är Einsteinkorset. Den centrala fläcken är linsgalaxens kärna. Bilden är tagen av rymdenHubble-teleskopet.
Galaxen ZW 2237+030, som fungerar som en lins, är 20 gånger närmare än själva kvasaren. Intressant nog, på grund av den extra linseffekt som produceras av enskilda stjärnor, och möjligen stjärnhopar eller massiva gas- och dammmoln i dess sammansättning, genomgår ljusstyrkan för var och en av de fyra komponenterna gradvisa förändringar och ojämna.
Många former
Kanske inte mindre vacker är den korslinsade kvasaren HE 0435-1223, nästan samma avstånd som QSO 2237+0305. Gravitationslinsen, på grund av en helt slumpmässig uppsättning omständigheter, intar en sådan position här att alla fyra bilderna av kvasaren är placerade nästan jämnt och bildar ett nästan regelbundet kors. Detta utomordentligt spektakulära föremål ligger i stjärnbilden Eridani.
Och slutligen ett speciellt tillfälle. Astronomer hade turen att på ett fotografi fånga hur en kraftfull lins - en galax i ett enormt kluster i förgrunden - visuellt förstorade inte en kvasar, utan en supernovaexplosion. Det unika med denna händelse är att en supernova, till skillnad från en kvasar, är ett kortsiktigt fenomen. Explosionen, kallad Refsdal-supernovan, inträffade i en avlägsen galax för över 9 miljarder år sedan.
En tid senare, till Einsteinkorset, som stärkte och multiplicerade den uråldriga stjärnexplosionen, lite längre bort, lades ytterligare en femte bild till, försenad på grund av linsstrukturens egenheter och, förresten, förutspåddi förväg.
På bilden nedan kan du se "porträttet" av supernovan Refsdal, multiplicerat med gravitationen.
Fenomenets vetenskapliga betydelse
Naturligtvis spelar ett sådant fenomen som Einsteinkorset inte bara en estetisk roll. Förekomsten av objekt av detta slag är en nödvändig konsekvens av den allmänna relativitetsteorin, och deras direkta observation är en av de mest uppenbara bekräftelserna på dess giltighet.
Tillsammans med andra effekter av gravitationslinser drar de till sig forskarnas uppmärksamhet. Einsteins kors och ringar gör det möjligt att studera inte bara sådana avlägsna ljuskällor som inte kunde ses i frånvaro av linser, utan även själva linsernas struktur – till exempel fördelningen av mörk materia i galaxhopar.
Studien av ojämnt staplade linsbilder av kvasarer (inklusive korsformade) kan också hjälpa till att förfina andra viktiga kosmologiska parametrar, som Hubble-konstanten. Dessa oregelbundet formade Einsteinska ringar och kors bildas av strålar som har färdats olika långt under olika tider. Därför gör en jämförelse av deras geometri med fluktuationer i ljusstyrkan det möjligt att uppnå stor noggrannhet vid bestämning av Hubble-konstanten, och därmed universums dynamik.
Med ett ord, de fantastiska fenomen som skapas av gravitationslinser är inte bara tilltalande för ögat, utan spelar också en allvarlig roll inom modern rymdvetenskap.
