Nattehimlen har længe tiltrukket og imponeret en person med mange stjerner. Et amatørteleskop kan se et meget større udvalg af dybe rumobjekter - en overflod af klynger, sfæriske og spredte, stjernetåger og nærliggende galakser. Men der er ekstremt spektakulære og interessante fænomener, som kun kraftfulde astronomiske instrumenter kan opdage. Blandt sådanne skatte i universet er begivenhederne med gravitationslinser, og blandt dem er de såkaldte Einsteins kors. Hvad det er, finder vi ud af i denne artikel.
Rumlinser
En gravitationslinse skabes af et kraftigt gravitationsfelt af et objekt med en betydelig masse (for eksempel en stor galakse), der ved et uheld er fanget mellem observatøren og en fjern lyskilde - en kvasar, en anden galakse eller en lysstærk supernova.
Einsteins teori om tyngdekraft betragter gravitationsfelter som deformationer af rum-tidskontinuum. Følgelig er de linjer, langs hvilke lysstråler udbreder sig i de korteste tidsintervaller (geodesiske linjer), ogsåer bøjet. Som et resultat ser observatøren billedet af lyskilden forvrænget på en bestemt måde.
Hvad er "Einstein-korset"?
Karten af forvrængning afhænger af konfigurationen af gravitationslinsen og af dens position i forhold til den synslinje, der forbinder kilden og observatøren. Hvis linsen er strengt symmetrisk på brændpunktet, viser det deformerede billede sig at være ringformet, hvis symmetriens centrum forskydes i forhold til linjen, så kan en sådan Einstein-ring opdeles i buer.
Med en tilstrækkelig stærk forskydning, når afstandene dækket af lyset varierer betydeligt, danner linser flere prikbilleder. Einsteins kors, til ære for forfatteren af den generelle relativitetsteori, inden for hvis rammer fænomener af denne art blev forudsagt, kaldes det firdobbelte billede af linsekilden.
Quasar i fire ansigter
Et af de mest "fotogene" firdobbelte objekter er kvasaren QSO 2237+0305, der tilhører stjernebilledet Pegasus. Det er meget langt væk: lyset udsendt af denne kvasar rejste mere end 8 milliarder år, før det ramte kameralinserne på jordbaserede teleskoper og rumteleskoper. Det skal huskes i forhold til dette Einstein-kors, at dette er et egennavn, selvom det er uofficielt, og det er skrevet med stort bogstav.
Øverst på billedet er Einstein-korset. Det centrale sted er kernen i linsegalaksen. Billedet er taget af rummetHubble-teleskopet.
Galaksen ZW 2237+030, der fungerer som en linse, er 20 gange tættere på end selve kvasaren. Interessant nok, på grund af den ekstra linseeffekt produceret af individuelle stjerner og muligvis stjernehobe eller massive gas- og støvskyer i dens sammensætning, gennemgår lysstyrken af hver af de fire komponenter gradvise ændringer og ujævne ændringer.
Forskellige former
Måske ikke mindre smuk er den krydslinsede kvasar HE 0435-1223, næsten samme afstand som QSO 2237+0305. Gravitationslinsen, på grund af et helt tilfældigt sæt omstændigheder, indtager her en sådan position, at alle fire billeder af kvasaren er placeret næsten jævnt og danner et næsten regulært kryds. Dette ekstraordinært spektakulære objekt er placeret i stjernebilledet Eridani.
Og endelig en særlig lejlighed. Astronomer var så heldige at fange på et fotografi, hvordan en kraftig linse - en galakse i en enorm klynge i forgrunden - visuelt forstørrede ikke en kvasar, men en supernovaeksplosion. Det unikke ved denne begivenhed er, at en supernova, i modsætning til en kvasar, er et kortsigtet fænomen. Eksplosionen, kaldet Refsdal-supernovaen, fandt sted i en fjern galakse for over 9 milliarder år siden.
Nogle tid senere, til Einstein-korset, som styrkede og multiplicerede den ældgamle stjerneeksplosion, lidt længere væk, blev endnu et femte billede tilføjet, forsinket på grund af de særlige forhold ved linsens struktur og i øvrigt forudsagtpå forhånd.
På billedet nedenfor kan du se "portrættet" af supernovaen Refsdal, ganget med tyngdekraften.
Fænomenets videnskabelige betydning
Selvfølgelig spiller sådan et fænomen som Einstein-korset ikke kun en æstetisk rolle. Eksistensen af genstande af denne art er en nødvendig konsekvens af den generelle relativitetsteori, og deres direkte iagttagelse er en af de mest åbenlyse bekræftelser af dens gyldighed.
Sammen med andre effekter af gravitationslinser tiltrækker de videnskabsmænds tætte opmærksomhed. Einsteins kors og ringe gør det muligt at studere ikke kun sådanne fjerne lyskilder, som ikke kunne ses i fravær af linser, men også strukturen af selve linserne - for eksempel fordelingen af mørkt stof i galaksehobe.
Undersøgelsen af ujævnt stablede linsebilleder af kvasarer (inklusive korsformede) kan også hjælpe med at forfine andre vigtige kosmologiske parametre, såsom Hubble-konstanten. Disse uregelmæssigt formede Einsteinske ringe og kors er dannet af stråler, der har tilbagelagt forskellige afstande i forskellige tider. Derfor gør en sammenligning af deres geometri med lysstyrkeudsving det muligt at opnå stor nøjagtighed ved bestemmelse af Hubble-konstanten og dermed universets dynamik.
Med et ord, de fantastiske fænomener skabt af gravitationslinser er ikke kun en fryd for øjet, men spiller også en seriøs rolle i moderne rumvidenskab.
