24 518 subscribers

Гравитационные линзы: открытие и будущее

194 full reads
289 story viewsUnique page visitors
194 read the story to the endThat's 67% of the total page views
2,5 minutes — average reading time
Гравитационные линзы: открытие и будущее

Пожалуй, эффект гравитационного линзирования на данный момент является самым лучшим способом проверки Общей Теории Относительности Эйнштейна, а также с его помощью астрономы могут изучать объекты глубокого космоса, распределение тёмной материи, историю и эволюцию Вселенной. В данной статье я расскажу о том, как было открыто это явление и о планах учёных на будущее использование гравитационного линзирования.

Если вы хотите узнать о том, что такое гравитационное линзирование и как оно работает, то загляните в предыдущую статью:

https://zen.yandex.ru/media/id/5e136f2d3d008800afe2848c/gravitacionnoe-linzirovanie--glaza-sveta-5e7d128cb8ea361fdc627f43

Открытие гравитационного линзирования

Всё началось в 1979 году с открытия Двойного квазара (Twin Quasar) в созвездии Большой Медведицы на расстоянии 8 млрд св.лет от нас англо-американской командой астрономов при помощи 2,1-метрового телескопа Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне. Учёные заметили, что два обнаруженных ими квазара были расположены странным образом: очень близко друг к другу, а их красное смещение и спектр видимого света были удивительным образом похожи.

Гравитационные линзы: открытие и будущее

Ученые подумали, что полученное двойное изображение обманчиво – это, на самом деле, один и тот же объект, а причина тому – гравитационная линза – галактика, находящаяся между нами и Двойным квазаром.

Именно так впервые было подтверждено на практике предположение Эйнштейна о возможности отклонения световых волн гравитационным полем массивного предмета – эффекта гравитационного линзирования.

Надо отметить, что многие с недоверием относились к Общей Теорией Относительности (ОТО), называя её слишком «сомнительной теорией», которая не имеет толком никаких доказательств. Поэтому открытие команды астрономов тоже не избежало резкой критики, «доставшейся» им от других исследователей, не признававших ОТО и считавших эффект гравитационного линзирования чем-то фантастическим, не имевшим отношения к науке. Самая «суровая» критика началась тогда, когда была обнаружена разница в изображениях двух квазаров, полученных в радиочастотных диапазонах.

В этом же 1979 году другая команда астрономов из радиообсерватории Socorro в Нью-Мексике обнаружила релятивистскую струю, выходившую из квазара А, которая не имела соответствующего аналога в своем «напарнике» - квазаре B. Данный факт тоже настроил многих ученых против астрономов Аризоны и их предположения о гравитационном линзировании.

Гравитационные линзы: открытие и будущее

Но в 1983 году другая команда астрономов обнаружила релятивистскую струю, исходящую также из квазара В, что дало первооткрывателям Двойного квазара новую надежду, а фундамент у бросавшихся обвинениями критиков наконец-то пошатнулся.

Различия между крупномастшабным изображением, полученным в 1979 году, объяснялись особой геометрией гравитационного линзирования, которое визуально расширяет эмиссию струи у изображения А и уменьшает в изображении В. Различия в спектральных изображениях квазаров А и В были вызваны разной плотностью межгалактической среды на пути прохождения световых волн. К тому же, свет от квазара А доходит до нас быстрее света квазара В. Линзирующая галактика, которая вводила учёных в заблуждение, не проживает в одиночестве, а входит в целую группу галактик, из-за чего лучи света, исходящие от квазара, отклоняются по-разному. Поэтому, лучи света, выходящие со стороны кажущегося нам квазара А, проходят более короткое расстояние, нежели чем лучи квазара В. Теперь учёные уверены, что Twin Quasar – это один объект. И он, кстати, не единственный оптический обманщик – например, Крест Эйнштейна, о котором я говорила в статье, указанной по ссылке, тоже может ввести в заблуждение незнающего человека.

Гравитационные линзы: открытие и будущее

Будущее за гравитационными линзами!

В настоящее время астрономы наблюдают гравитационные линзы как с земных, так и с космических обсерваторий. К сожалению, пока мы не можем выбрать объект для наблюдения по желанию, ведь для того, чтобы получился эффект гравитационного линзирования, нужно быть с этим объектом на одной линии. Как это сделать? Запустить в определенную точку телескоп?

Гравитационные линзы: открытие и будущее

Надежда учёных – наше Солнце, ведь оно тоже может создать ближайшую к нам гравитационную линзу. Еще английский астрофизик Артур Эддингтон в 1919 году решил проверить ОТО при помощи эксперимента: он наблюдал за звездой, находящейся на линии Земля – Солнце во время Солнечного затмения и обнаружил, что звезда будто немного изменила свое положение. На самом деле траектории лучей света, исходящего от звезды, еле заметно отклонились, а значит, они должны сойтись в определенной точке. Этот сдвиг с точностью до погрешности совпал с предсказаниями теории, что стало одним из важных подтверждений ОТО. По подсчётам ученых, свет от звезды в точке пересечения лучей будет во много раз усилен, следовательно, мы сможем наблюдать и за далекой звездой. Всё, что нам нужно, - это отправить космический аппарат для наблюдений в гравитационный фокус Солнца. Если наша родная звезда станет гравитационной линзой, то, возможно, человечество сможет изучать далекие миры и экзопланеты более детально.