В одной из предыдущих статей мы рассказывали о том, насколько сложно создавать фотографии участков небесной сферы при помощи космических обсерваторий, таких как, например, Hubble.
Так, к примеру, изображение Hubble Ultra-Deep Field (HUDF) содержит галактики самых разных размеров, форм, цветов и возрастов. Самые маленькие и самые красные галактики, которых на снимке около 10000, это максимально удалённые галактики, когда-либо запечатлённые оптическим телескопом. Вероятно, они возникли вскоре после Большого взрыва. Такие галактики представляют серьёзный интерес для изучения, но человечество не создало ещё такого телескопа.
Однако природа дала возможность решить эту проблему – при помощи феномена гравитационного линзирования, предсказанного Альбертом Эйнштейном и многократно наблюдаемого астрономами.
Что это за эффект?
В отличие от оптической линзы, гравитационная линза более всего искривляет свет, проходящий ближе всего к её центру. Следовательно, гравитационная линза не имеет точки фокусировки, однако, обладает фокальной линией. Если источник света, массивный линзирующий объект и наблюдатель расположены на одной прямой, источник света будет виден как кольцо вокруг массивного объекта. При отклонении взаимного расположения тел от прямой наблюдатель сможет увидеть только участок дуги. Впервые это явление было упомянуто физиком из Ленинграда Орестом Даниловичем Хвольсоном в 1924 г., а численные оценки были проведены Альбертом Эйнштейном в 1936 году.
В дальнейшем в литературе данный эффект чаще всего стали называть кольцом Эйнштейна, так как Хвольсон не стал вычислять ни яркость, ни радиус видимого кольца. В более общем случае, когда эффект гравитационного линзирования вызван системой тел (группой или скоплением галактик), не обладающей сферической симметрией, источник света будет виден наблюдателю как части дуг, расположенных вокруг линзы. Наблюдатель в таком случае сможет видеть искривлённые размноженные изображения одного и того же объекта. Их количество и форма зависит от взаимного расположения источника света (объекта), линзы и наблюдателя, а также от формы гравитационной потенциальной ямы, создаваемой линзирующим объектом.
Последние открытия в данной области.
Итак, мы выяснили, что скопления галактик, окружающие сотни тысяч индивидуальных галактик, связанных воедино при помощи гравитации, считаются мощными гравитационными линзами. Увеличивая изображения галактик, находящихся далеко за ними, массивные скопления галактик действуют как природные телескопы, позволяя учёным наблюдать тусклые и далекие источники, которые при отсутствии такой гравитационной линзы были бы недоступны для наблюдений даже при помощи самых мощных телескопов, построенных человечеством.
Перед самым Новым 2018 годом международная команда астрономов под руководством Харальда Эбелинга (Harald Ebeling) из Гавайского университета, США, открыла один из наиболее экстремальных примеров увеличения далекого космического объекта при помощи гравитационного линзирования, который они описали в своей работе.
Жёлтой пунктирной линией, как написано в статье, показаны границы гравитационно-линзового изображения галактики eMACSJ1341-QG-1. Вставка в левом верхнем углу показывает, как выглядела бы эта галактика, если бы мы наблюдали её напрямую, без эффекта гравитационного линзирования.
Может показаться, что в этом нет никакого смысла, но это не так. Искажение легко исправить современными доступными вычислительными мощностями. Самое главное, что изображение eMACSJ1341-QG-1 оказалось увеличено в 30 раз, благодаря искажению, вызываемому массивным скоплением галактик под названием eMACSJ1341.9-2441. Такое увеличение даёт возможность изучить крайне удалённую галактику, которая может пролить свет на тайны формирования ранней Вселенной.
Оглавление канала
Подписывайтесь на канал в Telegram, чтобы следить за обновлениями онлайн, и не пропускать интересные новости о науке и технике.