Нередко при описании теории относительности и многих космических явлений можно увидеть термин крест Эйнштейна, но для многих остаётся загадкой, что это и откуда берётся данное явление.
Если взглянуть на фото ниже, сначала может показаться, что в запечатлённой на нём галактике четыре ядра, однако, это не так. На самом деле это квазар Q2237+0305, его свет, проходя мимо центральной части галактики ZW2237+030 искривляется благодаря эффекту известному как «гравитационное линзирование» и образует несколько изображений квазара. Но что это за эффект? Давайте разбираться вместе.
Откуда берётся искривление?
Общая теория относительности Эйнштейна — это современное описание гравитации. Эйнштейн описал гравитационное притяжение, как ускорение из-за кривизны в пространства-времени, а не как силу. Основная идея общей теории относительности состоит в том, что существует дополнительное измерение, которое мы не можем непосредственно наблюдать. Любой объект, обладающий массой, например Земля, будет прогибать пространство-время под собой — заставляя его искривляться — в этом невидимом дополнительном измерении.
Таким образом, тела движутся по орбитам вокруг общего центра масс не под действием силы тяжести, а они перемещаются по круговым орбитам, ведь те представляют собой геодезические линии — ближайшие аналоги прямых линий в искривлённом пространстве. При этом геодезическая линия определяется как кратчайшее расстояние между двумя точками в многомерном пространстве.
Гравитационная линза
Классическая теория гравитации Ньютона предполагает, что на свет гравитация влиять не будет, поскольку фотоны являются безмассовыми частицами. Ключевым же предсказанием теории Эйнштейна является то, что свет также будет идти по изогнутому пути вокруг массивных объектов, а значит он подвержен влиянию гравитации. Одним из подтверждений данной теории является наблюдение за положением звезды у края диска Солнца. Если свет действительно идёт по изогнутому пути вблизи Солнца, мы увидим это, как смещение положения звезды, и действительно, этот сдвиг наблюдается на практике, а его величина совпадает с теоретическими предсказаниями.
Таким же образом свет от далёкого квазара может быть искривлён, проходя рядом с галактикой. Галактика, находящаяся между нами и квазаром, действует как линза, преломляя свет и создавая несколько изображений квазара. При удачном расположении квазара и преломляющей галактики образуется ровно четыре изображения, которые и называют, хоть и не совсем корректно, крест Эйнштейна.
Гравитационное линзирование других объектов
Впервые эффект гравитационного линзирования наблюдали в 1987 году учёные из Массачусетского технологического института. С тех пор астрономы нашли сотни подобных объектов.
Так в 2014 году космический телескоп Хаббл зафиксировал ещё один крест — вспышка сверхновой Рефсдаля. Учёные предсказали её повторное появление, и в 2015 году она снова появилась, но уже в другой области галактики. А в марте 2019 года команда итальянских учёных с помощью спектроскопии показал, что объект, названный J2211-0350, тоже является крестом Эйнштейна.
Если быть строгим, то в действительности крест Эйнштейна это не собирательное название всех подобных объектов, хоть их так часто и называют, а конкретный квазар Q2237+0305, он находится в созвездии Пегаса. Наблюдать крест в телескоп визуально очень трудно, поскольку его видимая звёздная величина составляет всего 16,78, чтобы его разглядеть нужен телескоп с апертурой более полуметра.
Автор: Алексей Нимчук. Редакция: Фёдор Карасенко.
Ставьте палец вверх, чтобы видеть в своей ленте больше статей о космосе и науке!
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мои каналы в телеграме и на youtube. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос. Поддержать наш канал материально можно через patreon.
