ABC of Astronomy - G هو لعدسة الجاذبية


نحن نعرف ما هي العدسات. لدينا لهم في النظارات والكاميرات والتلسكوبات ، وأعيننا. هؤلاء عدسات بصرية مصنوعة من مادة شفافة ، وأنها تركز الضوء. ومع ذلك ، يستخدم علماء الفلك الآن أيضا عدسات الجاذبية للكشف عن المجرات البعيدة ، المادة المظلمة والكواكب خارج المجموعة الشمسية. ما هي عدسة الجاذبية وكيف تعمل؟

المسألة الاعوجاج الفضاء وينحني الضوء
تبدأ القصة مع ألبرت أينشتاين. تقول نظريته العامة عن النسبية أن المسألة تشوه الفضاء من حوله. لذلك يمكنك ملاحظة أن الضوء ينحني أثناء مروره عبر الفضاء حول جسم ضخم مثل النجم. ولكن في الممارسة العملية كيف سيكون هذا العمل؟

تتنبأ النظرية بأن الضوء من النجوم وراء الشمس ينحني كمًا محددًا عندما يتعلق بنا. لسوء الحظ ، فإن وهج الشمس يجعل هذا من المستحيل ملاحظته. إلا خلال الكسوف الكلي للشمس.

في عام 1919 اختبر الفلكي البريطاني آرثر إدينغتون (1882-1944) وزملاؤه النظرية خلال الكسوف. صوروا النجوم في سماء الليل قبل ستة أشهر من الكسوف. كانت هذه هي نفس النجوم التي يرونها خلال ظلام الكسوف ، ومن ثم يمكنهم تحديد ما إذا كانت مواضع النجوم قد تغيرت - وإذا كان الأمر كذلك ، فكم من الوقت. أكدت النتائج تنبؤات أينشتاين ، وأصبح كل من أينشتاين وإيدنجتون من المشاهير الدوليين.

عدسة الجاذبية
أدرك آينشتاين أن هناك تأثيرًا آخر يمكن ملاحظته من الناحية النظرية للأجسام الضخمة التي تنحني الخفيفة عدسة الجاذبية. فكلما زاد حجم الكائن ، زاد مجال الجاذبية ، وبالتالي كلما كانت الأشعة الضوئية مثنية.

في أبسط صوره ، يعمل مثل هذا. تخيل كائنًا بعيدًا مثل المجرة البعيدة في هذا المخطط. بيننا وبين المجرة مجموعة ضخمة من المجرات التي تعمل جاذبيتها مثل العدسة لثني الضوء المحيط بها. تظهر الخطوط البيضاء الضوء الذي لن نراه من الأرض. توضح الخطوط البرتقالية مسارات الضوء التي تنحني بها العدسة ، والتي سنرىها. هناك مساران منفصلان ، لذلك نرى صورتين متميزتين للمجرة البعيدة.

أول عدسة الجاذبية المعروفة
كما كتب علماء غير آينشتاين عن نظرية العدسات الجاذبية ، لكن الجميع وافقوا على أننا لن نكون قادرين على رؤيتها. ومع المعدات المتوفرة في الجزء الأول من القرن العشرين ، كان ذلك صحيحًا.

أول عدسة الجاذبية لم يتم اكتشافها حتى عام 1979. كان الكوازار Q0957 + 561. الكوازرات هي كائنات ضخمة تعطي كميات هائلة من الطاقة وتبدو شبيهة بالنجوم إلى حد ما من خلال التلسكوب.

في حالة Q0957 + 561 ، ما وجدوه هو كوازار زوج متشابه للغاية. بعد بعض الدراسة ، كان من الواضح أنهم لم يكونوا توأمين ، ولكن صورتين لنفس الشيء. قامت مجرة ​​YKOW G1 ، في خط الأفق ، بثني ضوء الكوازار على طريقين مختلفين ، مما أدى إلى ظهور الصورة المزدوجة الظاهرة في وسط هذه الصورة. إن التوأم Quasar ، كما كان يطلق عليه ، أقل بقليل من تسعة مليارات سنة ضوئية من الأرض ، وتبلغ مجرة ​​العدسة حوالي أربعة مليارات سنة ضوئية. لم نتمكن من رؤية الكوازار بدون تأثير العدسة.

أنواع مختلفة من الصور
عدسة الجاذبية ليست بسيطة مثل العدسة البصرية. ليس لديها نقطة تركيز واحدة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون كائن العدسة أشبه بمجموعة من المجرات التي تتسم بالفوضى من الناحية الهندسية. سيتم ربط الصورة أيضًا بالطريقة التي تصطف بها الكائن ، العدسة والمراقب. إذا كان كل شيء محاذيًا تمامًا ، فسيبدو الكائن البعيد كأنه حلقة حول كائن العدسة. وهذا ما يسمى حلقة أينشتاين. لم يشاهد أحد حتى الآن واحدة مثالية - ولكن LRG 3-757 يقترب. إن جاذبية المجرة الحمراء المضيئة (LRG) قد شوهت ضوء المجرة الزرقاء البعيدة.

من المعتاد الحصول على صور متعددة مشوهة ، إما كأقواس أو بشكل مثير للاهتمام ، ك اينشتاين الصليب. إليكم صليب آينشتاين الذي شكلته المجرة G2237 + 0305 بعدسة عدسة كوازار على بعد ثمانية مليارات سنة ضوئية.

يكون التأثير في بعض الأحيان هو جعل كائن الخلفية أكثر إشراقًا ، ولكن الأكثر شيوعًا هي الحلقات والأقواس والصور المتعددة. صورة الرأس هي مثال على صور متعددة. هناك سلسلة من خمس صور منفصلة تشبه الثعبان. هذا هو نتيجة الكتلة Abell 370 تزييف الضوء من المجرة.

باستخدام عدسة الجاذبية
لقد دعم اكتشاف العدسات الجاذبية نظرية آينشتاين ، لكن الفلكيين لا يواصلون دراستها لهذا السبب أو لأنهم يصورون صورًا لطيفة. لقد أصبحت أدوات رصد مهمة مع عدد من الاستخدامات. وهنا بعض الأمثلة.

1. العدسات الجاذبية تسمح لنا برؤية أعمق في الكون أكثر مما هو ممكن.تم اكتشاف أكثر المجرات البعيدة - وبالتالي الأصغر - التي نعرفها بهذه الطريقة. نظرًا لأننا لا نستطيع رؤية الأشياء إلا عندما يصل ضوءها إلينا ، فنحن ننظر إلى مسافة بعيدة ، كما أننا ننظر إلى الوراء في الوقت المناسب.

2. المادة المظلمة هي المادة التي لا تتفاعل مع الضوء أو أي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي. ومع ذلك يمكن اكتشافه من خلال آثار الجاذبية. مساهمتها في آثار العدسات تساعد علماء الفلك على تحديد خريطة المادة المظلمة.

3. يعرف نوع واحد من المراقبة باسم microlensing ويتم استخدامه للكشف عن الكواكب خارج المجموعة الشمسية. الاتجاه الصعودي هو أن الطريقة يمكن أن تجد كواكب منخفضة الكتلة حول النجوم البعيدة. الجانب السلبي هو أنه يحدث كحدث ناتج عن محاذاة محددة للكائنات. هذا يعني أنه من الصعب أو المستحيل المتابعة في وقت لاحق.

ملاحظة: الصور في هذه المقالة مأخوذة من تليسكوب هابل الفضائي.

The Gravity of the Situation: Crash Course Astronomy #7 (ديسمبر 2020)



المادة العلامات: ABC of Astronomy - G هو لعدسة الجاذبية ، Astronomy ، ABC of Astronomy ، G هو ل ، Gravitational Lens ، المادة المظلمة ، الكوكب خارج المجموعة الشمسية ، فضاء أعوجاج المادة ، آينشتاين ، النظرية العامة للنسبية ، الكسوف الشمسي ، إدينغتون ، العدسة ، الجاذبية ، كوازار ، كوازار مزدوج ، حلقة آينشتاين ، آينشتاين كروس ، أصغر المجرات ، الاستدلال الدقيق ، تلسكوب هابل الفضائي ، مونا إيفانز

المشاركات الجمال الشعبية

عودة المارقة
الكتب والموسيقى

عودة المارقة

اقتباسات مارلين مونرو
الكتب والموسيقى

اقتباسات مارلين مونرو

الطبيعة في فنون القتال - المياه

الطبيعة في فنون القتال - المياه

الصحة واللياقة البدنية

تحويلات قياس الشموع

تحويلات قياس الشموع

الهوايات والحرف