Гравитационо сочиво

Гравитационo сочиво представља материју која својим гравитационим пољем савија простор и мења смер светлости која пролази у близини. Ефекат је аналоган ефекту сочива. То је једно од најзначајнијих предвиђања Ајнштајнове теорије опште релативности је да гравитација савија светлост.[1][2] Тај ефекат је први пут демонстриран током потпуног помрачења Сунца 1919. године, када је примећено да су звезде у близини Сунца мало померене са својих уобичајених положаја - ефекат који је последица гравитационог привлачења Сунца док је светлост звезда пролазила близу.

Црна рупа која пролази преко Млечног пута изобличава његову слику

Тридесетих година Ајнштајн је предвидео да би расподела масе, која је попут галаксије, могла да делује као гравитационо „сочиво“, не само савијајући светлост већ и искривљујући слике предмета који леже изван изван ње.[3][4][5][6] Ако се неки објекат налази иза масивне галаксије, гледано са Земље, расејана светлост може доћи до Земље дуж више од једне путање. Делујући попут сочива која фокусирају светлост дуж различитих путања, гравитација галаксије може учинити да објекат делује растегнуто или као да светлост долази из више објеката, а не из једног предмета.[7][8][9][10] Светлост објекта може се чак проширити у прстен. Прва гравитациона сочива откривена су 1979. године, када су два квазара откривена врло близу један другог на небу и са сличним растојањима и спектрима. Два квазара су заправо били исти објекат чија је светлост гравитационим утицајем галаксије која се умешала била подељена на два пута.[11]

Историја уреди

Хенри Кевендиш 1784. (у необјављеном рукопису) и Јохан Георг фон Солднер 1801. (објављено 1804. године) истакли су да Њутнова гравитација предвиђа да ће се звездана светлост савијати око масивног објекта[12] као што је већ претпоставио Исак Њутн 1704. у својим Упитима Бр. 1 у својој књизи Оптика.[13] Исту вредност као Солднерову израчунао је Ајнштајн 1911. само на основу принципа еквиваленције.[14][15] Међутим, Ајнштајн је приметио 1915. године, у процесу довршавања опште теорије релативности, да је његов (а самим тим и Солднеров) резултат из 1911. само половина тачне вредности. Ајнштајн је постао први који је израчунао тачну вредност за савијање светлости.[16]

Овај ефекат први пут је експериментално истраживао 1919. године тим британских астронома под вођством Артура Едингтона. Они су посматрали помрачење Сунца у нади да ће видети звезду, која се у то време налазила иза Сунца. Показали су да гравитационо поље Сунца закривљује путању светлости у складу са теоријским предвиђањима Ајнштајнове Опште теорије релативности. Тиме је било експериментално доказано закривљавање путање светлости у гравитационом пољу.

Међутим, прво гравитационо сочиво су тек 1979. године открили Денис Валш, Боб Карсвел и Рајан Вејман користећи телескоп Кит Пик Националне Обсерваторије. Они су приметили два идентична тела која су личила на квазаре међусобно удаљене мање од једне лучне секунде. То тело је касније постало познато као Квазари близанци (Twin QSO).

Опис уреди

У гравитационом пољу које потиче из објекта масе   светлост скреће под углом   одређеним формулом:

 

, где   представља универзалну гравитациону константу,   нормално растојање између тежишта тела и правца светлости, на које гравитационо поље делује, док је   брзина светлости у вакууму. Према углу скретања изобличења су поедељена у три групе:

  1. веома јака изобличења - јављају се у присустбу веома масивног тела (црне рупе или галаксије), а када су услови повољни могу се јавити тзв. Ајнштајнови прстенови и крстови.
  2. слаба изобличења - тешко су видљива. Најчешће настају услед присуства тамне материје у међугалактичном простору.
  3. Микроизобличења - тешко се дектетују, а угао скретања   мањи је од једне лучне секунде.

Галерија уреди

Референце уреди

  1. ^ Drakeford, Jason; Corum, Jonathan; Overbye, Dennis (5. 3. 2015). „Einstein's Telescope - video (02:32)”. New York Times. Приступљено 27. 12. 2015. 
  2. ^ Overbye, Dennis (5. 3. 2015). „Astronomers Observe Supernova and Find They're Watching Reruns”. New York Times. Приступљено 5. 3. 2015. 
  3. ^ Tilman Sauer (2008). „Nova Geminorum 1912 and the Origin of the Idea of Gravitational Lensing”. Archive for History of Exact Sciences. 62 (1): 1—22. Bibcode:2008AHES...62....1S. S2CID 17384823. arXiv:0704.0963 . doi:10.1007/s00407-007-0008-4. 
  4. ^ Turner, Christina (14. 2. 2006). „The Early History of Gravitational Lensing” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 25. 7. 2008. г. 
  5. ^ Bičák, Jiří; Ledvinka, Tomáš (2014). General Relativity, Cosmology and Astrophysics: Perspectives 100 years after Einstein's stay in Prague (illustrated изд.). Springer. стр. 49—50. ISBN 9783319063492. 
  6. ^ „A brief history of gravitational lensing — Einstein Online”. www.einstein-online.info. Архивирано из оригинала 2016-07-01. г. Приступљено 2016-06-29. 
  7. ^ Bernard F. Schutz (1985). A First Course in General Relativity (illustrated, herdruk изд.). Cambridge University Press. стр. 295. ISBN 978-0-521-27703-7. 
  8. ^ Wolfgang Rindler (2006). Relativity: Special, General, and Cosmological (2nd изд.). OUP Oxford. стр. 21. ISBN 978-0-19-152433-2.  Extract of page 21
  9. ^ Gabor Kunstatter; Jeffrey G Williams; D E Vincent (1992). General Relativity And Relativistic Astrophysics - Proceedings Of The 4th Canadian Conference. World Scientific. стр. 100. ISBN 978-981-4554-87-9.  Extract of page 100
  10. ^ Pekka Teerikorpi; Mauri Valtonen; K. Lehto; Harry Lehto; Gene Byrd; Arthur Chernin (2008). The Evolving Universe and the Origin of Life: The Search for Our Cosmic Roots (illustrated изд.). Springer Science & Business Media. стр. 165. ISBN 978-0-387-09534-9.  Extract of page 165
  11. ^ „Gravitational lens | astronomy”. Encyclopedia Britannica (на језику: енглески). Приступљено 2021-05-29. 
  12. ^ Soldner, J. G. V. (1804). „On the deflection of a light ray from its rectilinear motion, by the attraction of a celestial body at which it nearly passes by”. Berliner Astronomisches Jahrbuch: 161—172. 
  13. ^ Newton, Isaac (1998). Opticks: or, a treatise of the reflexions, refractions, inflexions and colours of light. Also two treatises of the species and magnitude of curvilinear figures. Commentary by Nicholas Humez (Octavo изд.). Palo Alto, Calif.: Octavo. ISBN 978-1-891788-04-8.  (Opticks was originally published in 1704).
  14. ^ Schneider, Peter; Ehlers, Jürgen; Falco, Emilio E. (1992). Gravitational Lenses. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Press. ISBN 978-3-540-97070-5. 
  15. ^ Melia, Fulvio (2007). The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press. стр. 255–256. ISBN 978-0-691-13129-0. 
  16. ^ Will, C.M. (2006). „The Confrontation between General Relativity and Experiment”. Living Reviews in Relativity. 9 (1): 39. Bibcode:2006LRR.....9....3W. PMC 5256066 . PMID 28179873. arXiv:gr-qc/0510072 . doi:10.12942/lrr-2006-3. 

Литература уреди

Спољашње везе уреди