Линзы вселенского масштаба
Бип-Бип, «Вояджер-1» на связи! Тут мне друзья из галактики Андромеды передали сборник с анекдотами про каких-то Пупу и Лупу, но я никак не могу разобрать текст: шрифт слишком мелкий. Придется теперь лететь к ближайшей гравитационной линзе, чтобы прочесть книгу. А ведь могли бы просто скинуть электронную версию в мессенджере…
Гравитационное линзирование
Космические линзы появляются, когда свет от далекого объекта искривляется под действием сильного гравитационного поля массивного тела, расположенного между источником излучения и наблюдателем. Этот эффект был предсказан Альбертом Эйнштейном в рамках общей теории относительности и стал одним из ключевых инструментов современной астрофизики.
Так, если между наблюдателем и источником находится довольно большая галактика или скопление, искривление пространства-времени действует как природная линза, изменяя форму, яркость и количество наблюдаемых изображений удаленного объекта. А частный случай явления — симметричное световое кольцо, называемое Эйнштейновым, можно увидеть, когда тело-линза и источник излучения находятся на одной прямой относительно наблюдателя.
Линзирование в скоплении галактик Abell 2218. Источник: spacegid.com
Изучая эффект, ученые создали градацию типов гравитационного линзирования. Самое яркое — сильное — приводит к образованию нескольких отчетливых изображений одного и того же объекта по дуге или полному кольцу. При слабом линзировании изменения не столь заметны: удаленные галактики лишь немного деформируются и слегка смещаются, что используется для статистического изучения распределения массы во Вселенной. Третий тип — микролинзирование — возникает, когда небольшие объекты, такие как звезды или планеты, временно усиливают свет от более удаленных источников, не создавая при этом явных множественных изображений, а лишь вызывая кратковременное увеличение яркости.
История изучения явления
Корни изучения линзирования уходят в начало XX века. В 1912–1916 годах Эйнштейн разработал теоретические основы искривления пространства-времени, а в 1924-м российский ученый Орест Хвольсон указал на возможность образования кольцевых изображений при идеальном выравнивании. Полное математическое описание явления было представлено самим Эйнштейном через декаду, в 1936 году, когда он вывел условие появления эффекта и отметил его редкость. Ученый полагал, что наблюдение полного кольца практически невозможно из-за строгих требований к расположению объектов, а также ограничений приборов того времени.
Иллюстратор: Полина Мелинти
Практические наблюдения начались значительно позже. В 1979 году ученые впервые обнаружили раздвоенное изображение квазара Q0957+561, что стало первым прямым подтверждением эффекта гравитационного линзирования. Открытие доказало, что массивная галактика, расположенная между квазаром и наблюдателем, искривляет пространство-время, заставляя свет отклоняться и формируя два изображения одного и того же объекта. Позже, в 1998 году, благодаря возможностям космического телескопа «Хаббл» было обнаружено первое полное кольцо Эйнштейна.
Современные открытия
Последним крупным открытием поделились ученые из Европейского космического агентства. С июля 2023 года организация исследует окружающие нас галактики при помощи телескопа «Евклид», который создает детальные трехмерные карты Вселенной. Высокая разрешающая способность аппарата позволила обнаружить редкие случаи сильного линзирования, включая кольца Эйнштейна. Так, изучая фотографии с телескопа, ученые заметили на одной из них намек на особый феномен. Последующие наблюдения показали, что в галактике NGC 6505, которая была описана астрономами еще в конце XIX века, находится идеальное кольцо.
Кольцо Эйнштейна в галактике NGC 6505. Источник: esa.int
Кольцо, окружающее NGC 6505, образовалось из света другой, далекой неизученной галактики, находящейся на расстоянии около 4,42 млрд световых лет от Земли. Сам редкий объект предложили назвать «линза Альтьери» в честь ее первооткрывателя, астронома Бруно Альтьери, который заметил космическое тело на фотографиях с телескопа.
Фото на обложке: unsplash.com
