Jump to content

кольцо Эйнштейна

(Перенаправлено с колец Эйнштейна )

Кольцо Эйнштейна , также известное как кольцо Эйнштейна-Хвольсона или кольцо Хволсона (названное в честь Ореста Хвольсона ), создается, когда свет от галактики или звезды проходит мимо массивного объекта на пути к Земле. Из-за гравитационного линзирования свет отклоняется, создавая впечатление, будто он исходит из разных мест. Если источник, линза и наблюдатель идеально выровнены ( сизигия ), свет выглядит как кольцо.

Введение [ править ]

Гравитационное линзирование предсказано относительности Альберта Эйнштейна теорией общей . [1] Вместо света от источника, движущегося по прямой (в трёх измерениях), он искривляется наличием массивного тела, искажающего пространство-время . Кольцо Эйнштейна — это особый случай гравитационного линзирования, вызванный точным выравниванием источника, линзы и наблюдателя. Это приводит к симметрии вокруг линзы, образуя кольцеобразную структуру. [2]

Геометрия полного кольца Эйнштейна, созданная гравитационной линзой

Размер кольца Эйнштейна определяется радиусом Эйнштейна . В радианах это

где

гравитационная постоянная ,
- масса линзы,
это скорость света ,
- угловой диаметр расстояния до линзы,
- расстояние по угловому диаметру до источника,
угловой диаметр расстояния между линзой и источником. [3]

На космологических расстояниях в общем.

История [ править ]

Галактика SDP.81 с гравитационной линзой, сделанная телескопом ALMA . [4]

Отклонение света гравитационным телом было предсказано Альбертом Эйнштейном в 1912 году, за несколько лет до публикации общей теории относительности в 1916 году (Ренн и др., 1997). Эффект кольца впервые был упомянут в академической литературе Орестом Хвольсоном в короткой статье в 1924 году, в которой он упомянул «эффект ореола» гравитации, когда источник, линза и наблюдатель находятся почти идеально. [5] Эйнштейн отметил этот эффект в 1936 году в статье, навеянной письмом чешского инженера Р.В. Мандла: [6] но заявил

Конечно, нет никакой надежды наблюдать это явление напрямую. Во-первых, мы вряд ли когда-нибудь приблизимся достаточно близко к такой центральной линии. Во-вторых, угол β не соответствует разрешающей способности наших инструментов.

- Наука , том 84, стр. 506, 1936 г.

(В этом утверждении β — это радиус Эйнштейна, который в настоящее время обозначается как как в выражении выше.) Однако Эйнштейн рассматривал только вероятность наблюдения колец Эйнштейна, созданных звездами, которая невелика – вероятность наблюдения колец, созданных более крупными линзами, такими как галактики или черные дыры, выше, поскольку угловой размер Кольцо Эйнштейна увеличивается с массой линзы.

Первое полное кольцо Эйнштейна, получившее обозначение B1938+666, было обнаружено в результате сотрудничества астрономов Манчестерского университета и НАСА « космического телескопа Хаббл» в 1998 году. [7]

По-видимому, не было никаких наблюдений за звездой, образующей кольцо Эйнштейна с другой звездой, но существует 45% вероятность того, что это произойдет в начале мая 2028 года, когда Альфа Центавра А пройдет между нами и далекой красной звездой. [8]

кольца Известные Эйнштейна

Изображение «смайлика» или «Чеширского кота» скопления галактик (SDSS J1038+4849) и гравитационного линзирования («кольцо Эйнштейна»), обнаруженное международной командой учёных. [9] изображение с помощью HST . [10]

В настоящее время известны сотни гравитационных линз. Около полудюжины из них представляют собой частичные кольца Эйнштейна с диаметром до угловой секунды , хотя, поскольку либо распределение массы линз не является совершенно аксиально-симметричным , либо источник, линза и наблюдатель не идеально выровнены, нам еще предстоит увидеть идеальное кольцо Эйнштейна. Большинство колец обнаружено в радиодиапазоне. Степень полноты, необходимая для того, чтобы изображение, увиденное через гравитационную линзу, можно было квалифицировать как кольцо Эйнштейна, еще предстоит определить.

Первое кольцо Эйнштейна было обнаружено Хьюиттом и др. (1988), которые наблюдали радиоисточник MG1131+0456 с помощью Very Large Array . В ходе этого наблюдения квазар, линзированный более близкой галактикой, получил два отдельных, но очень похожих изображения одного и того же объекта, изображения вытянулись вокруг линзы и образовали почти полное кольцо. [11] Эти двойные изображения — еще один возможный эффект того, что источник, линза и наблюдатель не идеально совмещены.

Изображение JWST в искусственных цветах SPT0418-47 , галактики с большим красным смещением, богатой органическими молекулами, которая выглядит как почти идеальное кольцо Эйнштейна.

Первым открытым полным кольцом Эйнштейна было B1938+666 , которое было обнаружено Кингом и др. (1998) посредством оптического наблюдения гравитационной линзы с помощью космического телескопа Хаббл, полученного с помощью MERLIN . [7] [12] Галактика, создающая линзу в B1938+666, — это древняя эллиптическая галактика , а изображение, которое мы видим через линзу, — это темного карлика галактика-спутник , которую иначе мы не смогли бы увидеть с помощью современных технологий. [13]

В 2005 году совместная мощность Слоановского цифрового обзора неба (SDSS) и космического телескопа Хаббла была использована в обзоре Sloan Lens ACS (SLACS) для обнаружения 19 новых гравитационных линз, 8 из которых показали кольца Эйнштейна. [14] это 8, показанные на соседнем изображении. По состоянию на 2009 год в ходе этого исследования было обнаружено 85 подтвержденных гравитационных линз, но пока нет данных о том, сколько из них показывают кольца Эйнштейна. [15] Это исследование стало причиной большинства недавних открытий колец Эйнштейна в оптическом диапазоне. Ниже приведены некоторые найденные примеры:

  • ДЛЯ J0332-3557 , обнаруженного Реми Кабанаком и др. в 2005 году, [16] примечательна своим высоким красным смещением , что позволяет нам использовать ее для наблюдений за ранней Вселенной .
  • « Космическая подкова » — это частичное кольцо Эйнштейна, которое наблюдалось через гравитационную линзу LRG 3-757, особенно большой светящейся красной галактики. Открыт в 2007 г. В. Белокуровым и др. [17]
  • SDSSJ0946+1006 , «двойное кольцо Эйнштейна», было открыто Рафаэлем Гавацци и Томассо Треу. [18] в 2008 году, примечательно наличием нескольких колец, наблюдаемых через одну и ту же гравитационную линзу, значение которых объясняется в следующем разделе, посвященном дополнительным кольцам .

Другим примером является радио/рентгеновское кольцо Эйнштейна вокруг PKS 1830-211, которое необычайно сильно в радиодиапазоне. [19] Он был обнаружен с помощью рентгеновских лучей Варшей Гуптой и др. в рентгеновской обсерватории Чандра [20] Он также примечателен тем, что это первый случай, когда квазар линзируется почти обращенной лицом к нему спиральной галактикой . [21]

Galaxy MG1654+1346 оснащен радиокольцом. Изображение в кольце — это изображение радиолепестка квазара , открытого в 1989 году Дж. Лэнгстоном и др. [22]

В июне 2023 года группа астрономов под руководством Джастина Спилкера объявила об открытии кольца Эйнштейна в далекой галактике, богатой органическими молекулами ( ароматическим углеводородами ). [23] [24]

Дополнительные кольца [ править ]

SDSSJ0946+1006 — двойное кольцо Эйнштейна. Авторы и права: HST / НАСА / ЕКА.

С помощью космического телескопа «Хаббл» двойное кольцо было обнаружено Рафаэлем Гавацци из STScI и Томмазо Треу из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре . Это возникает из-за света трех галактик на расстояниях 3, 6 и 11 миллиардов световых лет. Такие кольца помогают понять распределение темной материи , темной энергии , природу далеких галактик и кривизну Вселенной . Шансы найти такое двойное кольцо вокруг массивной галактики составляют 1 к 10 000. Выборка 50 подходящих двойных колец предоставит астрономам более точное измерение содержания темной материи во Вселенной и уравнения состояния темной энергии с точностью до 10 процентов. [25]

Моделирование [ править ]

Ниже в разделе «Галерея» представлена ​​симуляция, изображающая увеличенную черную дыру Шварцшильда в плоскости Млечного Пути между нами и центром галактики. Первое кольцо Эйнштейна представляет собой наиболее искаженную область изображения и показывает галактический диск . Затем увеличение показывает серию из четырех дополнительных колец, которые становятся все тоньше и ближе к тени черной дыры. Это множественные изображения галактического диска. Первая и третья соответствуют точкам, находящимся за черной дырой (с позиции наблюдателя), и соответствуют здесь ярко-желтой области галактического диска (близкой к центру Галактики), тогда как вторая и четвертая соответствуют изображениям объектов, которые находятся позади наблюдателя и кажутся более синими, поскольку соответствующая часть галактического диска здесь тоньше и, следовательно, тусклее.

Галерея [ править ]

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Прощай, Деннис (5 марта 2015 г.). «Астрономы наблюдают за сверхновой и обнаруживают, что смотрят ее повторы» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 5 марта 2015 г.
  2. ^ Дрейкфорд, Джейсон; Корум, Джонатан; Прощай, Деннис (5 марта 2015 г.). «Телескоп Эйнштейна — видео (02:32)» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 декабря 2015 г.
  3. ^ Причард, Джонатан. «Гравитационное линзирование» (PDF) . Гарвард и Смитсоновский институт. п. 19 . Проверено 21 декабря 2019 г.
  4. ^ «ALMA при полном растяжении дает впечатляющие изображения» . Объявление ESO . Проверено 22 апреля 2015 г.
  5. ^ Тернер, Кристина (14 февраля 2006 г.). «Ранняя история гравитационного линзирования» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2008 г.
  6. ^ Маурер, Стивен М. «ЧЕЛОВЕК ИДЕИ» (PDF) . www.slac.stanford.edu . Проверено 4 ноября 2023 г.
  7. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «В яблочко для МЕРЛИНА и Хаббла» . Университет Манчестера. 27 марта 1998 г.
  8. ^ П. Кервелла; и др. (19 октября 2016 г.). «Тесные звездные соединения α Центавра A и B до 2050 года». Астрономия и астрофизика . 594 : А107. arXiv : 1610.06079 . Бибкод : 2016A&A...594A.107K . дои : 10.1051/0004-6361/201629201 . S2CID   55865290 .
  9. ^ Белокуров В.; и др. (январь 2009 г.). «Две новые гравитационные линзы с большим разделением от SDSS». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 392 (1): 104–112. arXiv : 0806.4188 . Бибкод : 2009MNRAS.392..104B . дои : 10.1111/j.1365-2966.2008.14075.x . S2CID   14154993 .
  10. ^ Лофф, Сара; Данбар, Брайан (10 февраля 2015 г.). «Хаббл видит улыбающуюся линзу» . НАСА . Проверено 10 февраля 2015 г.
  11. ^ «Открытие первой гравитационной линзы «кольца Эйнштейна» . НРАО . 2000 . Проверено 8 февраля 2012 г.
  12. ^ Браун, Малкольм В. (31 марта 1998 г.). « Обнаружено «кольцо Эйнштейна», вызванное искривлением пространства» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 1 мая 2010 г.
  13. ^ Вегетти, Симона; и др. (январь 2012 г.). «Гравитационное обнаружение маломассивного темного спутника на космологическом расстоянии». Природа . 481 (7381): 341–343. arXiv : 1201.3643 . Бибкод : 2012Natur.481..341V . дои : 10.1038/nature10669 . ПМИД   22258612 . S2CID   205227095 .
  14. ^ Болтон, А; и др. «Хаббл, Слоан: четырехкратное число известных оптических колец Эйнштейна» . Хабблсайт . Проверено 16 июля 2014 г.
  15. ^ Огер, Мэтт; и др. (ноябрь 2009 г.). «Обзор ACS по линзе Слоана. IX. Цвета, линзирование и звездные массы галактик ранних типов». Астрофизический журнал . 705 (2): 1099–1115. arXiv : 0911.2471 . Бибкод : 2009ApJ...705.1099A . дои : 10.1088/0004-637X/705/2/1099 . S2CID   118411085 .
  16. ^ Кабанак, Реми; и др. (27 апреля 2005 г.). «Открытие кольца Эйнштейна с большим красным смещением». Астрономия и астрофизика . 436 (2): Л21–Л25. arXiv : astro-ph/0504585 . Бибкод : 2005A&A...436L..21C . дои : 10.1051/0004-6361:200500115 . S2CID   15732993 .
  17. ^ Белокуров В.; и др. (декабрь 2007 г.). «Космическая подкова: открытие кольца Эйнштейна вокруг гигантской светящейся красной галактики». Астрофизический журнал . 671 (1): L9–L12. arXiv : 0706.2326 . Бибкод : 2007ApJ...671L...9B . дои : 10.1086/524948 . S2CID   9908281 .
  18. ^ Гавацци, Рафаэль; и др. (апрель 2008 г.). «Обзор ACS с использованием линзы Слоана. VI: Открытие и анализ двойного кольца Эйнштейна». Астрофизический журнал . 677 (2): 1046–1059. arXiv : 0801.1555 . Бибкод : 2008ApJ...677.1046G . дои : 10.1086/529541 . S2CID   14271515 .
  19. ^ Матур, Смита; Наир, Сунита (20 июля 1997 г.). «Поглощение рентгеновских лучей в направлении кольцевого источника Эйнштейна PKS 1830-211». Астрофизический журнал . 484 (1): 140–144. arXiv : astro-ph/9703015 . Бибкод : 1997ApJ...484..140M . дои : 10.1086/304327 . S2CID   11435604 .
  20. ^ Гупта, Варша. «Обнаружение Чандрой рентгеновского кольца Эйнштейна в ПКС 1830-211» . ResearchGate.net . Проверено 16 июля 2014 г.
  21. ^ Курбен, Фредерик (август 2002 г.). «Космическое выравнивание по отношению к радиокольцу Эйнштейна PKS 1830-211?». Астрофизический журнал . 575 (1): 95–102. arXiv : astro-ph/0202026 . Бибкод : 2002ApJ...575...95C . дои : 10.1086/341261 . S2CID   13960111 .
  22. ^ Лэнгстон, Дж.; и др. (май 1989 г.). «MG 1654 + 1346 - изображение радиолепестка квазара в виде кольца Эйнштейна». Астрономический журнал . 97 : 1283–1290. Бибкод : 1989AJ.....97.1283L . дои : 10.1086/115071 .
  23. ^ Спилкер, Джастин С.; Фадке, Кедар А. (2 июня 2023 г.). «Пространственные изменения эмиссии ароматических углеводородов в богатой пылью галактике» . Природа . 618 (7966): 708–711. arXiv : 2306.03152 . Бибкод : 2023Natur.618..708S . дои : 10.1038/s41586-023-05998-6 . ПМИД   37277615 . S2CID   259088774 .
  24. ^ Хатчинс, Шана К. (5 июня 2023 г.). «Телескоп Уэбба обнаружил самые далекие органические молекулы во Вселенной» . Техас A&M сегодня . Проверено 29 июня 2023 г.
  25. ^ «Хаббл нашел двойное кольцо Эйнштейна» . Сайт Хабблсайт.org . Научный институт космического телескопа . Проверено 26 января 2008 г.

Журналы [ править ]

Новости [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: f59bf150a89d46d9319018b2cb59b4a9__1717382880
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/f5/a9/f59bf150a89d46d9319018b2cb59b4a9.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Einstein ring - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)