Гравітацыйная лінза

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці
Gravitational lens-full.jpg

Гравітацыйная лінза - масіўнае цела (планета, зорка) або сістэма цел (галактыка, скопішча галактык, скопішча цёмнай матэрыі), якая перакрыўляцца сваім гравітацыйным полем кірунак распаўсюджвання электрамагнітнага выпраменьвання, падобна да таго, як перакрыўляць светлавы прамень звычайная лінза.

Як правіла, гравітацыйныя лінзы, здольныя істотна сказіць малюнак фонавага аб'екта, уяўляюць сабой досыць вялікія засяроджвання масы: галактыкі і сукупнасці галактык. Больш кампактныя аб'екты, напрыклад, зоркі, таксама адхіляюць прамяні святла, аднак на гэтак малыя вуглы, што зафіксаваць такое адхіленне не ўяўляецца магчымым. У гэтым выпадку можна толькі заўважыць кароткачасовае павелічэнне яркасці аб'екта-лінзы ў той момант, калі лінза пройдзе паміж Зямлёй і фонавым аб'ектам. Калі аб'ект-лінза яркі, то заўважыць такое змяненне нерэальна. Калі ж аб'ект-лінза не яркі ці ж не бачны зусім, то такая кароткачасовая ўспышка цалкам можа назірацца. Падзеі такога тыпу называюцца мікралінзаваннем. Цікавасць тут звязана не з самім працэсам лінзавання, а з тым, што ён дазваляе выявіць масіўныя і не бачныя ніякім іншым спосабам шчыльнасці матэрыі.

Яшчэ адным напрамкам даследаванняў мікралінзавання стала ідэя выкарыстання каўстык для атрымання інфармацыі як аб самім аб'екце-лінзе, так і пра тую крыніцу, чыю святло яна факусуе. Пераважная большасць падзей мікралінзавання цалкам ўпісваецца ў здагадку, што абодва целы сферычнай формы. Аднак у 2-3% усіх выпадкаў назіраецца складаная крывая яркасці, з дадатковымі кароткімі пікамі, якая сведчыць аб фарміраванні каўстык ў лінзаваных малюнках[1]. Такая сітуацыя можа мець месца, калі лінза мае няправільную форму, напрыклад, калі лінза складаецца з двух або больш цёмных масіўных цел. Назіранне такіх падзей безумоўна цікава для вывучэння прыроды цёмных кампактных аб'ектаў. Прыкладам паспяховага вызначэння параметраў падвойнай лінзы з дапамогай вывучэння каўстык можа служыць выпадак мікралінзавання OGLE-2002-BLG-069[2]. Акрамя таго, маюцца прапановы па выкарыстанні каўстычнага мікралінзавання для высвятлення геаметрычнай формы крыніцы, альбо для вывучэння профілю яркасці працяглага фонавага аб'екта, і ў прыватнасці для вывучэння атмасфер зорак-гігантаў.

Назіранні[правіць | правіць зыходнік]

Крыж Эйнштэйна - чатыры выявы далёкага квазара апраўляюць блізкую галактыку, якая служыць у дадзеным выпадку гравітацыйнай лінзай

Тэорыя[правіць | правіць зыходнік]

Ураўненне гравітацыйнага лінзавання

Гравітацыйную лінзу можна разглядаць як звычайную лінзу, але толькі з каэфіцыентам праламлення, які залежыць ад становішча. Тады агульнае ураўненне для ўсіх мадэляў можна запісаць наступным чынам [3]:

\eta= \frac{D_s}{D_d}\xi-D_{ds}\hat{\alpha}(\xi)

дзе η - каардыната крыніцы, ξ - адлегласць ад цэнтра лінзы да пункту праламлення (прыцэльны параметр) у плоскасці лінзы, Ds, Dd - адлегласці ад назіральніка да крыніцы і лінзы адпаведна, Dds - адлегласць паміж лінзай і крыніцай, α - кут адхілення, вылічаецца па формуле:

\alpha=\frac{4G}{c}\int_{R^2}\frac{(\xi_i-\xi')\Sigma(\xi)}{|\xi_i-\xi'|^2}

дзе Σ - павярхоўная шчыльнасць, уздоўж якой "слізгае" прамень. Калі пазначыць характэрную даўжыню ў плоскасці лінзы за ξ0, а адпаведную ёй велічыню ў плоскасці крыніцы за η00Ds/Dl і ўвесці адпаведныя безразмерныя вектары x=ξ/ξ0 і y=η/η0, то ураўненне лінзы можна запісаць у наступным выглядзе:

y=x-\bigtriangledown\psi(x)=\bigtriangledown\left(\frac{1}{2} x^2-\psi(x)\right)

Тады, калі ўвесці функцыю, званай патэнцыялам Ферма \phi(x,y)=\frac{(x-y)^2}{2}-\psi(x), можна запісаць ураўненне наступным чынам [3]:

\bigtriangledown\phi(x,y)=0

Часовую затрымку паміж выявамі таксама прынята запісваць праз патэнцыял Ферма [3]:

T(x,y)=\frac{1}{c}\xi^2_0\frac{D_s}{D_lD_{ls}}(1+z_l)|\phi(x_i, y)-\phi(x_j, y)|

Часам зручна выбраць маштаб ξ0 = Dl, тады x і y гэта вуглавое становішча малюнка і крыніцы адпаведна.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Зноскі

  1. Гл. напрыклад M. Dominik, Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 353 (2004) 69 (astro-ph/0309581)
  2. astro-ph/0502018
  3. 3,0 3,1 3,2 Захаров А.Ф. Гравитационные линзы и микролинзы — М., 1997. — ISBN 5-88929-037-1.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]