El cel nocturn fa temps que atrau i impressiona una persona amb moltes estrelles. Un telescopi amateur pot veure una varietat molt més gran d'objectes de l'espai profund: una gran quantitat de cúmuls, esfèrics i dispersos, nebuloses i galàxies properes. Però hi ha fenòmens extremadament espectaculars i interessants que només els potents instruments astronòmics poden detectar. Entre aquests tresors de l'univers hi ha els esdeveniments de lents gravitacionals, i entre ells hi ha les anomenades creus d'Einstein. Què és, ho descobrirem en aquest article.
Lents espacials
Una lent gravitatòria és creada per un camp gravitatori potent d'un objecte amb una massa important (per exemple, una gran galàxia), atrapat accidentalment entre l'observador i una font de llum llunyana: un quàsar, una altra galàxia o una galàxia brillant. supernova.
La teoria de la gravetat d'Einstein considera els camps gravitatoris com a deformacions del continu espai-temps. En conseqüència, les línies al llarg de les quals es propaguen els raigs de llum en els intervals de temps més curts (línies geodèsiques) també sónestan doblegats. Com a resultat, l'observador veu la imatge de la font de llum distorsionada d'una determinada manera.
Què és la "creu d'Einstein"?
La naturalesa de la distorsió depèn de la configuració de la lent gravitatòria i de la seva posició respecte a la línia de visió que connecta la font i l'observador. Si la lent és estrictament simètrica a la línia focal, la imatge deformada té forma d'anell, si el centre de simetria es desplaça respecte a la línia, aquest anell d'Einstein es pot dividir en arcs.
Amb un desplaçament prou fort, quan les distàncies cobertes per la llum difereixen significativament, la lent forma imatges de múltiples punts. La creu d'Einstein, en honor a l'autor de la teoria general de la relativitat, en el marc de la qual es van predir fenòmens d'aquest tipus, s'anomena imatge quàdruple de la font de lents.
Quasar en quatre cares
Un dels objectes quàdruples més "fotogènics" és el quàsar QSO 2237+0305 que pertany a la constel·lació de Pegàs. Està molt lluny: la llum emesa per aquest quàsar va viatjar més de 8.000 milions d'anys abans d'arribar a les lents de les càmeres dels telescopis terrestres i espacials. Cal tenir en compte en relació a aquesta Creu d'Einstein que es tracta d'un nom propi, encara que no oficial, i s'escriu amb majúscula.
A la part superior de la foto hi ha la Creu d'Einstein. El punt central és el nucli de la galàxia lents. La foto va ser presa per l'espaiel telescopi Hubble.
La galàxia ZW 2237+030, que actua com a lent, està 20 vegades més a prop que el quàsar. Curiosament, a causa de l'efecte de lents addicional produït per estrelles individuals, i possiblement cúmuls estel·lars o núvols massius de gas i pols en la seva composició, la brillantor de cadascun dels quatre components experimenta canvis graduals i desiguals.
Varietat de formes
Potser no menys bonic és el quàsar de lents creuades HE 0435-1223, gairebé la mateixa distància que el QSO 2237+0305. La lent gravitatòria, a causa d'un conjunt de circumstàncies completament aleatòries, ocupa aquí una posició tal que les quatre imatges del quàsar es troben quasi uniformement, formant una creu gairebé regular. Aquest objecte extraordinàriament espectacular es troba a la constel·lació d'Eridani.
I finalment una ocasió especial. Els astrònoms van tenir la sort de capturar en una fotografia com una lent potent -una galàxia en un cúmul enorme en primer pla- va augmentar visualment no un quàsar, sinó una explosió de supernova. La singularitat d'aquest esdeveniment és que una supernova, a diferència d'un quàsar, és un fenomen a curt termini. L'explosió, anomenada supernova de Refsdal, es va produir en una galàxia llunyana fa més de 9.000 milions d'anys.
Un temps després, a la creu d'Einstein, que va enfortir i multiplicar l'antiga explosió estel·lar, una mica més lluny, se li va afegir una altra cinquena imatge, tardana per les peculiaritats de l'estructura de la lent i, per cert, va predirper avançat.
A la imatge de sota podeu veure el "retrat" de la supernova Refsdal, multiplicat per la gravetat.
Importància científica del fenomen
Per descomptat, un fenomen com la creu d'Einstein no només té un paper estètic. L'existència d'objectes d'aquest tipus és una conseqüència necessària de la teoria general de la relativitat, i la seva observació directa és una de les confirmacions més evidents de la seva validesa.
Junt amb altres efectes de les lents gravitacionals, atreuen l'atenció dels científics. Les creus i els anells d'Einstein permeten estudiar no només fonts de llum llunyanes que no es podrien veure en absència de lents, sinó també l'estructura de les lents en si, per exemple, la distribució de la matèria fosca als cúmuls de galàxies..
L'estudi d'imatges de lents apilades de manera desigual de quàsars (inclosos els cruciformes) també pot ajudar a refinar altres paràmetres cosmològics importants, com ara la constant de Hubble. Aquests anells i creus d'Einstein de forma irregular estan formats per raigs que han recorregut diferents distàncies en diferents èpoques. Per tant, la comparació de la seva geometria amb les fluctuacions de brillantor permet aconseguir una gran precisió en la determinació de la constant de Hubble i, per tant, de la dinàmica de l'Univers.
En una paraula, els increïbles fenòmens creats per les lents gravitacionals no només són agradables a la vista, sinó que també tenen un paper important en les ciències espacials modernes.
