Il cielo notturno ha attratto a lungo e impressiona una persona con molte stelle. Un telescopio amatoriale può vedere una varietà molto maggiore di oggetti dello spazio profondo: un'abbondanza di ammassi, sferici e sparsi, nebulose e galassie vicine. Ma ci sono fenomeni estremamente spettacolari e interessanti che solo potenti strumenti astronomici possono rilevare. Tra questi tesori dell'universo ci sono gli eventi delle lenti gravitazionali e tra questi ci sono le cosiddette croci di Einstein. Di cosa si tratta, lo scopriremo in questo articolo.
Lenti spaziali
Una lente gravitazionale è creata da un potente campo gravitazionale di un oggetto con una massa significativa (ad esempio, una grande galassia), catturato accidentalmente tra l'osservatore e una sorgente di luce lontana: un quasar, un' altra galassia o una supernova.
La teoria della gravità di Einstein considera i campi gravitazionali come deformazioni del continuum spazio-temporale. Di conseguenza, sono anche le linee lungo le quali i raggi luminosi si propagano negli intervalli di tempo più brevi (linee geodetiche).sono piegati. Di conseguenza, l'osservatore vede l'immagine della sorgente luminosa distorta in un certo modo.
Cos'è la "croce di Einstein"?
La natura della distorsione dipende dalla configurazione della lente gravitazionale e dalla sua posizione rispetto alla linea di vista che collega la sorgente e l'osservatore. Se l'obiettivo è strettamente simmetrico sulla linea focale, l'immagine deformata risulta essere a forma di anello, se il centro di simmetria è spostato rispetto alla linea, allora un tale anello di Einstein può essere diviso in archi.
Con uno spostamento sufficientemente forte, quando le distanze coperte dalla luce differiscono in modo significativo, l'obiettivo forma immagini multiple di punti. La croce di Einstein, in onore dell'autore della teoria della relatività generale, nell'ambito della quale sono stati previsti fenomeni di questo tipo, è chiamata immagine quadrupla della sorgente con lente.
Quasar a quattro facce
Uno degli oggetti quadrupli più "fotogenici" è il quasar QSO 2237+0305 appartenente alla costellazione del Pegaso. È molto lontano: la luce emessa da questo quasar ha viaggiato per più di 8 miliardi di anni prima di colpire gli obiettivi delle fotocamere dei telescopi terrestri e spaziali. Va tenuto presente in relazione a questa Croce di Einstein che questo è un nome proprio, sebbene non ufficiale, ed è scritto con una lettera maiuscola.
In cima alla foto c'è la croce di Einstein. Il punto centrale è il nucleo della galassia lente. La foto è stata scattata dallo spazioil telescopio Hubble.
La galassia ZW 2237+030, fungendo da lente, è 20 volte più vicina del quasar stesso. È interessante notare che, a causa dell'effetto di lente aggiuntivo prodotto dalle singole stelle, e possibilmente da ammassi stellari o da massicce nubi di gas e polvere nella sua composizione, la luminosità di ciascuna delle quattro componenti subisce cambiamenti graduali e irregolari.
Varietà di forme
Forse non meno bello è il quasar con lenti incrociate HE 0435-1223, quasi alla stessa distanza di QSO 2237+0305. La lente gravitazionale, a causa di una serie di circostanze completamente casuali, occupa qui una posizione tale che tutte e quattro le immagini del quasar si trovano quasi uniformemente, formando una croce quasi regolare. Questo oggetto straordinariamente spettacolare si trova nella costellazione di Eridani.
E finalmente un'occasione speciale. Gli astronomi hanno avuto la fortuna di catturare in una fotografia come un potente obiettivo - una galassia in un enorme ammasso in primo piano - ha ingrandito visivamente non un quasar, ma un'esplosione di supernova. L'unicità di questo evento è che una supernova, a differenza di un quasar, è un fenomeno a breve termine. L'esplosione, soprannominata la supernova Refsdal, è avvenuta in una galassia lontana oltre 9 miliardi di anni fa.
Qualche tempo dopo, alla croce di Einstein, che rafforzò e moltiplicò l'antica esplosione stellare, un po' più lontano, venne aggiunta un' altra quinta immagine, tardiva per le particolarità della struttura della lente e, tra l' altro, previstain anticipo.
Nella foto sotto puoi vedere il "ritratto" della supernova Refsdal, moltiplicato per gravità.
Significato scientifico del fenomeno
Certo, un fenomeno come la croce di Einstein non gioca solo un ruolo estetico. L'esistenza di oggetti di questo tipo è una conseguenza necessaria della teoria generale della relatività, e la loro osservazione diretta è una delle conferme più evidenti della sua validità.
Insieme ad altri effetti delle lenti gravitazionali, attirano l'attenzione degli scienziati. Le croci e gli anelli di Einstein consentono di studiare non solo sorgenti di luce così lontane che non potrebbero essere viste in assenza di lenti, ma anche la struttura delle lenti stesse, ad esempio la distribuzione della materia oscura negli ammassi di galassie.
Lo studio di immagini di quasar con lenti impilate in modo non uniforme (compresi quelli cruciformi) può anche aiutare a perfezionare altri importanti parametri cosmologici, come la costante di Hubble. Questi anelli e croci einsteiniani di forma irregolare sono formati da raggi che hanno percorso distanze diverse in tempi diversi. Pertanto, un confronto della loro geometria con le fluttuazioni di luminosità consente di ottenere una grande precisione nel determinare la costante di Hubble, e quindi la dinamica dell'Universo.
In una parola, gli incredibili fenomeni creati dalle lenti gravitazionali non solo sono piacevoli alla vista, ma svolgono anche un ruolo importante nelle moderne scienze spaziali.
