Gravitacionog sočiva

Source: http://w.astro.berkeley.edu/~jcohn/lens.html

U principu relativnosti, prisustvo materije (energije gustoće) Can kriva prostorvreme, i put lakog zraka će se blokirati kao rezultat. Ovaj proces se naziva gravitacionog sočiva i, u mnogim slučajevima može se opisati u analogiji otklon svetlosti (npr staklo) leće u optici. Mnoge korisne rezultate za kosmologija izašli korištenja ove imovine materije i svjetlosti.

Za mnoge od slučajeva od interesa nije potrebno da se u potpunosti riješiti opće relativističke jednadžbe kretanja za zajedno prostorvreme i važno, jer je savijanje prostorvremena po pitanju je mali. (Kvantitativno stvar savijanje prostora se kreće sporo u odnosu na c, brzinom svjetlosti i “gravitacioni potencijal” Phi izazvana stvar pokorava |Phi| / c2 << 1.)

A skica paradigma sakupljeno sistema ispod (izvor):

U sistemu u kojem se javlja sočiva postoji

  • izvor: gdje je svjetlost dolazi, može biti kvazara, kosmička mikrovalna pozadini, galaksije, itd
  • objektiv(i): koji odbijaju (e) svjetlo za iznos koji se odnose na njegove količine mase / energije, može biti bilo šta sa mase / energije
  • posmatrač: koji vidi drugačiju količinu svjetlosti nego inače, jer je objektiv ima savijene prostorvremena, a time i putne staze svetlosti
  • slika ili slici: ono što posmatrač vidi

Svjetlo ne samo da je vidljiva svjetlost, ali općenito radijaciju.
Kao posljedica sočiva, svjetlosne zrake koje bi inače nije dostigao posmatrač savijaju iz svoje staze i prema promatraču. (Light se može saviti od posmatrač, ali to nije slučaj interesa.) Postoje različiti režimi: jak sočiva, slaba sočiva, i mikrosočiva. Razlika između ovih režima zavisi od pozicije izvora, objektiva i posmatrača, a masa i oblik objektiva (koji kontrolira koliko lampica blokirati i gdje).

Jak sočiva

Najekstremniji savijanja svjetlosti kada je objektiv vrlo masivan i izvor je dovoljno blizu da se u ovom slučaju svjetlo može imati različite putanje do posmatrač i da će se pojaviti više od jedne slike izvora. Višestruki slika je prikazan na desno (izvor). Prvi primjer dvostruke slike je pronađen 1979. godine, od kvazara. Broj leća otkrivenih se koristi za procjenu volumena prostora natrag na izvore. Ova knjiga snažno ovisi o kosmološke parametara, posebno kosmička konstanta (klasičan referenca je ovdje).

Ako je izvor varira s vremenom, više slika će varirati s vremenom kao dobro. Međutim, svjetlost ne putuje isto toliko do svaku sliku, zbog savijanja prostora. Tako da neće biti kašnjenja za promjene u slikama. Ove kašnjenja se može koristiti za izračunavanje Hubble konstanta H0. Nekoliko sistema sa ovim kašnjenja pronađeni su i pod studija. Veći dio suptilnost u ovom radu leži na izgradnju modela masovnu distribuciju formiranje objektiv (vidi ovu recenziju za tehnički detalj).

U nekim posebnim slučajevima usklađivanje izvora i objektiva će biti takva da će svjetlost biti skrenuta na posmatrača u “Einstein prsten.” Neki primjeri i reference mogu se naći ovdje na Wikipediji. Češće nego prsten, izvor može se ispružio i zakrivljena, i formiraju tangencijalno ili radijalni luk. Mnogo mase je potrebno da se izazove luk da se pojavi, tako da svojstva lukova (brojevi, veličina, geometrija) često se mogu koristiti za proučavanje masivnih objekata poput klastera. Može se također, s obzirom na niz slika, pokušati rekonstruirati distribucije mase objektiv (na primjer rekonstrukcije klastera kao objektiv vidim tehničku dokumentaciju).

Slab sočiva

U mnogim slučajevima objektiv nije dovoljno jaka da se formira više slika ili lukova. Međutim, izvor i dalje može biti izobličena: oba prostirala (smicanje) i uvećana (konvergencija). Ako sve izvore su dobro poznati u veličini i obliku, može se koristiti samo smicanja i konvergencije zaključiti svojstva objektiva.

Međutim, obično se ne zna opasnih svojstava izvora, ali ima informacije o prosječnim svojstvima. Statistike izvora se mogu koristiti da biste dobili informacije o objektivu. Na primjer, galaksije u cjelini nisu savršeno sferični, ali ako neko ima kolekciju galaksija ne očekuje ih sve da se postrojili. Prema tome, ako je sakupljeno ovaj skup galaksija, u prosjeku, ili statistički, da će biti nekih ukupne smicanje i / ili konvergencija nametnuta distribucije, koja će dati informacije o međuvremenu objektiv (es).

Tu je i distribucija galaksija dovoljno daleko da se može tretirati kao izvore, i na taj način klastera okolnih može biti “težak” (i.e. su njihove mase mjeriti) koristeći svoje sočiva. Superklastera su uzeti u obzir kao dobro. Osim toga, teorije kosmologije predviđaju distribucije strukture velikih razmjera, distribucija materije u svemiru. Statističke osobine strukture velikih razmjera (npr vjerojatnost pronalaženja galaksije na jednom mjestu kada postoji još jedan određenoj udaljenosti dalje) može se mjeriti slab sočiva, jer će stvar proizvesti smicanja i konvergencije u dalekoj izvora (koje mogu biti galaksije, ili kosmičke mikrovalnu pozadinu, na primjer). Slab Lensing je korisna dopuna mjerama distribucije svjetlosnog mase kao što su ankete galaksije. Lensing mjeri sve mase, posebno tamne materije, kao i svjetlosni stvar.

Mikrosočiva

U nekim slučajevima sočiva je sliku koja je tako mali ili onesvijestiti da se ne vidi više images– dodatno svjetlo savijena prema promatraču samo znači da je izvor pojavi svjetlija. (Osvetljenost površina ostaje nepromijenjen, ali kao što se pojavljuju više slika objekta objekta pojavljuje veći i stoga svjetlija.) Ova sočiva može imati efekte u mnogim mjerenjima, kao izvori koji bi inače bili previše dim postaju vidljivi. Ovo može biti korisno, kao kada se želi da biste vidjeli objekte koji bi inače bili previše daleko. To također može biti problem, na primjer kada se pokušava izmjeriti sve objekte svjetlije nego određeni iznos u određenom području i sočiva uvodi objekte povećalom objekti dovoljno da ih dovede u uzorku.

U toku su pretrage za korištenje sočiva da pronađu tip tamne materije pod nazivom Machos (masivni kompaktni halo objekata). Iako Machos, kao tamna materija, ne vidi sebe, ako oni prolaze ispred izvora (npr zvezda u blizini), mogu izazvati zvezdu da postane svjetlija za neko vrijeme, npr dana ili tjedana. Ovaj efekat je uočen, ali odluke tamne materije još nisu konačni. Zapažanja su u toku mnogih grupa. Vide ove bilješke Michael Richmond na Gravitaciono microlensing: pretrage i rezultata.

Neke web reference:

(Vidi i pregled na Wikipediji.)

Povratak na Šta jeteorijski kosmologija?

komentare na [email protected]