Inelul Einstein

Unele inele Einstein observate

În astronomie , un inel Einstein este deformarea inelară a luminii provenite de la o sursă (cum ar fi o galaxie sau o stea ), care ia forma unui inel datorită efectului de lentilă gravitațională asupra sursei de lumină, cauzat de un obiect cu un masă (cum ar fi o altă galaxie sau o gaură neagră ). Fenomenul apare atunci când sursa, obiectivul și observatorul sunt aliniate.

Primul inel Einstein complet, numit B1938 + 666, a fost descoperit în 1998 de o echipă de astronomi de la Universitatea din Manchester (folosind date din rețeaua de radiotelescopuri interferometrice MERLIN ) și telescopul Hubble . ^[1]

Introducere

Lentilele gravitaționale sunt prescrise de teoria relativității lui Einstein . În loc să călătorească în linie dreaptă (în trei dimensiuni ), lumina de la o sursă este curbată de prezența unui corp masiv care distorsionează spațiul-timp . Un inel Einstein este un caz special al unei lentile gravitaționale cauzate de alinierea exactă a sursei, a lentilei și a observatorului. Rezultatul este o simetrie perfectă în jurul obiectivului, rezultând o structură asemănătoare inelului.

Geometria unei lentile gravitaționale

Mărimea unui inel Einstein este dată de raza Einstein . În radiani este

\theta _{E}={\sqrt {{\frac {4GM}{c^{2}}}\;{\frac {d_{LS}}{d_{L}d_{S}}}}},

{\ displaystyle \ theta _ {E} = {\ sqrt {{\ frac {4GM} {c ^ {2}}} \; {\ frac {d_ {LS}} {d_ {L} d_ {S}}} }},}

{\ displaystyle \ theta _ {E} = {\ sqrt {{\ frac {4GM} {c ^ {2}}} \; {\ frac {d_ {LS}} {d_ {L} d_ {S}}} }},}

unde este

G.

{\ displaystyle G}

G.

este constanta gravitationala ,

M.

{\ displaystyle M}

M.

este masa lentilei ,

c

{\ displaystyle c}

c

este viteza luminii ,

d_{L}

{\ displaystyle d_ {L}}

{\ displaystyle d_ {L}}

este distanța diametrului unghiular de la obiectiv,

d_{S}

{\ displaystyle d_ {S}}

{\ displaystyle d_ {S}}

este distanța unghiulară a diametrului față de sursă, e

d_{LS}

{\ displaystyle d_ {LS}}

{\ displaystyle d_ {LS}}

este distanța în diametru unghiular între lentilă și sursă.

Rețineți că în cosmologie $d_{LS}\neq d_{S}-d_{L}$ ${\ displaystyle d_ {LS} \ neq d_ {S} -d_ {L}}$ ${\ displaystyle d_ {LS} \ neq d_ {S} -d_ {L}}$ în general.

Istorie

Curbura luminii datorată unui corp masiv a fost prezisă de Einstein în 1912, cu câțiva ani înainte de publicarea teoriei relativității generale în 1916 . Inelul a fost menționat pentru prima dată într-un jurnal academic de Orest Chwolson în 1924. Einstein a reiterat acest concept într-o publicație din 1936 , determinată de o scrisoare a unui inginer ceh , RWMandl ^[2] , dar a declarat

„Desigur, nu există nicio speranță de a observa direct acest fenomen. În primul rând, cu greu vom putea ajunge atât de aproape de o astfel de linie centrală. Conform unghiului β va fi o provocare pentru puterea de rezolvare a instrumentelor noastre. "

( Știința vol 84 p 506 1936 )

În această afirmație β este raza Einstein , aici notată cu $\theta _{E}$ ${\ displaystyle \ theta _ {E}}$ ${\ displaystyle \ theta _ {E}}$ . Cu toate acestea, Einstein a luat în considerare doar posibilitatea de a observa un inel produs de o stea , care este scăzut; în timp ce posibilitatea observării celor produse de lentile gravitaționale mai mari, cum ar fi galaxiile sau găurile negre, este mai mare, deoarece dimensiunea unghiulară a inelului Einstein crește odată cu masa lentilei gravitaționale.

Inele cunoscute ale lui Einstein

În prezent sunt cunoscute sute de lentile gravitaționale . Aproximativ o jumătate de duzină dintre acestea sunt inele Einstein parțiale cu diametre de până la o secundă de arc , deși puteți avea un inel Einstein perfect chiar dacă distribuția de masă a obiectivului nu este perfect aximetrică sau sursa, obiectivul și observatorul nu sunt perfect aliniate. Majoritatea inelelor au fost descoperite în spectrul radio . Primul inel Einstein a fost descoperit în 1998 prin observarea sursei radio MG1131 + 0456 datorită matricei foarte mari . ^[3] Primul inel complet care a fost descoperit a fost B1938 + 666 care a fost descoperit în 1998 datorită unei căutări făcute cu telescopul Hubble pentru o lentilă gravitațională detectată cu radiotelescopul MERLIN . ^[1] ^[4]

Nume	Poziție ( AR , dec )	rază	Lungimea arcului	Optic / Radio	Descoperire
PENTRU J0332-3557	03 ^h : 32 ^m : 59 ^s : 94, -35 ° 57'51 ".7, J2000	1 ".48	Parțial, 260 °	Radio	Cabanac (2005)
SDSSJ0946 + 1006	09 ^h 46 ^m 56. ^s 68, + 10 ° 06 '52. "6 J2000			Optic	Gavazzi (2008)
MG1131 + 0456

Inele suplimentare

SDSSJ0946 + 1006 este un inel dublu Einstein. Telescop spațial Hubble / NASA / ESA

Datorită telescopului Hubble , un inel dublu a fost descoperit de Raphael Gavazzi de la Space Telescope Science Institute și de Tommaso Treu de la Universitatea din California . Aceasta este generată de lumina de la trei galaxii la 3, 6 și 11 miliarde de ani lumină distanță . Aceste inele ajută la înțelegerea distribuției materiei întunecate , a energiei întunecate , a naturii galaxiilor îndepărtate și a curburii universului . Probabilitatea de a găsi un inel dublu este 1 din 10.000. Clasificarea a 50 de inele duble ar oferi astronomilor o măsură mai precisă a conținutului de materie întunecată din univers și ecuația stării energiei întunecate până la o precizie de 10%. ^[5]

O simulare

Inelul Einstein lângă o gaură neagră

În dreapta este o simulare care arată un zoom pe o gaură neagră Schwarzschild în fața Căii Lactee . Primul inel al lui Einstein corespunde celei mai distorsionate regiuni a imaginii și este clar reprezentat de discul galactic . Zoomul dezvăluie apoi o serie de 4 inele suplimentare, din ce în ce mai subțiri și mai aproape de gaura neagră. Acestea sunt vizibile în mod clar prin intermediul mai multor imagini ale discului galactic. Inelele impare corespund punctelor care se află în spatele găurii negre (din poziția observatorului) și aici corespund regiunii galbene strălucitoare a discului galactic (lângă centrul galactic ), în timp ce inelele pare corespund imaginilor obiectelor care sunt în spatele observatorului, care par mai albastre, deoarece partea corespunzătoare a discului galactic este aici mai subțire și, prin urmare, mai puțin strălucitoare.

Notă

^ ^a ^b A Bull's Eye pentru MERLIN și Hubble , pe merlin.ac.uk , Universitatea din Manchester, 27 martie 1998.
^ http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/31/1/31-1-maurer.pdf
^ Descoperirea primului obiectiv gravitațional „Einstein Ring” , la nrao.edu , NRAO, 2000. Accesat la 8 februarie 2012 .
^ Malcolm W. Browne, „Inelul Einstein” cauzat de distrugerea spațiului este găsit , în New York Times , 31 martie 1998. Adus 1 mai 2010 .
^ Hubble găsește inelul dublu Einstein , la http://hubblesite.org , Space Telescope Science Institute. Adus la 26 ianuarie 2008 .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Inelul lui Einstein

Deep Sky Objects Portal : Accesați intrările Wikipedia care se ocupă de obiecte non-stelare

[autogenerato1-1] A Bull's Eye pentru MERLIN și Hubble , pe merlin.ac.uk , Universitatea din Manchester, 27 martie 1998.

[2] ttp://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/31/1/31-1-maurer.pdf

[3] Descoperirea primului obiectiv gravitațional „Einstein Ring” , la nrao.edu , NRAO, 2000. Accesat la 8 februarie 2012 .

[4] Malcolm W. Browne, „Inelul Einstein” cauzat de distrugerea spațiului este găsit , în New York Times , 31 martie 1998. Adus 1 mai 2010 .

[5] Hubble găsește inelul dublu Einstein , la http://hubblesite.org , Space Telescope Science Institute. Adus la 26 ianuarie 2008 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]