Иногда само пространство имеет собственную увеличительную линзу.
«Мы видим мир через призму всего нашего опыта; это фундаментальная часть человеческого состояния». - Мадлен М. Кунин
Если вы хотите заглянуть дальше в далекую Вселенную, вам нужно собрать больше света. Точно так же, как лампочка или свеча кажутся тем тусклее, чем дальше они от вас, звезды и галактики, расположенные на все большем и большем расстоянии, гораздо труднее обнаружить и наблюдать. В астрономии ваша способность найти и изучить объект полностью зависит от того, сколько фотонов вы сможете собрать из него.
Традиционно было только два способа собрать больше фотонов:
- Создайте себе телескоп побольше и тем самым увеличьте светосилу, или
- Наблюдайте за целевым объектом в течение более длительных периодов времени, тем самым увеличивая общее количество света, которое вы собираете.
Конечно, вы также можете увеличить эффективность собираемого вами света, либо отправившись в космос (чтобы вам не приходилось бороться с атмосферой), либо установив чрезвычайно сложные системы адаптивной оптики (таким образом, вы уменьшаете шум и делаете каждый фотон более эффективным и значимым), но, в конце концов, вы по-прежнему ограничены тем, сколько света вы можете собрать.
Но что, если вместо того, чтобы строить более крупные - и более дорогие - телескопы или тратить все время наблюдений на одну и ту же цель, существовал бы способ увеличить сверхдальние цели и сделать их ярче свет от них? По невероятному стечению обстоятельств общая теория относительности Эйнштейна предсказывает именно это явление: гравитационное линзирование.
Если вы больше ничего не знаете об общей теории относительности, узнайте следующее: ее центральная идея заключается в том, что пространство и время не являются независимыми, а скорее составляют единую, непрерывную и неразделимую ткань, известную как пространство-время, что каждая частица путешествует через это пространство-время, и что присутствие материи и энергии искажает ткань самого пространства-времени. В 1930-х годах Фриц Цвикки понял, что если собрать вместе достаточно большое количество массы в одном месте в космосе - что-то вроде сверхмассивной галактики или скопления галактик - это может действовать как странное увеличительное стекло на объекты. за ним: как гравитационная линза
Гравитационные линзы могут вести себя по-разному, в зависимости от того, как ориентированы источники фона и переднего плана:
- Они могут создавать несколько изображений одной и той же галактики, так как световой путь изгибается в разных направлениях.
- Они могут вызывать искажения изображения, включая радиальные дуги, эллиптические формы и «растянутые» изображения.
- И если выравнивание выполнено идеально, это может создать такое сильное искажение, что фоновый объект может быть растянут в полный или почти полный круг, известный как кольцо Эйнштейна.
Но у всех этих случаев есть кое-что общее: объект с гравитационной линзой многократно увеличивается, увеличивая свою яркость по мере того, как мы его наблюдаем.
Именно этот метод позволил нам найти самые далекие квазары и галактики из когда-либо обнаруженных, включая нынешних рекордсменов. Используя все наши достижения вместе: самые большие телескопы, способные собрать наибольшее количество света, длительное время наблюдения и случайное совмещение удаленных объектов с гравитационными линзами, мы можем исследовать далекую Вселенную дальше, чем с помощью любой другой техники. Точно так же мы нашли самую далекую на данный момент галактику из всех: нынешнюю рекордсменку EGSY8p7, которую невозможно было бы обнаружить без увеличения.
Хотя первая гравитационная линза не была открыта в течение примерно 40 лет после того, как она была впервые предложена, в настоящее время она является наиболее эффективным инструментом для взвешивания далеких (на переднем плане) галактик и открытия сверхдальних (на заднем плане) галактик.. Хотя это и не метод, у нас есть точный контроль над - Вселенная помещает линзы и объекты в линзах там, где они есть, и все, что мы можем сделать, это наблюдать есть впечатляющее количество материала, который находится там, и чем дольше мы тратим на его поиски, с правильными длинами волн и с правильными инструментами, тем больше сверхдальних объектов мы находим во Вселенной.
Лучшие телескопы, лучшие технологии и больше времени - все это помогает, но когда дело доходит до идеального космического увеличительного стекла, наши инструменты не имеют ничего общего с общей теорией относительности Эйнштейна. Массы во Вселенной и свойства самого пространства-времени проливают на далекую Вселенную больше света, чем мы могли бы когда-либо надеяться увидеть самостоятельно!
Оставляйте свои комментарии на нашем форуме, поддержите Starts With A Bang! на Patreon и оформите предзаказ на нашу первую книгу Beyond The Galaxy уже сегодня!