Soczewkowanie grawitacyjne

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Dwa obrazy (I+,I-) źródła (S') soczewkowanego przez masę (L).
Galaktyka LRG 3-757 zniekształca obraz dalszej galaktyki

Soczewkowanie grawitacyjne – zakrzywienie promieni świetlnych w polu grawitacyjnym masywnego ciała niebieskiego prowadzące do ich skupienia. Efektem soczewkowania grawitacyjnego jest obserwowane pojaśnienie źródła oraz pojawianie się pozornych ciał niebieskich – obrazów ciał rzeczywistych.

LRG 3-757 – ogromna galaktyka eliptyczna położona w gwiazdozbiorze Lwa około 6,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Odkryta została w 2007 roku przez międzynarodowy zespół naukowców przy pomocy przeglądów nieba SDSS. Prawo Hubble’a jest podstawowym prawem kosmologii obserwacyjnej, wiążącym odległości galaktyk r z ich tzw. prędkościami ucieczki v (których miarą jest przesunięcie ku czerwieni z). Prawo to określa, iż te dwie wielkości są do siebie proporcjonalne, a stałą proporcjonalności jest stała Hubble’a H0:

Dopiero w roku 1979 udało się po raz pierwszy dostrzec na niebie obiekt soczewkowany grawitacyjnie, a był nim podwójny kwazar Q0957+561. Ciała niebieskie powodujące ten efekt nazwano soczewkami grawitacyjnymi, a są nimi m.in. galaktyki i gromady galaktyk (zaliczane do soczewek rozciągłych).

Przejawem soczewkowania grawitacyjnego jest przede wszystkim pojaśnienie obrazu źródła, dzięki czemu można obserwować obiekty, których normalnie nie widać. Innymi przejawami soczewkowania są na przykład:

Ciemna energia – w kosmologii jest hipotetyczną formą energii, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, wywołując rozszerzanie się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu brakującej masy we Wszechświecie. Wyniki badań opublikowane w 2011 wydają się potwierdzać istnienie ciemnej energii.Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.
  • powiększenie obrazu źródła,
  • obrócenie obrazu,
  • tworzenie obrazów podwójnych, potrójnych i poczwórnych.
  • Dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu można wyznaczyć niektóre parametry kosmologiczne, np. stałą Hubble’a, stałą kosmologiczną czy gęstość wszechświata.

    Rodzaje soczewkowania grawitacyjnego[ | edytuj kod]

    Ze względu na obserwowane efekty, wyróżnia się rodzaje soczewkowania grawitacyjnego:

    Astronomia rentgenowska – dział astronomii zajmujący się rejestracją i analizą promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z kosmosu. Zakres energii obserwowanych fotonów promieniowania X zawiera się w przedziale od 0,1 do 500 keV, co odpowiada długości fali pomiędzy 12 a 2,5 pm.Pierścień Einsteina – rodzaj soczewki grawitacyjnej, która powstaje w sytuacji, gdy obserwator znajduje się dokładnie na jednej linii prostej wraz ze źródłem pola grawitacyjnego i znajdującym się za nim źródłem światła.
  • silne soczewkowanie,
  • słabe soczewkowanie,
  • mikrosoczewkowania.
  • Silne soczewkowanie[ | edytuj kod]

    Symulacja obrazu galaktyki soczewkowanej przechodzącej za czarną dziurą

    Soczewkowanie określa się jako silne gdy obserwuje się obraz soczewkowanego obiektu w postaci łuku lub obrazu wielokrotnego, gdy linia łącząca obserwatora ze źródłem przecina sferę niebieską wewnątrz promienia Einsteina soczewki. Przykładem obrazu wielokrotnego jest krzyż Einsteina, gdzie obiektem soczewkującym jest galaktyka ZW 2237+030, zwana soczewką Huchry. Pierścienie Einsteina są widoczne na przykład jako para łuków w obrazie gromady Abell 2218, która stanowi gigantyczną soczewkę, dzięki której został odkryty jeden z najdalszych obiektów we Wszechświecie – galaktyka o przesunięciu ku czerwieni ok. z=7. Odkrycia tego dokonano za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i teleskopu Kecka.

    Teleskopy Kecka – dwa wielkie teleskopy (Keck I i Keck II) pracujące w zakresie światła widzialnego i podczerwieni z tzw. optyką aktywną. Znajdują się w obserwatorium Mauna Kea na Hawajach na wysokości 4145 m n.p.m. Są oddalone od siebie o 85 metrów. Posiadają segmentowe zwierciadła o średnicy 10 metrów złożone z 36 ściśle przylegających sześciokątnych segmentów o grubości 8 cm. Teleskopy połączone razem tworzą interferometr Kecka, będący największym teleskopem na świecie.Gromada galaktyk – skupisko od kilkudziesięciu do kilku tysięcy galaktyk tworzących układ związany grawitacyjnie. Mniejsze ugrupowania nazywane są grupami. Galaktyki w gromadzie galaktyk poruszają się po skomplikowanych torach wokół środka masy gromady, zazwyczaj znajdującego się w pobliżu największych galaktyk w gromadzie. Prędkości galaktyk w małych grupach galaktyk są rzędu 200 km/s, ale rosną do prędkości rzędu 800 km/s w dużych gromadach galaktyk.

    W 2010 r. znano około 200 silnych soczewek grawitacyjnych.

    Zjawisko silnego soczewkowania znajduje zastosowanie przy badaniu profili rozkładu gęstości w halo ciemnej materii galaktyk, a także proporcji materii barionowej do ciemnej. Jest to istotne z punktu widzenia symulacji formowania się halo w galaktykach, a także ich ewolucji w wyniku zderzeń. W szczególności, testowana jest hipoteza udziału w tym procesie tzw. zderzeń „suchych”, czyli takich, które nie prowadzą do wydzielenia się dodatkowej energii, powstania zagęszczeń świecącego gazu i odmłodzenia populacji gwiazdowej.

    Library of Congress Control Number (LCCN) – numer nadawany elementom skatalogowanym przez Bibliotekę Kongresu wykorzystywany przez amerykańskie biblioteki do wyszukiwania rekordów bibliograficznych w bazach danych i zamawiania kart katalogowych w Bibliotece Kongresu lub u innych komercyjnych dostawców. Ogólna teoria względności (OTW) – popularna nazwa teorii grawitacji formułowanej przez Alberta Einsteina w latach 1907–1915, a opublikowanej w roku 1916.

    Silne soczewkowanie może być również wykorzystane w alternatywnej metodzie wyznaczenia stałej Hubble’a i innych parametrów kosmologicznych, poprzez rejestrację opóźnień czasowych między obrazami. Niedawne wyznaczenie na podstawie soczewki B1608+656 obserwowanej przez teleskop Hubble’a, dało wartość H= 70,6 km/s/Mpc.

    arXiv (duże X w nazwie reprezentuje grecką literę χ (chi), nazwę należy więc czytać ‘archiv’) – elektroniczne archiwum naukowych preprintów. Gromadzi artykuły z następujących dziedzin: fizyki z astronomią, matematyki, informatyki, statystyki i biologii (quantitative biology) i matematyki finansowej. Archiwum powstało w roku 1991 w Los Alamos National Laboratory, początkowo dostępne było pod adresem xxx.lanl.gov. Obecnie funkcjonuje przy Uniwersytecie Cornella. Kwazar (z ang. quasar – quasi-stellar radio source lub też QSO – quasi-stellar object, dosłownie "obiekt gwiazdopodobny emitujący fale radiowe") – zwarte źródło ciągłego promieniowania elektromagnetycznego o ogromnej mocy, pozornie przypominające gwiazdę. W rzeczywistości jest to rodzaj aktywnej galaktyki.

    Słabe soczewkowanie[ | edytuj kod]

    Soczewkowanie określa się jako słabe gdy obraz soczewkowanego obiektu jest jedynie nieco przesunięty i zniekształcony wskutek ugięcia promieni świetlnych na niejednorodnościach w rozkładzie materii między źródłem a obserwatorem. Zniekształcenia źródeł w tym wypadku badane są statystycznie, na podstawie analizy dużej liczby galaktyk, ponieważ w sumie zazwyczaj efekt nie przekracza kilku procent w porównaniu z obrazem spodziewanym gdyby Wszechświat był doskonale jednorodny. W ten sposób można zrekonstruować przestrzenny rozkład zaburzenia w danym rejonie, na który składa się przede wszystkim ciemna materia. W szczególności, analiza soczewkowania obrazu gromady galaktyk Pocisk, w połączeniu z jej obserwacjami w zakresie rentgenowskim, dostarczyła przekonującego potwierdzenia obecności ciemnej materii w rozkładzie masy tych zderzających się gromad.

    Czarna dziura – obszar czasoprzestrzeni, którego, z uwagi na wpływ grawitacji, nic, łącznie ze światłem, nie może opuścić. Zgodnie z ogólną teorią względności, do jej powstania niezbędne jest nagromadzenie dostatecznie dużej masy w odpowiednio małej objętości. Czarną dziurę otacza matematycznie zdefiniowana powierzchnia nazywana horyzontem zdarzeń, która wyznacza granicę bez powrotu. Nazywa się ją "czarną", ponieważ pochłania całkowicie światło trafiające w horyzont, nie odbijając niczego, zupełnie jak ciało doskonale czarne w termodynamice. Mechanika kwantowa przewiduje, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne o niezerowej temperaturze. Temperatura ta jest odwrotnie proporcjonalna do masy czarnej dziury, co sprawia, że bardzo trudno je zaobserwować w wypadku czarnych dziur o masie gwiazdowej bądź większych.Biblioteka Narodowa Francji (fr. Bibliothèque nationale de France, BnF) – francuska biblioteka narodowa, znajdująca się w Paryżu. Przewidziana jest jako repozytorium dla wszystkich materiałów bibliotecznych, wydawanych we Francji. Obecnym dyrektorem Biblioteki jest Bruno Racine.

    Do słabego soczewkowania może przyczyniać się również ciemna energia, efekt ten staje się ważnym narzędziem badawczym współczesnej kosmologii.

    Trudności technicznych nastręcza przede wszystkim możliwość zniekształcenia obrazu galaktyki w samym detektorze (tzw. Point Spread Function) oraz seeing atmosferyczny. Ponadto źródłem błędów statystycznych jest niepewność co do pierwotnego kształtu obiektów, z których większość to galaktyki eliptyczne.

    Mikrosoczewkowanie[ | edytuj kod]

    Mikrosoczewkowanie grawitacyjne jest związane z przechodzeniem światła w pobliżu soczewki o rozmiarze gwiazdy – promień Einsteina takiego obiektu znajdującego się w kosmologicznej odległości to około mikrosekundy łuku. Terminem milisoczewkowanie określa się efekty związane z obecnością drobnych elementów substruktury, takich jak satelitarne galaktyki karłowate. Efekt soczewkowania, a w szczególności soczewki o anomalnych stosunkach jasności obrazów, mogą mieć kluczowe znaczenie przy rozwiązaniu zagadki tzw. brakujących satelitów. W symulacjach kosmologicznych opartych na modelu zimnej ciemnej materii, galaktyk tych powstaje dużo więcej, niż udało się zaobserwować. Jeśli są one złożone wyłącznie z ciemnej materii, to uda się je wykryć wyłącznie dzięki soczewkowaniu.

    Store Norske leksikon (Wielka encyklopedia norweska) - norweska encyklopedia w języku bokmål. Powstała po fuzji dwóch dużych, tworzących encyklopedie i słowniki wydawnictw norweskich Aschehoug i Gyldendal w 1978 roku, które utworzyły wydawnictwo Kunnskapsforlaget. Były cztery wydania papierowe: pierwsza w latach 1978-1981 w 12 tomach, druga w latach 1986-1989 w 15 tomach, trzecia w latach 1995-1999 w 16 tomach i czwarta w latach 2005-2007 w 16 tomach. Ostatnie wydanie zawierało 150 tys. haseł i 16 tys. ilustracji i zostało opublikowana przy wsparciu finansowym stowarzyszenia Fritt Ord. W 2010 roku ogłoszono, że nie będzie już wydań papierowych encyklopedii. Encyklopedia dostępna jest on-line od 2000 roku, a od 2009 roku może być edytowane przez użytkowników. Kunnskapsforlaget korzysta jednak z pomocy ekspertów przy sprawdzaniu treści zamieszczonych przez czytelników.Kosmiczny Teleskop Hubble’a (ang. Hubble Space Telescope, HST) – teleskop kosmiczny poruszający się po orbicie okołoziemskiej, nazwany na cześć amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a. 24 kwietnia 1990 roku został wyniesiony na orbitę przez prom kosmiczny Discovery podczas misji STS-31.


    Podstrony: 1 [2] [3]




    Warto wiedzieć że... beta

    Galaktyka karłowata – mała galaktyka zawierająca, zazwyczaj, od miliona do kilku miliardów gwiazd. Nie ma ściśle określonych rozmiarów, wyznaczających górną granicę dla galaktyk karłowatych, ale galaktyka o średnicy poniżej 40 000 lat świetlnych może być uważana za karłowatą. Do tej klasy galaktyk zaliczane są m.in. Mały Obłok Magellana i Wielki Obłok Magellana.
    Zderzenie galaktyk – zjawisko astronomiczne, które zachodzi, gdy dwie lub więcej galaktyk nachodzi na siebie, zaburzając nawzajem swoje pola grawitacyjne. Proces taki trwa zwykle setki milionów lat i często prowadzi do połączenia się galaktyk w jedną.
    Kosmologia (z gr. kósmos: porządek, wszechświat oraz lógos: słowo, nauka) jest to nauka, opierająca się mocno na filozofii, wiedzy i wierzeniach różnych ludów. Nie należy jej mylić z kosmogonią, dotyczącą powstania świata, mimo, iż mają one wiele punktów wspólnych (to, jak został stworzony świat, rzutuje na poglądy na jego temat i odwrotnie, mity o stworzeniu świata są uwarunkowane sposobem jego widzenia).
    Gromada galaktyk 1E0657-558 (Gromada Pocisk) – gromada powstała w wyniku kolizji dwóch gromad galaktyk, zderzających się ze sobą z prędkością 4700 km/s. Położona jest w gwiazdozbiorze Kila. Jej przesunięcie ku czerwieni wynosi z = 0,296, co odpowiada odległości od Ziemi wynoszącej ok. 3,5 miliarda lat świetlnych.
    John Peter Huchra (ur. 23 grudnia 1948, zm. 8 października 2010) –- amerykański profesor astronomii. Był członkiem władz rektorskich Uniwersytetu Harvarda, profesorem astronomii w Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Od 2007 przewodniczył amerykańskiemu komitetowi Międzynarodowej Unii Astronomicznej.
    SUDOC (fr. Système Universitaire de Documentation, pol. Uniwersytecki System Dokumentacji) – centralny katalog informacji bibliograficznej francuskiego szkolnictwa wyższego.
    The Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), Eksperyment Soczewkowania Grawitacyjnego – projekt naukowy mający na celu wykrywanie i obserwację zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego prowadzony za pomocą polskiego teleskopu w Las Campanas Observatory w Chile przez naukowców z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego pod kierunkiem prof. Andrzeja Udalskiego. Eksperyment prowadzony jest od kwietnia 1992 roku.

    Reklama