Qielli i natës prej kohësh ka tërhequr dhe i bën përshtypje një personi me shumë yje. Një teleskop amator mund të shohë një larmi shumë më të madhe të objekteve të hapësirës së thellë - një bollëk grupimesh, sferike dhe të shpërndara, mjegullnaja dhe galaktika të afërta. Por ka fenomene jashtëzakonisht spektakolare dhe interesante që vetëm instrumentet e fuqishme astronomike mund t'i zbulojnë. Ndër thesare të tilla të universit janë ngjarjet e lenteve gravitacionale, dhe midis tyre janë të ashtuquajturat kryqe të Ajnshtajnit. Çfarë është ajo, do ta zbulojmë në këtë artikull.
Lente hapësinore
Një lente gravitacionale krijohet nga një fushë e fuqishme gravitacionale e një objekti me një masë të konsiderueshme (për shembull, një galaktikë e madhe), e kapur aksidentalisht midis vëzhguesit dhe një burimi të largët drite - një kuazar, një galaktikë tjetër ose një galaktikë tjetër supernova.
Teoria e gravitetit të Ajnshtajnit i konsideron fushat gravitacionale si deformime të vazhdimësisë hapësirë-kohë. Prandaj, linjat përgjatë të cilave rrezet e dritës përhapen në intervalet më të shkurtra kohore (vijat gjeodezike) janë gjithashtujanë të përkulur. Si rezultat, vëzhguesi sheh imazhin e burimit të dritës të shtrembëruar në një mënyrë të caktuar.
Çfarë është "Kryqi i Ajnshtajnit"?
Natyra e shtrembërimit varet nga konfigurimi i thjerrëzës gravitacionale dhe nga pozicioni i saj në lidhje me vijën e shikimit që lidh burimin dhe vëzhguesin. Nëse thjerrëza është rreptësisht simetrike në vijën fokale, imazhi i deformuar rezulton të jetë në formë unaze, nëse qendra e simetrisë zhvendoset në lidhje me vijën, atëherë një unazë e tillë e Ajnshtajnit mund të ndahet në harqe.
Me një zhvendosje mjaftueshëm të fortë, kur distancat e mbuluara nga drita ndryshojnë ndjeshëm, lentet formon imazhe të shumta pikash. Kryqi i Ajnshtajnit, për nder të autorit të teorisë së përgjithshme të relativitetit, në kuadër të së cilës parashikoheshin fenomene të këtij lloji, quhet tabloja e katërfishtë e burimit me thjerrëza.
Kuazar në katër fytyra
Një nga objektet katërfishe më "fotogjenike" është kuazari QSO 2237+0305 që i përket yjësisë Pegasus. Është shumë larg: drita e emetuar nga ky kuazar udhëtoi më shumë se 8 miliardë vjet përpara se të godiste lentet e kamerës së teleskopëve me bazë tokësore dhe hapësinore. Duhet pasur parasysh në lidhje me këtë Kryq të Ajnshtajnit se ky është një emër i përveçëm, megjithëse jozyrtar, dhe është shkruar me shkronjë të madhe.
Në krye të fotos është Kryqi i Ajnshtajnit. Pika qendrore është bërthama e galaktikës me lente. Fotografia është marrë nga hapësirateleskopi Hubble.
Galaktika ZW 2237+030, që vepron si lente, është 20 herë më afër se vetë kuazari. Është interesante se për shkak të efektit shtesë thjerrëz të prodhuar nga yje individualë, dhe ndoshta grupime yjesh ose re masive gazi dhe pluhuri në përbërjen e tij, shkëlqimi i secilit prej katër komponentëve pëson ndryshime graduale dhe të pabarabarta.
Shumëllojshmëri formash
Ndoshta jo më pak i bukur është kuazari me lente kryq HE 0435-1223, pothuajse në të njëjtën distancë me QSO 2237+0305. Lente gravitacionale, për shkak të një grupi rrethanash krejtësisht të rastësishme, zë një pozicion të tillë këtu që të katër imazhet e kuazarit janë të vendosura pothuajse në mënyrë të barabartë, duke formuar një kryq pothuajse të rregullt. Ky objekt jashtëzakonisht spektakolar ndodhet në yjësinë e Eridani.
Dhe më në fund një rast i veçantë. Astronomët patën fatin të kapnin në një fotografi sesi një lente e fuqishme - një galaktikë në një grup të madh në plan të parë - zgjeroi vizualisht jo një kuazar, por një shpërthim supernova. E veçanta e kësaj ngjarje është se një supernova, ndryshe nga një kuazar, është një fenomen afatshkurtër. Shpërthimi, i quajtur supernova Refsdal, ndodhi në një galaktikë të largët mbi 9 miliardë vjet më parë.
Disa kohë më vonë, kryqit të Ajnshtajnit, i cili forcoi dhe shumëfishoi shpërthimin e lashtë yjor, pak më larg, iu shtua një tjetër imazh i pestë, i vonuar për shkak të veçorive të strukturës së thjerrëzave dhe, meqë ra fjala, i parashikuarparaprakisht.
Në foton më poshtë mund të shihni "portretin" e supernovës Refsdal, të shumëzuar me gravitetin.
Rëndësia shkencore e fenomenit
Sigurisht, një fenomen i tillë si kryqi i Ajnshtajnit nuk luan vetëm një rol estetik. Ekzistenca e objekteve të këtij lloji është një pasojë e domosdoshme e teorisë së përgjithshme të relativitetit dhe vëzhgimi i tyre i drejtpërdrejtë është një nga konfirmimet më të dukshme të vlefshmërisë së saj.
Së bashku me efektet e tjera të lenteve gravitacionale, ato tërheqin vëmendjen e ngushtë të shkencëtarëve. Kryqet dhe unazat e Ajnshtajnit bëjnë të mundur studimin jo vetëm të burimeve të tilla të largëta të dritës që nuk mund të shiheshin në mungesë të lenteve, por edhe vetë strukturën e lenteve - për shembull, shpërndarjen e materies së errët në grupimet e galaktikave.
Studimi i imazheve me lente të grumbulluara në mënyrë të pabarabartë të kuasarëve (përfshirë ato kryqëzore) mund të ndihmojë gjithashtu në përsosjen e parametrave të tjerë të rëndësishëm kozmologjikë, siç është konstanta e Hubble. Këto unaza dhe kryqe të Ajnshtajnit me formë të çrregullt janë formuar nga rrezet që kanë përshkuar distanca të ndryshme në kohë të ndryshme. Prandaj, një krahasim i gjeometrisë së tyre me luhatjet e shkëlqimit bën të mundur arritjen e saktësisë së madhe në përcaktimin e konstantës së Hubble, dhe rrjedhimisht dinamikën e Universit.
Me një fjalë, fenomenet e mahnitshme të krijuara nga thjerrëzat gravitacionale jo vetëm që janë të këndshme për syrin, por gjithashtu luajnë një rol serioz në shkencat moderne të hapësirës.
