Noćno nebo odavno privlači i impresionira osobu sa mnogo zvijezda. Teleskop amater može vidjeti mnogo veći izbor objekata dubokog svemira - obilje klastera, sfernih i rasutih, maglina i obližnjih galaksija. Ali postoje izuzetno spektakularni i zanimljivi fenomeni koje samo moćni astronomski instrumenti mogu otkriti. Među takvim blagom svemira su i događaji gravitacionog sočiva, a među njima su i takozvani Ajnštajnovi krstovi. Šta je to, saznat ćemo u ovom članku.
Space sočiva
Gravitacijsko sočivo stvara snažno gravitacijsko polje objekta sa značajnom masom (na primjer, velika galaksija), slučajno uhvaćenog između posmatrača i nekog udaljenog izvora svjetlosti - kvazara, druge galaksije ili svijetle supernova.
Einsteinova teorija gravitacije razmatra gravitacijska polja kao deformacije prostorno-vremenskog kontinuuma. Shodno tome, linije duž kojih se svjetlosni zraci šire u najkraćim vremenskim intervalima (geodetske linije) su takođersu savijeni. Kao rezultat toga, posmatrač vidi sliku izvora svjetlosti izobličenu na određeni način.
Šta je "Ajnštajnov krst"?
Priroda izobličenja zavisi od konfiguracije gravitacionog sočiva i od njegovog položaja u odnosu na liniju vida koja povezuje izvor i posmatrača. Ako je sočivo striktno simetrično na žižnoj liniji, deformirana slika će biti u obliku prstena, ako je centar simetrije pomjeren u odnosu na liniju, onda se takav Einsteinov prsten može podijeliti na lukove.
Sa dovoljno jakim pomakom, kada se udaljenosti pokrivene svjetlošću značajno razlikuju, sočivo formira slike sa više tačaka. Ajnštajnov krst, u čast autora opšte teorije relativnosti, u okviru koje su se predviđale pojave ove vrste, naziva se četvorostrukom slikom sočiva.
Kvazar u četiri lica
Jedan od "najfotogeničnijih" četvorostrukih objekata je kvazar QSO 2237+0305 koji pripada sazvežđu Pegaz. Veoma je daleko: svjetlost koju emituje ovaj kvazar putovala je više od 8 milijardi godina prije nego što je pogodila sočiva kamere zemaljskih i svemirskih teleskopa. Treba imati na umu u vezi sa ovim Ajnštajnovim krstom da je ovo pravo ime, iako nezvanično, i da je napisano velikim slovom.
Na vrhu fotografije je Ajnštajnov krst. Centralna tačka je jezgro galaksije sočiva. Slika je snimljena svemiromteleskop Hubble.
Galaksija ZW 2237+030, koja služi kao sočivo, je 20 puta bliža od samog kvazara. Zanimljivo je da zbog dodatnog efekta sočiva koje proizvode pojedinačne zvijezde, a moguće i zvjezdana jata ili masivni oblaci plina i prašine u svom sastavu, svjetlina svake od četiri komponente prolazi kroz postepene i neujednačene promjene.
Različitost oblika
Možda ništa manje lijep nije ni kvazar sa ukrštenim sočivima HE 0435-1223, skoro na istoj udaljenosti kao QSO 2237+0305. Gravitacijsko sočivo, zbog potpuno slučajnog spleta okolnosti, ovdje zauzima takav položaj da su sve četiri slike kvazara smještene gotovo ravnomjerno, formirajući gotovo pravilan križ. Ovaj izuzetno spektakularan objekat nalazi se u sazvežđu Eridani.
I konačno posebna prilika. Astronomi su imali tu sreću da na fotografiji snime kako moćna leća - galaksija u ogromnom jatu u prvom planu - vizuelno uvećava ne kvazar, već eksploziju supernove. Jedinstvenost ovog događaja je u tome što je supernova, za razliku od kvazara, kratkoročna pojava. Eksplozija, nazvana Refsdal supernova, dogodila se u udaljenoj galaksiji prije više od 9 milijardi godina.
Nešto kasnije, Ajnštajnovom krstu, koji je učvrstio i umnožio prastaru eksploziju zvezda, malo dalje, dodata je još jedna peta slika, zakašnjela zbog posebnosti strukture sočiva i, inače, predviđenaunaprijed.
Na slici ispod možete vidjeti "portret" supernove Refsdal, pomnožen sa gravitacijom.
Naučni značaj fenomena
Naravno, takav fenomen kao što je Ajnštajnov krst igra ne samo estetsku ulogu. Postojanje objekata ove vrste neophodna je posledica opšte teorije relativnosti, a njihovo direktno posmatranje je jedna od najočitijih potvrda njene validnosti.
Zajedno sa drugim efektima gravitacionog sočiva, oni privlače veliku pažnju naučnika. Ajnštajnovi krstovi i prstenovi omogućavaju proučavanje ne samo tako udaljenih izvora svetlosti koji se ne bi mogli videti u odsustvu sočiva, već i strukture samih sočiva - na primer, distribuciju tamne materije u jata galaksija.
Proučavanje neravnomjerno naslaganih lećenih slika kvazara (uključujući one u obliku krsta) također može pomoći u preciziranju drugih važnih kosmoloških parametara, kao što je Hubble konstanta. Ovi Einsteinovi prstenovi i križevi nepravilnog oblika formirani su od zraka koje su prešle različite udaljenosti u različito vrijeme. Stoga, poređenje njihove geometrije sa fluktuacijama svjetline omogućava postizanje velike preciznosti u određivanju Hubble konstante, a time i dinamike Univerzuma.
Jednom riječju, zadivljujući fenomeni stvoreni gravitacijskim sočivima ne samo da su ugodni za oko, već igraju i ozbiljnu ulogu u modernim svemirskim naukama.
