Жаров М. Гравитационное линзирование в астрономии

Эссе

С точки зрения физики вещество, окружающее человека в повседневной жизни, состоит из барионов, лептонов и фотонов, т.е. трех типов стабильных частиц. С позиций же астрономии — это один вид материи, называемой видимой. Однако в 30-е гг. XX в. ученые обнаружили так называемую «темную», не видимую телескопами материю. Ее существование доказано измерением скоростей звезд нашей Галактики, а также по вращению других звездных систем. В конце XX в. был открыт еще один вид материи, называемой сейчас «квинтэссенцией». Темная материя и квинтэссенция принципиально разные. И если первую в будущем, вероятно, можно будет исследовать в лабораторных условиях, то вторую — только астрономическими методами.

Если угловое расстояние между звездой S и телом L меньше конуса Эйнштейна (пунктир),

то изображение далекой звезды S превращается в два «лунных серпа»,

зеркально отраженных друг от друга

Если угловое расстояние между звездой и телом меньше конуса эйнштейна пунктир  1

В результате гравитационного линзирования два луча света от звезды S, прошедшие по разные стороны

от тела L, пересекаются в точке O, где располагается наблюдатель.

Он увидит два изображения L1 и L2 одной и той же звезды S

Все космические тела, в том числе и линзы, движутся. Правда, внегалактические объекты перемещаются по небесной сфере очень медленно: чтобы тот или иной из них «прошел» расстояние в секунду дуги, требуются сотни тысяч лет. В случае линзирования звезд, когда линзой является другая звезда, движение происходит гораздо быстрее, ибо эти объекты ближе к нам, стало быть, угловая скорость их перемещения выше. Представьте себе аналогию: проезжающий автомобиль на фоне отдаленно летящего самолета. Первый ближе, поэтому проходит большее угловое расстояние за то же время. Самолет же дальше, и кажется, будто он движется медленнее.

Первая хорошо исследованная гравитационная линза квазар QSO 09570+561A, B

Крест Эйнштейна. Квазар QSO 2237+030 находится точно позади ядра массивной галактики.

В результате линзирования образуются четыре изображения, расположенные крестом

В заключение отметим: действие нестационарных гравитационных полей нашей Галактики на распространение лучей света приводит к тому, что последние начинают двигаться по искривленным траекториям. Соответственно, направление на источник света не совпадает с прямой, соединяющей его и наблюдателя. И еще. Поскольку поля в Галактике нестационарны, то и направление света тоже меняется со временем. Другими словами, видимое положение источника на небе будет испытывать случайное «дрожание». Этот эффект аналогичен «дрожанию» звезды при прохождении света через турбулентную (Турбулентный — беспорядочный, бурный. Наиболее распространенное течение жидкости или газа, которое характеризуется сильным перемешиванием, интенсивным массо- и теплообменом (прим. ред.)) атмосферу Земли. Только в данном случае нестационарные течения воздуха приводят к изменению траектории фотонов от звезды в атмосфере. Разница заключается лишь в характерных амплитудах дрожания и временах. Размах вариаций координат, который вызывается микролинзированием, составляет величины порядка 1-50 мкс дуги, а времена — десятки или даже сотни лет. Отдельные «выбросы» могут достичь величин в сотни угловых микросекунд, однако это нестационарные процессы с характерным временем от нескольких месяцев до года. Они не могут оказать существенного влияния на построение фундаментальных астрометрических каталогов. Тем не менее через несколько десятков лет происходит полная смена положения практически всех реперных источников. Стало быть, каталоги высокой точности нужно пересматривать приблизительно каждые тридцать лет для установления новой опорной сетки небесных координат.

9 стр., 4118 слов

Виды галактик и их строение

... а мелкие различия галактик помогают подразделить эти типы на отдельные подтипы). 2.1 Спиральные галактики спиральный эллиптический галактика звезда В 1845 г. ... кажущейся величине довольно правильно можете судить о расстоянии до каждой купы деревьев. Такой путь изучения ... поглощение света в массах космической пыли. 2. Виды галактик и их строение Многообразны формы галактик. Большинство галактик относят ...

Доктор физико-математических наук Владимир ЖАРОВ, заведующий кафедрой небесной механики, астрометрии и гравиметрии физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, лауреат Премии им. Рене Декарта (Евросоюз);

доктор физико-математических наук Михаил САЖИН, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова

«Наука в России», № 2, 2007