Гравитационная линза

Преломление света под действием массы между источником и наблюдателем
Источник света проходит за гравитационной линзой (невидимая точечная масса, помещенная в центр изображения). Голубой круг — это источник света, который был бы виден без линзы, а белые пятна — это множественные изображения источника (см. кольцо Эйнштейна ).

Гравитационная линза — это материя, например, скопление галактик или точечная частица , которая преломляет свет от удаленного источника по мере его движения к наблюдателю. Величина гравитационного линзирования описывается общей теорией относительности Альберта Эйнштейна . [ 1] [2] Если рассматривать свет как корпускулы, движущиеся со скоростью света , ньютоновская физика также предсказывает преломление света, но только половину того, что предсказывает общая теория относительности. [3] [4] [5] [6]

Орест Хвольсон (1924) [7] и Франтишек Линк (1936) [8] обычно считаются первыми, кто обсудил этот эффект в печати, но чаще его связывают с Эйнштейном, который провел неопубликованные вычисления по этому вопросу в 1912 году [9] и опубликовал статью на эту тему в 1936 году [10].

В 1937 году Фриц Цвикки предположил, что скопления галактик могут действовать как гравитационные линзы, и это утверждение было подтверждено в 1979 году наблюдением за близнецом QSO SBS 0957+561.

Описание

Гравитационное линзирование – промежуточная галактика изменяет внешний вид галактики, находящейся далеко позади нее (видео; концепция художника).
На этом схематическом изображении показано, как свет от далекой галактики искажается гравитационным воздействием галактики переднего плана, которая действует как линза и заставляет далекий источник казаться искаженным, но увеличенным, образуя характерные кольца света, известные как кольца Эйнштейна.
Анализ искажения SDP.81, вызванного этим эффектом, выявил сгустки звездообразующей материи.

В отличие от оптической линзы , точечная гравитационная линза производит максимальное отклонение света, который проходит ближе всего к ее центру, и минимальное отклонение света, который проходит дальше всего от ее центра. Следовательно, гравитационная линза не имеет единственной фокусной точки , а имеет фокальную линию. Термин «линза» в контексте гравитационного отклонения света был впервые использован О. Дж. Лоджем, который заметил, что «недопустимо говорить, что солнечное гравитационное поле действует как линза, поскольку у него нет фокусного расстояния». [11] Если источник (света), массивный линзирующий объект и наблюдатель лежат на прямой линии, исходный источник света будет выглядеть как кольцо вокруг массивного линзирующего объекта (при условии, что линза имеет круговую симметрию). Если есть какое-либо несовпадение, наблюдатель увидит вместо этого сегмент дуги.

Это явление было впервые упомянуто в 1924 году петербургским физиком Орестом Хвольсоном [12] и количественно определено Альбертом Эйнштейном в 1936 году. Обычно в литературе его называют кольцом Эйнштейна , поскольку Хвольсон не интересовался потоком или радиусом изображения кольца. Чаще всего, когда линзирующая масса является сложной (например, группа или скопление галактик ) и не вызывает сферического искажения пространства-времени, источник будет напоминать частичные дуги, разбросанные вокруг линзы. Затем наблюдатель может увидеть несколько искаженных изображений одного и того же источника; их количество и форма зависят от относительного положения источника, линзы и наблюдателя, а также формы гравитационной ямы линзирующего объекта.

Существует три класса гравитационного линзирования: [13] : 399–401  [14]

Сильное линзирование
Где есть легко видимые искажения, такие как образование колец Эйнштейна , дуг и множественных изображений. Несмотря на то, что эффект считается «сильным», он в целом относительно мал, так что даже галактика с массой более 100 миллиардов масс Солнца будет создавать множественные изображения, разделенные всего несколькими угловыми секундами . Скопления галактик могут создавать разделения в несколько угловых минут. В обоих случаях галактики и источники находятся довольно далеко, во многих сотнях мегапарсеков от нашей Галактики.
Слабое линзирование
Где искажения фоновых источников намного меньше и могут быть обнаружены только путем анализа большого количества источников статистическим способом, чтобы найти когерентные искажения всего в несколько процентов. Линзирование статистически проявляется как предпочтительное растяжение фоновых объектов перпендикулярно направлению к центру линзы. Измеряя формы и ориентации большого количества далеких галактик, их ориентации могут быть усреднены для измерения сдвига поля линзирования в любой области. Это, в свою очередь, может быть использовано для реконструкции распределения массы в области: в частности, может быть реконструировано фоновое распределение темной материи . Поскольку галактики являются внутренне эллиптическими, а слабый сигнал гравитационного линзирования мал, в этих обзорах должно использоваться очень большое количество галактик. Эти обзоры слабого линзирования должны тщательно избегать ряда важных источников систематической ошибки : внутренняя форма галактик, тенденция функции рассеяния точки камеры искажать форму галактики и тенденция атмосферного зрения искажать изображения должны быть поняты и тщательно учтены. Результаты этих обзоров важны для оценки космологических параметров, для лучшего понимания и улучшения модели Lambda-CDM , а также для проверки согласованности других космологических наблюдений. Они также могут обеспечить важное будущее ограничение темной энергии .
Микролинзирование
Где не видно искажения формы, но количество света, полученного от фонового объекта, меняется со временем. Линзирующим объектом могут быть звезды в Млечном Пути в одном типичном случае, а фоновым источником могут быть звезды в отдаленной галактике или, в другом случае, еще более отдаленный квазар . В экстремальных случаях звезда в отдаленной галактике может действовать как микролинза и увеличивать другую звезду, расположенную гораздо дальше. Первым примером этого была звезда MACS J1149 Lensed Star 1 (также известная как Икар), благодаря усилению потока из-за эффекта микролинзирования.

Гравитационные линзы действуют одинаково на все виды электромагнитного излучения , а не только на видимый свет, а также на неэлектромагнитное излучение, например, гравитационные волны. Слабые эффекты линзирования изучаются для космического микроволнового фона , а также для обзоров галактик . Сильные линзы также наблюдались в радио- и рентгеновских режимах. Если сильная линза создает несколько изображений, то между двумя путями будет относительная временная задержка: то есть на одном изображении линзированный объект будет наблюдаться раньше, чем на другом изображении.

История

Одна из фотографий Эддингтона, сделанных во время эксперимента по солнечному затмению 1919 года , представленная в его статье 1920 года, в которой он объявлял об успехе эксперимента.

Генри Кавендиш в 1784 году (в неопубликованной рукописи) и Иоганн Георг фон Зольднер в 1801 году (опубликовано в 1804 году) указали, что ньютоновская гравитация предсказывает, что звездный свет будет изгибаться вокруг массивного объекта [15], как уже предполагал Исаак Ньютон в 1704 году в своих Вопросах № 1 в своей книге Opticks . [16] То же самое значение, что и у Зольднера, было вычислено Эйнштейном в 1911 году на основе одного только принципа эквивалентности . [13] : 3  Однако Эйнштейн заметил в 1915 году, в процессе завершения общей теории относительности, что его (и, следовательно, Зольднера) результат 1911 года составляет только половину правильного значения. Эйнштейн стал первым, кто вычислил правильное значение для изгиба света. [17]

Первое наблюдение отклонения света было выполнено путем наблюдения за изменением положения звезд , когда они проходили вблизи Солнца на небесной сфере . Наблюдения были выполнены в 1919 году Артуром Эддингтоном , Фрэнком Уотсоном Дайсоном и их сотрудниками во время полного солнечного затмения 29 мая . [18] Солнечное затмение позволило наблюдать звезды вблизи Солнца. Наблюдения проводились одновременно в городах Собрал, Сеара , Бразилия и в Сан-Томе и Принсипи на западном побережье Африки. [19] Наблюдения показали, что свет от звезд, проходящих вблизи Солнца, был слегка изогнут, так что звезды казались немного не на своем месте. [20]

Преломление света вокруг массивного объекта от удаленного источника. Оранжевые стрелки показывают видимое положение фонового источника. Белые стрелки показывают путь света от истинного положения источника.
В образовании, известном как Крест Эйнштейна , четыре изображения одного и того же далекого квазара появляются вокруг галактики на переднем плане из-за сильного гравитационного линзирования.

Результат был воспринят как потрясающая новость и попал на первые полосы большинства крупных газет. Это сделало Эйнштейна и его теорию общей теории относительности всемирно известными. Когда его помощник спросил, какова была бы его реакция, если бы общая теория относительности не была подтверждена Эддингтоном и Дайсоном в 1919 году, Эйнштейн сказал: «Тогда мне было бы жаль дорогого Господа. Теория в любом случае верна». [21] В 1912 году Эйнштейн предположил, что наблюдатель может увидеть несколько изображений одного источника света, если бы свет отклонялся вокруг массы. Этот эффект заставил бы массу действовать как своего рода гравитационная линза. Однако, поскольку он рассматривал только эффект отклонения вокруг одной звезды, он, по-видимому, пришел к выводу, что явление вряд ли будет наблюдаться в обозримом будущем, поскольку необходимые выравнивания между звездами и наблюдателем были бы крайне маловероятны. Несколько других физиков также размышляли о гравитационном линзировании, но все пришли к одному и тому же выводу, что его будет практически невозможно наблюдать. [10]

Хотя Эйнштейн и провел неопубликованные расчеты по этому вопросу [9], первое обсуждение гравитационной линзы в печати было сделано Хвольсоном в короткой статье, в которой обсуждался «эффект гало» гравитации, когда источник, линза и наблюдатель находятся в почти идеальном выравнивании [7] , теперь называемом кольцом Эйнштейна .

В 1936 году, после настояний Руди В. Мандла, Эйнштейн неохотно опубликовал короткую статью «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле» в журнале Science . [10]

В 1937 году Фриц Цвикки впервые рассмотрел случай, когда недавно открытые галактики (которые в то время назывались «туманностями») могли действовать как источник и линза, и что из-за их массы и размеров вероятность наблюдения эффекта была гораздо выше. [22]

В 1963 году Ю. Г. Климов, С. Либес и Сьюр Рефсдал независимо друг от друга пришли к выводу, что квазары являются идеальным источником света для эффекта гравитационной линзы. [23]

Первая гравитационная линза была обнаружена только в 1979 году. Она стала известна как « Двойной QSO », поскольку изначально выглядела как два идентичных квазизвездных объекта. (Официально она называется SBS 0957+561 .) Эта гравитационная линза была обнаружена Деннисом Уолшем , Бобом Карсвеллом и Рэем Вейманном с помощью 2,1-метрового телескопа Национальной обсерватории Китт-Пик . [24]

В 1980-х годах астрономы поняли, что сочетание ПЗС-камер и компьютеров позволит каждую ночь измерять яркость миллионов звезд. В плотном поле, таком как галактический центр или Магеллановы облака, потенциально можно обнаружить множество событий микролинзирования в год. Это привело к таким усилиям, как эксперимент по оптическому гравитационному линзированию (OGLE), который охарактеризовал сотни таких событий, включая события OGLE-2016-BLG-1190Lb и OGLE-2016-BLG-1195Lb .

Приблизительное ньютоновское описание

Ньютон задавался вопросом, будет ли свет в форме корпускул искривляться под действием гравитации. Ньютоновское предсказание отклонения света относится к величине отклонения, которое корпускула почувствует под действием гравитации, и поэтому в этом контексте следует читать «ньютоновский» как ссылку на следующие вычисления, а не как веру, которую Ньютон разделял в обоснованности этих вычислений. [25]

Для гравитационной точечной линзы массы корпускула массы испытывает силу M {\displaystyle M} m {\displaystyle m}

F = G M m r 2 r ^   , {\displaystyle {\vec {F}}=-{\frac {GMm}{r^{2}}}{\hat {r}}~,}

где - расстояние между линзой и корпускулой. Если мы приравняем эту силу ко второму закону Ньютона , мы можем решить для ускорения, которому подвергается свет r {\displaystyle r}

a = G M r 2 r ^ {\displaystyle {\vec {a}}=-{\frac {GM}{r^{2}}}{\hat {r}}} .

Свет взаимодействует с линзой с начального момента времени до , а прирост скорости, который получает корпускула, равен t = 0 {\displaystyle t=0} t {\displaystyle t}

Δ v = 0 t d t   G M r ( t ) 2 r ^ ( t )   . {\displaystyle \Delta {\vec {v}}=-\int _{0}^{t}dt'~{\frac {GM}{r(t')^{2}}}{\hat {r}}(t')~.}

Если предположить, что изначально свет находится достаточно далеко от линзы, чтобы пренебречь гравитацией, то перпендикулярное расстояние между начальной траекторией света и линзой равно b ( параметр удара ), а параллельное расстояние таково, что . Мы дополнительно предполагаем постоянную скорость света вдоль параллельного направления, , и что свет отклоняется лишь на небольшую величину. После включения этих предположений в приведенное выше уравнение и дальнейшего упрощения можно решить для увеличения скорости в перпендикулярном направлении. Угол отклонения между начальной и конечной траекториями корпускулы, таким образом, равен (см., например, M. Meneghetti 2021) [25] r {\displaystyle r_{\parallel }} r 2 = b 2 + r 2 {\displaystyle r^{2}=b^{2}+r_{\parallel }^{2}} d r c d t {\displaystyle dr_{\parallel }\approx cdt}

θ = 2 G M c 2 r   . {\displaystyle \theta ={\frac {2GM}{c^{2}r}}~.}

Хотя этот результат, по-видимому, составляет половину предсказания общей теории относительности, классическая физика предсказывает, что скорость света зависит от наблюдателя (см., например, L. Susskind и A. Friedman 2018) [26] , что было заменено универсальной скоростью света в специальной теории относительности . c {\displaystyle c}

Объяснение в терминах кривизны пространства-времени

Моделирование гравитационного линзирования (прохождение черной дыры перед фоновой галактикой).

В общей теории относительности свет следует кривизне пространства-времени, поэтому, когда свет проходит вокруг массивного объекта, он изгибается. Это означает, что свет от объекта с другой стороны будет изгибаться по направлению к глазу наблюдателя, как обычная линза. В общей теории относительности путь света зависит от формы пространства (т. е. метрики). Гравитационное притяжение можно рассматривать как движение невозмущенных объектов в фоновой искривленной геометрии или, альтернативно, как реакцию объектов на силу в плоской геометрии. Угол отклонения равен:

θ = 4 G M c 2 r {\displaystyle \theta ={\frac {4GM}{c^{2}r}}}

по направлению к массе М на расстоянии r от затронутого излучения, где Gуниверсальная постоянная тяготения , а c — скорость света в вакууме.

Поскольку радиус Шварцшильда определяется как, а скорость убегания определяется как , это также можно выразить в простой форме как r s {\displaystyle r_{\text{s}}} r s = 2 G m / c 2 {\displaystyle r_{\text{s}}={2Gm}/{c^{2}}} v e {\displaystyle v_{\text{e}}} v e = 2 G m / r = β e c {\textstyle v_{\text{e}}={\sqrt {2Gm/r}}=\beta _{\text{e}}c}

θ = 2 r s r = 2 ( v e c ) 2 = 2 β e 2 {\displaystyle \theta =2{\frac {r_{\text{s}}}{r}}=2\left({\frac {v_{\text{e}}}{c}}\right)^{2}=2\beta _{\text{e}}^{2}}

Поиск гравитационных линз

На этом снимке, полученном с космического телескопа «Хаббл» (НАСА/ЕКА), показано скопление галактик MACS J1206.

Большинство гравитационных линз в прошлом были обнаружены случайно. Поиск гравитационных линз в северном полушарии (Cosmic Lens All Sky Survey, CLASS), проведенный на радиочастотах с использованием Very Large Array (VLA) в Нью-Мексико, привел к открытию 22 новых линзирующих систем, что стало важной вехой. Это открыло совершенно новое направление для исследований, начиная от поиска очень далеких объектов и заканчивая поиском значений космологических параметров, чтобы мы могли лучше понять Вселенную.

Аналогичный поиск в южном полушарии был бы очень хорошим шагом к дополнению поиска в северном полушарии, а также к получению других целей для изучения. Если такой поиск будет проводиться с использованием хорошо откалиброванного и хорошо параметризованного инструмента и данных, можно ожидать результата, аналогичного северному обзору. Использование данных обзора Australia Telescope 20 GHz (AT20G), собранных с помощью Australia Telescope Compact Array (ATCA), может быть таким набором данных. Поскольку данные были собраны с использованием того же инструмента, поддерживающего очень строгое качество данных, мы должны ожидать получения хороших результатов от поиска. Обзор AT20G является слепым обзором на частоте 20 ГГц в радиодиапазоне электромагнитного спектра. Из-за используемой высокой частоты шансы нахождения гравитационных линз увеличиваются по мере того, как относительное количество объектов с компактным ядром (например, квазаров) выше (Sadler et al. 2006). Это важно, поскольку линзирование легче обнаружить и идентифицировать в простых объектах по сравнению с объектами со сложной структурой. Этот поиск включает использование интерферометрических методов для идентификации кандидатов и их отслеживания с более высоким разрешением для их идентификации. Полная информация о проекте в настоящее время находится в стадии подготовки к публикации.

Скопление галактик SDSS J0915+3826 помогает астрономам изучать звездообразование в галактиках. [27]

Методы микролинзирования использовались для поиска планет за пределами нашей солнечной системы. Статистический анализ конкретных случаев наблюдаемого микролинзирования за период с 2002 по 2007 год показал, что большинство звезд в галактике Млечный Путь имели по крайней мере одну вращающуюся планету в пределах от 0,5 до 10 а.е. [28]

В 2009 году слабое гравитационное линзирование было использовано для расширения зависимости массы от рентгеновского излучения и светимости на более старые и меньшие структуры, чем это было возможно ранее, для улучшения измерений далеких галактик. [29]

По состоянию на 2013 год [update]самая далекая гравитационно-линзовая галактика J1000+0221 была обнаружена с помощью космического телескопа Хаббл НАСА . [ 30] [31] Хотя она остается самой далекой из известных галактик с линзированием с четырьмя изображениями, еще более далекая галактика с линзированием с двумя изображениями была впоследствии обнаружена международной группой астрономов с использованием комбинации изображений и спектроскопии космического телескопа Хаббл и телескопа Кека . Открытие и анализ линзы IRC 0218 были опубликованы в Astrophysical Journal Letters 23 июня 2014 года. [32]

Исследование, опубликованное 30 сентября 2013 года в онлайн-издании Physical Review Letters , проведенное Университетом Макгилла в Монреале , Квебек , Канада, обнаружило B-моды , которые формируются из-за эффекта гравитационного линзирования, с использованием Южнополюсного телескопа Национального научного фонда и с помощью космической обсерватории Гершеля. Это открытие откроет возможности для проверки теорий о том, как возникла наша Вселенная. [33] [34]

Скопление галактик Abell 2744 — чрезвычайно далекие галактики, обнаруженные с помощью гравитационного линзирования (16 октября 2014 г.). [35] [36]

Солнечная гравитационная линза

Альберт Эйнштейн предсказал в 1936 году, что лучи света с того же направления, которые огибают края Солнца, будут сходиться в фокусной точке примерно в 542 а.е. от Солнца. [37] Таким образом, зонд, расположенный на таком расстоянии (или больше) от Солнца, мог бы использовать Солнце в качестве гравитационной линзы для увеличения удаленных объектов на противоположной стороне Солнца. [38] Местоположение зонда могло бы меняться по мере необходимости для выбора различных целей относительно Солнца.

Это расстояние намного превосходит возможности прогресса и оборудования космических зондов, таких как Voyager 1 , и известных планет и карликовых планет, хотя в течение тысяч лет 90377 Sedna будет двигаться дальше по своей высокоэллиптической орбите. Высокий коэффициент усиления для потенциального обнаружения сигналов через эту линзу, таких как микроволны на линии водорода 21 см , привел к предположению Фрэнка Дрейка в первые дни SETI , что зонд может быть отправлен на это расстояние. Многоцелевой зонд SETISAIL, а затем FOCAL был предложен ЕКА в 1993 году, но, как ожидается, это будет сложной задачей. [39] Если зонд действительно пройдет 542 а.е., возможности увеличения линзы продолжат действовать на более дальних расстояниях, поскольку лучи, которые попадают в фокус на больших расстояниях, проходят дальше от искажений короны Солнца. [40] Критика концепции была дана Лэндисом [41] , который обсудил такие вопросы, как вмешательство солнечной короны, сильное увеличение цели, которое затруднит проектирование фокальной плоскости миссии, а также анализ присущей линзе сферической аберрации .

В 2020 году физик НАСА Слава Турышев представил свою идею прямой многопиксельной визуализации и спектроскопии экзопланеты с помощью миссии Solar Gravitational Lens . Линза могла бы реконструировать изображение экзопланеты с разрешением поверхности в масштабе ~25 км, достаточным для того, чтобы увидеть особенности поверхности и признаки обитаемости. [42]

Измерение слабого линзирования

Скопление галактик MACS J2129-0741 и линзированная галактика MACS2129-1. [43]

Kaiser, Squires и Broadhurst (1995), [44] Luppino и Kaiser (1997) [45] и Hoekstra и др. (1998) предписали метод инвертирования эффектов размытия и сдвига функции рассеяния точки (PSF), восстанавливая оценку сдвига, не загрязненную систематическим искажением PSF. Этот метод (KSB+) является наиболее широко используемым методом в измерениях сдвига со слабым линзированием. [46] [47]

Галактики имеют случайные вращения и наклоны. В результате, эффекты сдвига при слабом линзировании должны определяться статистически предпочтительными ориентациями. Основной источник ошибки при измерении линзирования обусловлен сверткой PSF с линзированным изображением. Метод KSB измеряет эллиптичность изображения галактики. Сдвиг пропорционален эллиптичности. Объекты на линзированных изображениях параметризуются в соответствии с их взвешенными квадрупольными моментами. Для идеального эллипса взвешенные квадрупольные моменты связаны с взвешенной эллиптичностью. KSB вычисляет, как взвешенная мера эллиптичности связана со сдвигом, и использует тот же формализм для устранения эффектов PSF. [48]

Главные преимущества KSB — это его математическая простота и относительно простая реализация. Однако KSB основан на ключевом предположении, что PSF является круговым с анизотропным искажением. Это разумное предположение для космических обзоров сдвига, но для следующего поколения обзоров (например, LSST ) может потребоваться гораздо большая точность, чем может обеспечить KSB.

Смотрите также

Исторические статьи и ссылки

  • Хвольсон, О. (1924). «Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne». Астрономические Нахрихтен . 221 (20): 329–330. Бибкод : 1924AN....221..329C. дои : 10.1002/asna.19242212003.
  • Эйнштейн, Альберт (1936). «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле». Science . 84 (2188): 506–7. Bibcode :1936Sci....84..506E. doi :10.1126/science.84.2188.506. JSTOR  1663250. PMID  17769014. S2CID  38450435.
  • Ренн, Юрген ; Тильман Зауэр ; Джон Стачел (1997). «Происхождение гравитационного линзирования: постскриптум к научной статье Эйнштейна 1936 года». Science . 275 (5297): 184–6. Bibcode : 1997Sci...275..184R. doi : 10.1126/science.275.5297.184. PMID  8985006. S2CID  43449111.

Ссылки

Примечания
  1. ^ Дрейкфорд, Джейсон; Корум, Джонатан; Овербай, Деннис (5 марта 2015 г.). "Телескоп Эйнштейна - видео (02:32)". New York Times . Получено 27 декабря 2015 г. .
  2. Overbye, Dennis (5 марта 2015 г.). «Астрономы наблюдают сверхновую и обнаруживают, что наблюдают повторы». New York Times . Получено 5 марта 2015 г.
  3. ^ Бернард Ф. Шутц (1985). Первый курс общей теории относительности (иллюстрированный, под ред. herdruk). Cambridge University Press. стр. 295. ISBN 978-0-521-27703-7.
  4. ^ Вольфганг Риндлер (2006). Относительность: специальная, общая и космологическая (2-е изд.). OUP Oxford. стр. 21. ISBN 978-0-19-152433-2.Выдержка из страницы 21
  5. ^ Габор Кунстаттер; Джеффри Г. Уильямс; Д. Э. Винсент (1992). Общая теория относительности и релятивистская астрофизика - Труды 4-й Канадской конференции. World Scientific. стр. 100. ISBN 978-981-4554-87-9.Выдержка из страницы 100
  6. ^ Пекка Теерикорпи; Маури Валтонен; К. Лехто; Гарри Лехто; Джин Берд; Артур Чернин (2008). Эволюционирующая Вселенная и происхождение жизни: поиск наших космических корней (иллюстрированное издание). Springer Science & Business Media. стр. 165. ISBN 978-0-387-09534-9.Выдержка из страницы 165
  7. ^ ab Тернер, Кристина (14 февраля 2006 г.). "Ранняя история гравитационного линзирования" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июля 2008 г.
  8. ^ Бичак, Иржи; Ледвинка, Томаш (2014). Общая теория относительности, космология и астрофизика: перспективы через 100 лет после пребывания Эйнштейна в Праге (иллюстрированное издание). Спрингер. стр. 49–50. ISBN 9783319063492.
  9. ^ ab Tilman Sauer (2008). "Nova Geminorum 1912 и происхождение идеи гравитационного линзирования". Архив истории точных наук . 62 (1): 1–22. arXiv : 0704.0963 . Bibcode :2008AHES...62....1S. doi :10.1007/s00407-007-0008-4. S2CID  17384823.
  10. ^ abc "Краткая история гравитационного линзирования". Einstein Online . Институт гравитационной физики им. Макса Планка . Архивировано из оригинала 01.07.2016 . Получено 29.06.2016 .
  11. Лодж, Оливер Дж. (декабрь 1919 г.). «Гравитация и свет». Nature . 104 (2614): 354. Bibcode : 1919Natur.104..354L. doi : 10.1038/104354a0 . ISSN  0028-0836. S2CID  4157815.
  12. ^ "Gravity Lens – Часть 2 (Великие моменты в науке, ABS Science)". Australian Broadcasting Corporation . 5 ноября 2001 г.
  13. ^ аб Шнайдер, Питер; Элерс, Юрген; Фалько, Эмилио Э. (1992). Гравитационные линзы . Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Press. ISBN 978-3-540-97070-5.
  14. ^ Мелиа, Фульвио (2007). Галактическая сверхмассивная черная дыра . Princeton University Press. стр. 255–256. ISBN 978-0-691-13129-0.
  15. ^ Зольднер, Дж. Г. В. (1804). «Об отклонении светового луча от его прямолинейного движения притяжением небесного тела, мимо которого он почти проходит»  . Berliner Astronomisches Jahrbuch : 161–172.
  16. ^ Ньютон, Исаак (1998). Оптика: или трактат об отражениях, преломлениях, изгибаниях и цветах света. Также два трактата о видах и величинах криволинейных фигур . Комментарий Николаса Хьюмеса (ред. Octavo). Пало-Альто, Калифорния: Octavo. ISBN 978-1-891788-04-8.( Оптика была впервые опубликована в 1704 году).
  17. ^ Will, CM (2006). «Противостояние общей теории относительности и эксперимента». Living Reviews in Relativity . 9 (1): 39. arXiv : gr -qc/0510072 . Bibcode : 2006LRR.....9....3W. doi : 10.12942/lrr-2006-3 . PMC 5256066. PMID  28179873. 
  18. ^ Дайсон, Ф. У.; Эддингтон, А. С.; Дэвидсон К. (1920). «Определение отклонения света гравитационным полем Солнца по наблюдениям, сделанным во время полного затмения 29 мая 1919 года». Philosophical Transactions of the Royal Society . 220A (571–581): 291–333. Bibcode : 1920RSPTA.220..291D. doi : 10.1098/rsta.1920.0009 .
  19. ^ Стэнли, Мэтью (2003).«Экспедиция, чтобы залечить раны войны»: затмение 1919 года и Эддингтон как квакер-авантюрист». Isis . 94 (1): 57–89. Bibcode :2003Isis...94...57S. doi :10.1086/376099. PMID  12725104. S2CID  25615643.
  20. ^ Дайсон, Ф. У.; Эддингтон, А. С.; Дэвидсон, К. (1 января 1920 г.). «Определение отклонения света гравитационным полем Солнца по наблюдениям, сделанным во время полного затмения 29 мая 1919 г.». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences . 220 (571–581): 291–333. Bibcode : 1920RSPTA.220..291D. doi : 10.1098/rsta.1920.0009 .
  21. ^ Розенталь-Шнайдер, Ильза: Реальность и научная истина. Детройт: Издательство государственного университета Уэйна, 1980. стр. 74. (См. также Калаприс, Элис: Новый цитируемый Эйнштейн . Принстон: Издательство Принстонского университета, 2005. стр. 227.)
  22. ^ Ф. Цвикки (1937). "Туманности как гравитационные линзы" (PDF) . Physical Review . 51 (4): 290. Bibcode :1937PhRv...51..290Z. doi :10.1103/PhysRev.51.290. Архивировано (PDF) из оригинала 2013-12-26.
  23. ^ Шнайдер Питер; Кочанек, Кристофер; Вамбсгансс, Иоахим (2006). Гравитационное линзирование: сильное, слабое и микро . Springer Verlag Berlin Heidelberg New York Press. п. 4. ISBN 978-3-540-30309-1.
  24. ^ Уолш, Д.; Карсвелл, Р. Ф.; Вейман, Р. Дж. (31 мая 1979 г.). «0957 + 561 A, B: двойные квазизвездные объекты или гравитационная линза?». Nature . 279 (5712): 381–384. Bibcode :1979Natur.279..381W. doi :10.1038/279381a0. PMID  16068158. S2CID  2142707.
  25. ^ ab Meneghetti, Massimo (2021). Введение в гравитационное линзирование с примерами Python. Lecture Notes in Physics. Vol. 956. Springer. doi :10.1007/978-3-030-73582-1. ISBN 978-3-030-73582-1. S2CID  243826707.
  26. ^ Сасскинд, Леонард; Фридман, Арт (2018). Специальная теория относительности и классическая теория поля. Penguin Books. ISBN 9780141985015.
  27. ^ "Помощь Хабблу". www.spacetelescope.org . Получено 29 октября 2018 г. .
  28. ^ Кассан, А.; Кубас, Д.; Болье, Ж.-П.; Доминик, М.; Хорн, К.; Гринхилл, Дж.; Вамбсганс, Дж.; Мензис, Дж.; Уильямс, А. (2012). «Одна или несколько связанных планет на звезду Млечного Пути по данным наблюдений микролинзирования». Nature . 481 (7380): 167–169. arXiv : 1202.0903 . Bibcode :2012Natur.481..167C. doi :10.1038/nature10684. PMID  22237108. S2CID  2614136.
  29. ^ DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory (21 января 2010 г.). «Космология: Слабое гравитационное линзирование улучшает измерения далеких галактик». ScienceDaily .
  30. ^ Sci-News.com (21 октября 2013 г.). "Обнаружена самая далекая гравитационная линза". Sci-News.com . Архивировано из оригинала 23 октября 2013 г. . Получено 22 октября 2013 г. .
  31. ^ Ван дер Вель, А.; и др. (2013). «Открытие четверной линзы в CANDELS с рекордным красным смещением линзы». Astrophysical Journal Letters . 777 (1): L17. arXiv : 1309.2826 . Bibcode :2013ApJ...777L..17V. doi :10.1088/2041-8205/777/1/L17. S2CID  55728208.
  32. ^ Вонг, К.; и др. (2014). «Открытие сильной линзирующей галактики, встроенной в скопление на z = 1,62». Astrophysical Journal Letters . 789 (2): L31. arXiv : 1405.3661 . Bibcode :2014ApJ...789L..31W. doi :10.1088/2041-8205/789/2/L31. S2CID  56376674.
  33. ^ NASA/Jet Propulsion Laboratory (22 октября 2013 г.). «Обнаружен долгожданный образец древнего света». ScienceDaily . Получено 23 октября 2013 г.
  34. ^ Hanson, D.; et al. (30 сентября 2013 г.). «Обнаружение поляризации B-моды в космическом микроволновом фоне с использованием данных телескопа на Южном полюсе». Physical Review Letters . 14. 111 (14): 141301. arXiv : 1307.5830 . Bibcode :2013PhRvL.111n1301H. doi :10.1103/PhysRevLett.111.141301. PMID  24138230. S2CID  9437637.
  35. Clavin, Whitney; Jenkins, Ann; Villard, Ray (7 января 2014 г.). «NASA's Hubble and Spitzer Team up to Probe Faraway Galaxies». NASA . Архивировано из оригинала 9 июля 2018 г. Получено 8 января 2014 г.
  36. ^ Chou, Felecia; Weaver, Donna (16 октября 2014 г.). "RELEASE 14-283 - NASA's Hubble Finds Extremely Distant Galaxy through Cosmic Magnifying Glass". NASA . Получено 17 октября 2014 г. .
  37. ^ Эйнштейн, Альберт (1936). «Линзоподобное действие звезды при отклонении света в гравитационном поле». Science . 84 (2188): 506–507. Bibcode :1936Sci....84..506E. doi :10.1126/science.84.2188.506. PMID  17769014. S2CID  38450435.
  38. ^ Эшлеман, фон Р. (1979). «Гравитационная линза солнца: ее потенциал для наблюдений и связи на межзвездных расстояниях». Science . 205 (4411): 1133–1135. Bibcode :1979Sci...205.1133E. doi :10.1126/science.205.4411.1133. PMID  17735051. S2CID  27692082.
  39. ^ Джеффри А. Лэндис, «Миссия к гравитационному фокусу Солнца: критический анализ», ArXiv, статья 1604.06351, Корнелльский университет, 21 апреля 2016 г. (скачано 30 апреля 2016 г.)
  40. ^ Клаудио Макконе (2009). Полеты в дальний космос и связь: использование Солнца в качестве гравитационной линзы. Springer. ISBN 9783540729433.
  41. ^ Лэндис, Джеффри А., «Миссия к гравитационному фокусу Солнца: критический анализ», статья AIAA-2017-1679, Научно-технический форум и выставка AIAA 2017, Грейпвайн, Техас, 9–13 января 2017 г. Препринт на arXiv.org (дата обращения: 24 декабря 2016 г.).
  42. ^ Холл, Лора (2020-04-06). «Прямая многопиксельная съемка и спектроскопия экзопланеты». NASA . Получено 2020-08-05 .
  43. ^ "Галактическое скопление MACS J2129-0741 и линзированная галактика MACS2129-1". www.spacetelescope.org . Получено 23 июня 2017 г. .
  44. ^ Кайзер, Ник; Сквайрс, Гордон; Бродхерст, Том (август 1995 г.). «Метод наблюдений слабого линзирования». The Astrophysical Journal . 449 : 460–475. arXiv : astro-ph/9411005 . Bibcode : 1995ApJ...449..460K. doi : 10.1086/176071. S2CID  119382511.
  45. ^ Luppino, GA; Kaiser, Nick (20 января 1997 г.). «Обнаружение слабого линзирования скоплением галактик при z = 0,83». The Astrophysical Journal . 475 (1): 20–28. arXiv : astro-ph/9601194 . Bibcode :1997ApJ...475...20L. doi :10.1086/303508. S2CID  6294167.
  46. ^ Бабу, Гутти Йогеш; Фейгельсон, Эрик Д. (2007). Статистические проблемы в современной астрономии IV: Труды конференции, состоявшейся в Университете штата Пенсильвания, Университетский парк, Пенсильвания, США, 12–15 июня 2006 г., том 371 (иллюстрированное издание). Астрономическое общество Тихого океана. стр. 66. ISBN 978-1-58381-240-2.
  47. ^ Plionis, Manolis; López-Cruz, O.; Hughes, D. (2008). Панхроматический вид скоплений галактик и крупномасштабной структуры (иллюстрированное издание). Springer Science & Business Media. стр. 233. ISBN 978-1-4020-6940-6.
  48. ^ Фредерик Курбен, Данте Миннити, Фредерик Курбен, Данте Миннити (2008). Гравитационное линзирование: астрофизический инструмент (иллюстрированное издание). Springer. стр. 69. ISBN 978-3-540-45857-9.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  49. ^ «Hubble запечатлел дюжину двойников дуги Солнца». www.spacetelescope.org . Получено 11 ноября 2019 г. .
  50. ^ "Хаббл видит самый яркий квазар в ранней Вселенной". www.spacetelescope.org . Получено 10 января 2019 г. .
  51. ^ «В поисках новорожденных звезд». www.spacetelescope.org . Получено 15 октября 2018 г. .
  52. ^ «Искривленный и искаженный». www.spacetelescope.org . Получено 24 сентября 2018 г. .
  53. ^ "Растянутое изображение далекой галактики". www.spacetelescope.org . Получено 16 января 2018 г. .
  54. ^ "Космическая змея беременна звездами". www.spacetelescope.org . Получено 20 ноября 2017 г. .
  55. ^ "Удвоение числа известных гравитационных линз". noirlab.edu . Получено 3 февраля 2021 г. .
  56. ^ "Hubble запечатлел галерею сверхъярких галактик". www.spacetelescope.org . Получено 8 июня 2017 г. .
  57. ^ "Подробный взгляд на гравитационно-линзовую сверхновую". www.spacetelescope.org . Получено 21 апреля 2017 г. .
  58. Лофф, Сара; Данбар, Брайан (10 февраля 2015 г.). «Хаббл видит улыбающийся объектив». NASA . Получено 10 февраля 2015 г.
  59. ^ "Самая далекая гравитационная линза помогает взвешивать галактики". Пресс-релиз ESA/Hubble . Получено 18 октября 2013 г.
  60. ^ "Hubble определяет массу изолированной черной дыры, бродящей по нашей галактике Млечный Путь". HubbleSite.org . Получено 16 июня 2022 г. .
  61. ^ "ALMA переписывает историю звездного бума рождаемости во Вселенной". ESO . 13 марта 2013 г. Получено 2 апреля 2013 г.
Библиография
  • « Случайные астрофизики Архивировано 2012-02-16 в Wayback Machine ». Science News, 13 июня 2008 г.
  • « XFGLenses ». Компьютерная программа для визуализации гравитационных линз, Франсиско Фрутос-Альфаро.
  • « G-LenS ». Моделирование гравитационной линзы с точечной массой, Марк Буген.
  • Ньюбери, Пит, « Гравитационное линзирование ». Институт прикладной математики, Университет Британской Колумбии.
  • Коэн, Н., «Линза гравитации: взгляды на новую космологию», Wiley and Sons, 1988.
  • " Q0957+561 Гравитационная линза ". Harvard.edu.
  • Бриджес, Эндрю, « Обнаружен самый далекий известный объект во Вселенной ». Associated Press . 15 февраля 2004 г. (Самая далекая галактика, обнаруженная методом гравитационного линзирования с использованием Abell 2218 и космического телескопа «Хаббл»).
  • Анализ корпораций... и космоса Необычный карьерный путь в области гравитационного линзирования.
  • " Снимки сильных гравитационных линз, полученные с телескопа HST ". Гарвард-Смитсоновский центр астрофизики.
  • « Событие планетарного микролинзирования » и « Событие микролинзирования планеты с массой Юпитера OGLE-2005-BLG-071 », первые обнаружения внесолнечной планеты с использованием микролинзирования.
  • Гравитационное линзирование на arxiv.org
  • Домашняя страница NRAO CLASS
  • Опрос AT20G
  • Дифракционный предел эффекта гравитационной линзы (Бонц, Р.Дж. и Хауган, М.П. «Астрофизика и космическая наука» т. 78, № 1, стр. 199-210. Август 1981 г.)
Дальнейшее чтение
  • Блэндфорд и Нараян; Нараян, Р. (1992). «Космологические применения гравитационного линзирования». Annual Review of Astronomy and Astrophysics . 30 (1): 311–358. Bibcode : 1992ARA&A..30..311B. doi : 10.1146/annurev.aa.30.090192.001523.
  • Маттиас Бартельманн; Питер Шнайдер (2000-08-17). "Слабое гравитационное линзирование" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2007-02-26. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  • Хавинсон, Дмитрий; Нойманн, Женева (июнь–июль 2008 г.). «От фундаментальной теоремы алгебры к астрофизике: «гармоничный» путь» (PDF) . Notices of the AMS . 55 (6): 666–675. Архивировано (PDF) из оригинала 2008-09-07..
  • Petters, Arlie O .; Levine, Harold; Wambsganss, Joachim (2001). Теория сингулярности и гравитационное линзирование. Прогресс в математической физике. Том 21. Биркхойзер.
  • Инструменты для оценки возможностей использования измерений параллакса гравитационно-линзированных источников (Stein Vidar Hagfors Haugan. Июнь 2008 г.)
  • Видео: Эвелин Гейтс – Телескоп Эйнштейна: Поиск темной материи и темной энергии во Вселенной. Архивировано 02.09.2018 на Wayback Machine , презентация в Портленде, штат Орегон, 19 апреля 2009 г., из недавнего книжного тура автора.
  • Аудио: Фрейзер Кейн и доктор Памела Гей – Астрономический состав: Гравитационное линзирование, май 2007 г.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gravitational_lens&oldid=1249868988"