Noćno nebo odavno privlači i impresionira osobu s mnogo zvijezda. Amaterski teleskop može vidjeti mnogo veći izbor objekata dubokog svemira - obilje jata, sfernih i raspršenih, maglica i obližnjih galaksija. Ali postoje izuzetno spektakularni i zanimljivi fenomeni koje samo moćni astronomski instrumenti mogu otkriti. Među takvim blagom svemira su događaji gravitacijskog leća, a među njima su i takozvani Einsteinovi križevi. Što je to, saznat ćemo u ovom članku.
Svemirske leće
Gravitacijsku leću stvara snažno gravitacijsko polje objekta sa značajnom masom (na primjer, velika galaksija), slučajno uhvaćenog između promatrača i nekog udaljenog izvora svjetlosti - kvazara, druge galaksije ili svijetle supernova.
Einsteinova teorija gravitacije razmatra gravitacijska polja kao deformacije prostorno-vremenskog kontinuuma. Sukladno tome, linije duž kojih se svjetlosne zrake šire u najkraćim vremenskim intervalima (geodetske linije) su takođersavijeni su. Kao rezultat toga, promatrač vidi sliku izvora svjetlosti izobličenu na određeni način.
Što je "Einsteinov križ"?
Priroda izobličenja ovisi o konfiguraciji gravitacijske leće i o njenom položaju u odnosu na liniju vida koja povezuje izvor i promatrača. Ako je leća strogo simetrična na žarišnoj liniji, ispada da je deformirana slika u obliku prstena, ako je središte simetrije pomaknuto u odnosu na liniju, tada se takav Einsteinov prsten može podijeliti u lukove.
S dovoljno jakim pomakom, kada se udaljenosti pokrivene svjetlošću značajno razlikuju, leća tvori slike s više točaka. Einsteinov križ, u čast autora opće teorije relativnosti, u okviru koje su se predviđale pojave ove vrste, naziva se četverostrukom slikom lećenog izvora.
Kvazar u četiri lica
Jedan od "najfotogeničnijih" četverostrukih objekata je kvazar QSO 2237+0305 koji pripada zviježđu Pegaz. Vrlo je daleko: svjetlost koju emitira ovaj kvazar putovala je više od 8 milijardi godina prije nego što je pogodila leće kamere zemaljskih i svemirskih teleskopa. U vezi s ovim Einsteinovim križem treba imati na umu da je ovo vlastito ime, iako neslužbeno, i da je napisano velikim slovom.
Na vrhu fotografije je Einsteinov križ. Središnja točka je jezgra galaksije leće. Slika je snimljena svemiromteleskop Hubble.
Galaksija ZW 2237+030, koja djeluje kao leća, 20 je puta bliža od samog kvazara. Zanimljivo je da zbog dodatnog efekta leće koje proizvode pojedine zvijezde, a moguće i zvjezdana jata ili masivni oblaci plina i prašine u svom sastavu, svjetlina svake od četiri komponente prolazi postupno i neujednačeno.
Različitost oblika
Možda ništa manje lijep nije kvazar s križnim lećama HE 0435-1223, gotovo na istoj udaljenosti kao QSO 2237+0305. Gravitacijska leća, zbog potpuno slučajnog spleta okolnosti, ovdje zauzima takav položaj da su sve četiri slike kvazara smještene gotovo ravnomjerno, tvoreći gotovo pravilan križ. Ovaj izvanredno spektakularan objekt nalazi se u zviježđu Eridani.
I konačno posebna prilika. Astronomi su imali tu sreću da na fotografiji zabilježe kako moćna leća - galaksija u ogromnom skupu u prvom planu - vizualno povećava ne kvazar, već eksploziju supernove. Jedinstvenost ovog događaja je u tome što je supernova, za razliku od kvazara, kratkotrajna pojava. Eksplozija, nazvana Refsdal supernova, dogodila se u dalekoj galaksiji prije više od 9 milijardi godina.
Nešto kasnije, Einsteinovom križu, koji je ojačao i umnožio prastaru zvjezdanu eksploziju, malo dalje, dodana je još jedna peta slika, zakašnjela zbog posebnosti strukture leće i, usput rečeno, predviđenaunaprijed.
Na slici ispod možete vidjeti "portret" supernove Refsdal, pomnožen s gravitacijom.
Znanstveni značaj fenomena
Naravno, fenomen poput Einsteinovog križa ne igra samo estetsku ulogu. Postojanje objekata ove vrste nužna je posljedica opće teorije relativnosti, a njihovo izravno promatranje jedna je od najočitijih potvrda njezine valjanosti.
Zajedno s drugim efektima gravitacijskog leća, oni privlače veliku pozornost znanstvenika. Einsteinovi križevi i prstenovi omogućuju proučavanje ne samo tako udaljenih izvora svjetlosti koji se ne bi mogli vidjeti u nedostatku leća, već i strukture samih leća - na primjer, raspodjelu tamne tvari u jatama galaksija.
Proučavanje neravnomjerno naslaganih lećenih slika kvazara (uključujući one u obliku križa) također može pomoći u preciziranju drugih važnih kozmoloških parametara, kao što je Hubbleova konstanta. Ove Einsteinove prstenove i križeve nepravilnog oblika formiraju zrake koje su u različitim vremenima prešle različite udaljenosti. Stoga, usporedba njihove geometrije s fluktuacijama svjetline omogućuje postizanje velike točnosti u određivanju Hubble konstante, a time i dinamike Svemira.
Jednom riječju, nevjerojatne pojave koje stvaraju gravitacijske leće ne samo da su ugodne oku, već imaju i ozbiljnu ulogu u modernim svemirskim znanostima.
