Gravitaciono sočivo

S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Crna rupa koja prolazi preko Mlečnog puta izobličava njegovu sliku

Gravitaciono sočivo predstavlja materiju koja svojim gravitacionim poljem savija prostor i menja smer svetlosti koja prolazi u blizini. Efekat je analogan efektu sočiva. To je jedno od najznačajnijih predviđanja Ajnštajnove teorije opšte relativnosti je da gravitacija savija svetlost.[1][2] Taj efekat je prvi put demonstriran tokom potpunog pomračenja Sunca 1919. godine, kada je primećeno da su zvezde u blizini Sunca malo pomerene sa svojih uobičajenih položaja - efekat koji je posledica gravitacionog privlačenja Sunca dok je svetlost zvezda prolazila blizu.

Tridesetih godina Ajnštajn je predvideo da bi raspodela mase, koja je poput galaksije, mogla da deluje kao gravitaciono „sočivo“, ne samo savijajući svetlost već i iskrivljujući slike predmeta koji leže izvan izvan nje.[3][4][5][6] Ako se neki objekat nalazi iza masivne galaksije, gledano sa Zemlje, rasejana svetlost može doći do Zemlje duž više od jedne putanje. Delujući poput sočiva koja fokusiraju svetlost duž različitih putanja, gravitacija galaksije može učiniti da objekat deluje rastegnuto ili kao da svetlost dolazi iz više objekata, a ne iz jednog predmeta.[7][8][9][10] Svetlost objekta može se čak proširiti u prsten. Prva gravitaciona sočiva otkrivena su 1979. godine, kada su dva kvazara otkrivena vrlo blizu jedan drugog na nebu i sa sličnim rastojanjima i spektrima. Dva kvazara su zapravo bili isti objekat čija je svetlost gravitacionim uticajem galaksije koja se umešala bila podeljena na dva puta.[11]

Istorija[uredi | uredi izvor]

Henri Kevendiš 1784. (u neobjavljenom rukopisu) i Johan Georg fon Soldner 1801. (objavljeno 1804. godine) istakli su da Njutnova gravitacija predviđa da će se zvezdana svetlost savijati oko masivnog objekta[12] kao što je već pretpostavio Isak Njutn 1704. u svojim Upitima Br. 1 u svojoj knjizi Optika.[13] Istu vrednost kao Soldnerovu izračunao je Ajnštajn 1911. samo na osnovu principa ekvivalencije.[14][15] Međutim, Ajnštajn je primetio 1915. godine, u procesu dovršavanja opšte teorije relativnosti, da je njegov (a samim tim i Soldnerov) rezultat iz 1911. samo polovina tačne vrednosti. Ajnštajn je postao prvi koji je izračunao tačnu vrednost za savijanje svetlosti.[16]

Ovaj efekat prvi put je eksperimentalno istraživao 1919. godine tim britanskih astronoma pod vođstvom Artura Edingtona. Oni su posmatrali pomračenje Sunca u nadi da će videti zvezdu, koja se u to vreme nalazila iza Sunca. Pokazali su da gravitaciono polje Sunca zakrivljuje putanju svetlosti u skladu sa teorijskim predviđanjima Ajnštajnove Opšte teorije relativnosti. Time je bilo eksperimentalno dokazano zakrivljavanje putanje svetlosti u gravitacionom polju.

Međutim, prvo gravitaciono sočivo su tek 1979. godine otkrili Denis Valš, Bob Karsvel i Rajan Vejman koristeći teleskop Kit Pik Nacionalne Observatorije. Oni su primetili dva identična tela koja su ličila na kvazare međusobno udaljene manje od jedne lučne sekunde. To telo je kasnije postalo poznato kao Kvazari blizanci (Twin QSO).

Opis[uredi | uredi izvor]

U gravitacionom polju koje potiče iz objekta mase svetlost skreće pod uglom određenim formulom:

, gde predstavlja univerzalnu gravitacionu konstantu, normalno rastojanje između težišta tela i pravca svetlosti, na koje gravitaciono polje deluje, dok je brzina svetlosti u vakuumu. Prema uglu skretanja izobličenja su poedeljena u tri grupe:

  1. veoma jaka izobličenja - javljaju se u prisustbu veoma masivnog tela (crne rupe ili galaksije), a kada su uslovi povoljni mogu se javiti tzv. Ajnštajnovi prstenovi i krstovi.
  2. slaba izobličenja - teško su vidljiva. Najčešće nastaju usled prisustva tamne materije u međugalaktičnom prostoru.
  3. Mikroizobličenja - teško se dektetuju, a ugao skretanja manji je od jedne lučne sekunde.

Galerija[uredi | uredi izvor]

  • Ugao skretanja svetlosti u zavisnosti od normalnog rastojanja težišta tela i pravca svetlosti
    Ugao skretanja svetlosti u zavisnosti od normalnog rastojanja težišta tela i pravca svetlosti
  • Pomračenje Sunca 1919. godine
    Pomračenje Sunca 1919. godine
  • Ajnštajnov krst
    Ajnštajnov krst
  • Primer slabog gravitacionog sočiva nastalo usled gravitacionog delovanja tamne materije
    Primer slabog gravitacionog sočiva nastalo usled gravitacionog delovanja tamne materije
  • Ajnštajnov prsten
    Ajnštajnov prsten

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Drakeford, Jason; Corum, Jonathan; Overbye, Dennis (5. 3. 2015). „Einstein's Telescope - video (02:32)”. New York Times. Pristupljeno 27. 12. 2015. 
  2. ^ Overbye, Dennis (5. 3. 2015). „Astronomers Observe Supernova and Find They're Watching Reruns”. New York Times. Pristupljeno 5. 3. 2015. 
  3. ^ Tilman Sauer (2008). „Nova Geminorum 1912 and the Origin of the Idea of Gravitational Lensing”. Archive for History of Exact Sciences. 62 (1): 1—22. Bibcode:2008AHES...62....1S. S2CID 17384823. arXiv:0704.0963 Slobodan pristup. doi:10.1007/s00407-007-0008-4. 
  4. ^ Turner, Christina (14. 2. 2006). „The Early History of Gravitational Lensing” (PDF). Arhivirano iz originala (PDF) 25. 7. 2008. g. 
  5. ^ Bičák, Jiří; Ledvinka, Tomáš (2014). General Relativity, Cosmology and Astrophysics: Perspectives 100 years after Einstein's stay in Prague (illustrated izd.). Springer. str. 49—50. ISBN 9783319063492. 
  6. ^ „A brief history of gravitational lensing — Einstein Online”. www.einstein-online.info. Arhivirano iz originala 2016-07-01. g. Pristupljeno 2016-06-29. 
  7. ^ Bernard F. Schutz (1985). A First Course in General Relativity (illustrated, herdruk izd.). Cambridge University Press. str. 295. ISBN 978-0-521-27703-7. 
  8. ^ Wolfgang Rindler (2006). Relativity: Special, General, and Cosmological (2nd izd.). OUP Oxford. str. 21. ISBN 978-0-19-152433-2.  Extract of page 21
  9. ^ Gabor Kunstatter; Jeffrey G Williams; D E Vincent (1992). General Relativity And Relativistic Astrophysics - Proceedings Of The 4th Canadian Conference. World Scientific. str. 100. ISBN 978-981-4554-87-9.  Extract of page 100
  10. ^ Pekka Teerikorpi; Mauri Valtonen; K. Lehto; Harry Lehto; Gene Byrd; Arthur Chernin (2008). The Evolving Universe and the Origin of Life: The Search for Our Cosmic Roots (illustrated izd.). Springer Science & Business Media. str. 165. ISBN 978-0-387-09534-9.  Extract of page 165
  11. ^ „Gravitational lens | astronomy”. Encyclopedia Britannica (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2021-05-29. 
  12. ^ Soldner, J. G. V. (1804). „On the deflection of a light ray from its rectilinear motion, by the attraction of a celestial body at which it nearly passes by”. Berliner Astronomisches Jahrbuch: 161—172. 
  13. ^ Newton, Isaac (1998). Opticks: or, a treatise of the reflexions, refractions, inflexions and colours of light. Also two treatises of the species and magnitude of curvilinear figures. Commentary by Nicholas Humez (Octavo izd.). Palo Alto, Calif.: Octavo. ISBN 978-1-891788-04-8.  (Opticks was originally published in 1704).
  14. ^ Schneider, Peter; Ehlers, Jürgen; Falco, Emilio E. (1992). Gravitational Lenses. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Press. ISBN 978-3-540-97070-5. 
  15. ^ Melia, Fulvio (2007). The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press. str. 255–256. ISBN 978-0-691-13129-0. 
  16. ^ Will, C.M. (2006). „The Confrontation between General Relativity and Experiment”. Living Reviews in Relativity. 9 (1): 39. Bibcode:2006LRR.....9....3W. PMC 5256066 Slobodan pristup. PMID 28179873. arXiv:gr-qc/0510072 Slobodan pristup. doi:10.12942/lrr-2006-3. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Gravitaciono sočivo na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Гравитационо_сочиво&oldid=27569593”