重力レンズとは何ですか?


回答:


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重力レンズとは、観測者(私たち)と背景の光源との間にある巨大な物体による光の曲げです。これは、アインシュタインの一般相対性理論のダイレクト予測され、そして有名な時にサーAurtherエディントンによってテストされ、確認された1919年5月29日の太陽exlipse日に非常に近い星の見かけの位置が観測された、異なる場所-GRによって正確な位置が正常に予測されました。

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重力レンズ効果を引き起こす多くの状況があります。これらの体制は次のとおりです。

強いレンズ

強力なレンズは、重力レンズの最も視覚的に素晴らしい形態であり、その名前が示すように、非常に大きな物体と、レンズと光源の間のかなりの位置合わせが必要です。銀河団は、強い重力レンズ効果の最も一般的な原因です。部分円弧、完全円弧(アインシュタインリング)、および複数の画像はすべて、観測可能な強力な重力レンズ機能です。強力な重力レンズ機能を生成する最も一般的に研究されているオブジェクトのいくつかは、Abellクラスターであり、その中で最も有名なものはAbell 1689です(下の画像)。

アベル1689

アークやリングなどの強力なレンズ機能は、通常、拡張オブジェクト(クラスター自体の一部ではない背景銀河など)によるものであり、複数画像(主に4倍画像システム)は通常、背景クエーサーのようなオブジェクトです。

弱いレンズ

弱い重力レンズ効果は、強いレンズ効果よりもはるかに頻繁に発生します。レンズは、クラスター(外側の領域)、個々の銀河、または宇宙の大規模な構造である場合があります。弱いレンズ効果は目で見ると目立った効果ではなく、統計的に行わなければなりません。背景銀河のフィールドの楕円率はグリッド上で観察され、統計的に平均化されて弱いレンズ効果信号が作成されます。レンズ効果によるこれらの背景銀河の形状の歪みは、パーセント単位です。ただし、1つの重要な仮定が行われます。つまり、銀河の等方線(一定の光の線)は楕円であり、それらの方向は完全にランダムです。それで、どんなネット発生する接線方向のせん断は、重力レンズ効果によるものです。下の画像(左上から右下)では、左上のフレームにレンズのない円形銀河のフィールドが示され、そのすぐ右にレンズ効果が示されています。右下の画像には形状ノイズ(背景銀河の「現実的な」フィールド)が追加されており、その右にはフィールドがどのようにレンズになるかが示されています。

WLフィールド。

最後に、高次の形状歪み効果、特にFlexionは、せん断だけでなく屈曲する拡張銀河ソースを生成できます。これは現在、測定するのが難しいものです。

マイクロレンズ

マイクロレンズは、天の川銀河の規模で最も一般的なレンズのレジームです。これは、背景の星が前景の星の後ろを通過するときに発生します。マイクロレンズは実際には背景の星の複数の画像を生成するのに十分強力ですが、画像の分離は非常に小さいため(マイクロ秒のスケール-したがって名前)、私たちが観察するもの(マイクロ秒の角度分解能は達成するのが難しいため) )は、オブジェクトが中間の大質量オブジェクトとのアライメントに出入りする際のフラックスの変化です。興味深いことに、マイクロレンズは、実際に恒星のレンズシステムの周囲の惑星を検出するのに役立つことが実証されています。

マイクロレンズ惑星


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重力レンズ効果は、大量の重力が光の経路に与える影響です。効果の例を次に示します。

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アニメーションは、銀河の前を通過するブラックホール(シミュレーション)を示しています。理論的には、表面質量密度臨界表面質量密度よりも大きい物体であれば、同様の効果が得られます。

何が起こっているのかというと、光は時空の布地に沿って直線的に進むということです。非常に大きな物体が布地にある場合、布地を曲げます-光は布地の直線に沿っているため、線も曲げられます。これは、光が直線ではなく、レンズ効果になることを意味します。


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このNASAチュートリアルによると、重力レンズ効果とは、遠くの物体から放出された光が、銀河などの大きな物体の重力場によって曲げられ、それが私たちと遠くの物体の間にある場合です。

この効果を要約した図を以下に示します。

重力レンズ

出典:「異常な重力レンズの発見」(Courbin et al。)


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私たちの観点から、ある星は別の星の前を通過します。遠方の星からの光を単にブロックする代わりに、以前は片側、反対側、上、下に向けられていた遠方の星からの光-実際には他の星の周りのすべて-は重力の影響によって曲げられていますフォトンの近くの星から。その結果、以前よりも多くの光子が私たちの道を進んでしまいます。

この効果を引き起こすオブジェクトは何ですか?星の前を通過する巨大な物体。

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