Mi a gravitációs lencsézés?
Ha a gravitáció a végletekig fokozódik, érdekes vizuális effektusokat hozhat létre, amelyek megfigyelésére a Hubble jól alkalmas. Einstein általános relativitáselmélete leírja, hogy a tömegkoncentrációk hogyan torzítják a körülöttük lévő teret. Gravitációs lencse akkor keletkezhet, ha egy hatalmas anyagmennyiség, például egy galaxishalmaz, olyan gravitációs mezőt hoz létre, amely eltorzítja és felnagyítja a mögötte lévő, de ugyanabban a látóirányban lévő távoli galaxisok fényét. A hatás olyan, mintha egy óriási nagyítón keresztül néznénk. Ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy tanulmányozzák a korai galaxisok részleteit, amelyek túl messze vannak ahhoz, hogy a jelenlegi technológiával és távcsövekkel láthatóak legyenek.
Kisebb objektumok, például egyes csillagok, szintén gravitációs lencseként viselkedhetnek, amikor távolabbi csillagok előtt haladnak el. Néhány napra vagy hétre a távolabbi csillag fénye átmenetileg fényesebbnek tűnik, mert a közelebbi objektum gravitációja felnagyítja. Ezt a hatást gravitációs mikrolencsézésnek nevezik.
A gravitációs lencsézés legegyszerűbb típusa akkor következik be, amikor a középpontban egyetlen anyagkoncentráció van, például egy galaxis sűrű magja. Egy távoli galaxis fénye átterelődik e mag körül, gyakran többszörös képet alkotva a háttérgalaxisról. Ha a lencsézés megközelíti a tökéletes szimmetriát, akkor egy teljes vagy majdnem teljes fénykör keletkezik, amelyet Einstein-gyűrűnek nevezünk. A Hubble-megfigyelések segítségével jelentősen megnőtt a csillagászok által ismert Einstein-gyűrűk száma.
A masszív galaxishalmazok megfigyelései során bonyolultabb gravitációs lencsézés jön létre. Bár az anyag eloszlásának egy galaxishalmazban általában van egy középpontja, az sosem körszimmetrikus, és jelentősen göcsörtös lehet. A háttérgalaxisokat a halmaz lencsézi, és képeik gyakran rövid, vékony “lencsézett ívek” formájában jelennek meg a halmaz peremén.
Ezek a lencsézett képek a galaxishalmazon belüli anyageloszlás szondáiként is működnek. Az eredmények arra utalnak, hogy a galaxishalmazban lévő anyag nagy része nem a látható galaxisokban vagy a körülöttük lévő forró gázban van, és nem bocsát ki fényt, ezért sötét anyagnak nevezik. A lencseképek eloszlása az összes anyag eloszlását tükrözi, mind a látható, mind a sötét anyagét. A Hubble gravitációs lencseképek segítségével térképeket készítettek a galaxishalmazokban lévő sötét anyagról.
A galaxishalmazban lévő anyag térképe viszont segít a gravitációs lencseképek jobb megértésében és elemzésében. Az anyageloszlás modellje segíthet azonosítani ugyanannak a galaxisnak a többszörös képét, vagy megjósolni, hogy a legtávolabbi galaxisok valószínűleg hol jelennek meg egy galaxishalmaz képén. A csillagászok a gravitációs lencsék és a halmazok anyageloszlása között dolgoznak, hogy mindkettőt jobban megértsük.
Mivel a nagyon távoli galaxisok nagyon halványak, a gravitációs lencsék mélyebbre kiterjesztik a Hubble látóterét a világegyetemben. A gravitációs lencsézés nemcsak eltorzítja a háttérgalaxis képét, hanem fel is erősítheti annak fényét. Egy lencséző galaxishalmazon keresztül nézve a Hubble halványabb és távolabbi galaxisokat láthat, mint amire egyébként lehetőség lenne. Olyan ez, mintha lenne egy extra lencse, amely akkora, mint a galaxishalmaz. A Frontier Fields projekt több galaxishalmaz vizsgálatát végezte el, megmérte lencsézettségüket és anyageloszlásukat, és azonosította e legtávolabbi galaxisok gyűjteményét.
A keresztek, gyűrűk, ívek és egyebek változatos, lencsézett képei egyszerre érdekesek és tanulságosak. A gravitációs lencsézés a galaxisok és galaxishalmazok anyageloszlását vizsgálja, és lehetővé teszi a távoli világegyetem megfigyelését. A Hubble adatai alapot és útmutatást nyújtanak majd a James Webb űrteleszkóp számára is, amelynek infravörös megfigyelései még messzebbre hatolnak a kozmoszba.
NASA