Ce este Lensing-ul gravitațional?
Când este dusă la extrem, gravitația poate crea unele efecte vizuale interesante pe care Hubble este foarte potrivit să le observe. Teoria generală a relativității a lui Einstein descrie modul în care concentrațiile de masă distorsionează spațiul din jurul lor. O lentilă gravitațională poate apărea atunci când o cantitate uriașă de materie, cum ar fi un roi de galaxii, creează un câmp gravitațional care distorsionează și mărește lumina provenită de la galaxiile îndepărtate care se află în spatele ei, dar în aceeași linie de vedere. Efectul este ca și cum ai privi printr-o lupă uriașă. Acesta permite cercetătorilor să studieze detaliile galaxiilor timpurii prea îndepărtate pentru a putea fi observate cu tehnologia și telescoapele actuale.
Obiectele mai mici, precum stelele individuale, pot acționa, de asemenea, ca lentile gravitaționale atunci când trec prin fața unor stele mai îndepărtate. Pentru câteva zile sau săptămâni, lumina de la steaua mai îndepărtată pare temporar mai strălucitoare, deoarece este amplificată de gravitația obiectului mai apropiat. Acest efect este cunoscut sub numele de microlentilă gravitațională.
Cel mai simplu tip de lentilă gravitațională apare atunci când există o singură concentrație de materie în centru, cum ar fi nucleul dens al unei galaxii. Lumina unei galaxii îndepărtate este redirecționată în jurul acestui nucleu, producând adesea imagini multiple ale galaxiei de fundal. Atunci când lentila se apropie de simetria perfectă, se produce un cerc complet sau aproape complet de lumină, numit inel Einstein. Observațiile Hubble au contribuit la creșterea considerabilă a numărului de inele Einstein cunoscute de astronomi.
Lentilențe gravitaționale mai complexe apar în observațiile unor roiuri masive de galaxii. În timp ce distribuția materiei într-un roi de galaxii are, în general, un centru, aceasta nu este niciodată circular simetrică și poate fi semnificativ denivelată. Galaxiile din fundal sunt lentile de către roi, iar imaginile lor apar adesea ca niște „arcuri lentile” scurte și subțiri în jurul periferiei roiului.
Aceste imagini lentile acționează, de asemenea, ca sonde ale distribuției materiei din clusterul de galaxii. Rezultatele indică faptul că cea mai mare parte a materiei dintr-un roi de galaxii nu se află în galaxiile vizibile sau în gazul fierbinte din jurul lor și nu emite lumină, fiind astfel numită materie întunecată. Distribuția imaginilor lentile reflectă distribuția întregii materii, atât a celei vizibile, cât și a celei întunecate. Imaginile obținute de Hubble din lentilele gravitaționale au fost folosite pentru a crea hărți ale materiei întunecate din roiurile de galaxii.
La rândul său, o hartă a materiei dintr-un roi de galaxii ajută la o mai bună înțelegere și analiză a imaginilor cu lentile gravitaționale. Un model al distribuției materiei poate ajuta la identificarea imaginilor multiple ale aceleiași galaxii sau la prezicerea locului în care este probabil ca cele mai îndepărtate galaxii să apară în imaginea unui roi de galaxii. Astronomii lucrează între lentilele gravitaționale și distribuția materiei din roiuri pentru a ne îmbunătăți înțelegerea ambelor.
Pentru că galaxiile foarte îndepărtate sunt foarte slabe, lentilele gravitaționale extind vederea lui Hubble mai adânc în univers. Lentilele gravitaționale nu numai că distorsionează imaginea unei galaxii de fundal, dar îi pot amplifica lumina. Privind prin intermediul unui roi de galaxii cu lentile, Hubble poate vedea galaxii mai slabe și mai îndepărtate decât ar fi posibil altfel. Este ca și cum ai avea o lentilă suplimentară care are dimensiunea roiului de galaxii. Proiectul Frontier Fields a examinat mai multe roiuri de galaxii, a măsurat distribuția lentilelor și a materiei și a identificat o colecție a acestor galaxii cele mai îndepărtate.
Imaginile diverse, cu lentile, cu cruci, inele, arcuri și altele sunt atât intrigante, cât și informative. Lentila gravitațională sondează distribuția materiei în galaxii și roiuri de galaxii și permite observații ale universului îndepărtat. Datele obținute de Hubble vor oferi, de asemenea, o bază și un ghid pentru telescopul spațial James Webb, ale cărui observații în infraroșu se vor împinge și mai departe în cosmos.
.