Сильное гравитационное линзирование - Википедия - Strong gravitational lensing

Часть цикла статей о
Гравитационное линзирование
Кольцо Эйнштейна в форме подковы от телескопа Хаббл.JPG
Кольцо Эйнштейна
Формализм
Сильное линзирование
Микролинзирование
Слабое линзирование

Сильное гравитационное линзирование это гравитационное линзирование эффект, достаточно сильный, чтобы произвести несколько изображений, дуги или даже Кольца Эйнштейна. Как правило, сильный эффект линзирования требует, чтобы плотность проецируемой линзы была больше, чем критическая плотность, то есть . Для точечных источников фона будет несколько изображений; для расширенных фоновых выбросов могут быть дуги или кольца. Топологически создание множественных изображений регулируется теорема о нечетных числах.[1]

Сильное линзирование было предсказано Альберт Эйнштейн с общая теория относительности и обнаружено наблюдениями Деннис Уолш, Боб Карсвелл и Рэй Вейманн в 1979 г.[2] Они определили, что Twin Quasar Q0957 + 561A содержит два изображения одного и того же объекта.

Наблюдения

Наиболее сильные гравитационные линзы обнаруживаются крупномасштабными обзоры галактик.

Линзирование галактики

Источник света проходит за гравитационной линзой (точечная масса, расположенная в центре изображения). Водяной круг - это источник, который можно было бы увидеть, если бы не было линзы, белые пятна - это множественные изображения источника.

Линза переднего плана - это галактика. Когда источником фона является квазар или неразрешенный струя, изображения с сильными линзами обычно представляют собой точечные множественные изображения; Когда источником фона является галактика или протяженное струйное излучение, изображения с сильными линзами могут быть дугами или кольцами. По состоянию на 2017 год наблюдалось несколько сотен сильных линз галактика-галактика (g-g).[3] Предстоящий Обсерватория Веры К. Рубин и Евклид ожидается открытие более 100 000 таких объектов.[4]

Кластерное линзирование

Линза переднего плана - это скопление галактик. В этом случае линза обычно достаточно мощная, чтобы производить заметное сильное линзирование (несколько изображений, дуги или кольца) и слабое линзирование эффекты (искажения эллиптичности).

Астрофизические приложения

Профили масс

Поскольку гравитационное линзирование - это эффект, зависящий только от гравитационный потенциал, его можно использовать для ограничения масса модель линз. С ограничениями из нескольких изображений или дуг предлагаемую массовую модель можно оптимизировать, чтобы она соответствовала наблюдаемым. Субгалактические структуры в настоящее время интересуют линзирующих астрономов: центральное распределение масс и ореолы темной материи.[5]

Задержки во времени

Поскольку световые лучи проходят разными путями, создавая несколько изображений, они будут задерживаться локальными потенциалами вдоль световых путей. Разница во времени задержки для разных изображений может быть определена массовой моделью и космологическая модель. Таким образом, с наблюдаемыми временными задержками и моделью ограниченной массы космологическая постоянная вида Постоянная Хаббла можно сделать вывод.[6]

Галерея

  • Система гравитационного линзирования SDSS J0928 + 2031.[7]

  • SDSS J1138 + 2754 принято Хаббла Камера WFC3.[8]

Рекомендации

  1. ^ Mediavilla, Evencio (2016). Астрофизические приложения гравитационного линзирования. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-107-07854-3.
  2. ^ Бернштейн, Г. М .; Тайсон, Дж. А .; Кочанек, С.С. (1993). «Большая дуга в системе гравитационных линз 0957 + 561». Астрономический журнал. 105: 816. Bibcode:1993AJ .... 105..816B. Дои:10.1086/116474. ISSN  0004-6256.
  3. ^ Ван, Линь; Шу, Ипин; Ли, Ран; Чжэн, Чжэн; Вен, Чжунлю; Лю, Гуйлинь (28 марта 2017 г.). "SDSS J1640 + 1932: впечатляющая система сильных линз галактика – квазар". Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества. Издательство Оксфордского университета (ОУП). 468 (3): 3757–3763. arXiv:1703.07495. Bibcode:2017МНРАС.468.3757W. Дои:10.1093 / мнрас / stx733. ISSN  0035-8711.
  4. ^ Коллетт, Томас Э. (2015). «Население галактик-галактик с сильными линзами в предстоящих обзорах оптических изображений». Астрофизический журнал. 811 (1): 20. arXiv:1507.02657. Bibcode:2015ApJ ... 811 ... 20C. Дои:10.1088 / 0004-637X / 811/1/20. ISSN  1538-4357.
  5. ^ Кочанек, С.С. (2006). «Сильное гравитационное линзирование». 33: 91–268. Дои:10.1007/978-3-540-30310-7_2. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  6. ^ Курбин, Фредерик; Миннити, Данте (2002). «Гравитационное линзирование: астрофизический инструмент». 608. Дои:10.1007/3-540-45857-3. ISSN  0075-8450. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  7. ^ «Вглядываясь в прошлое». www.spacetelescope.org. Получено 21 января 2019.
  8. ^ «Потрясающая гравитация». www.spacetelescope.org. Получено 10 сентября 2018.