Magnifying the Cosmos: An Introduction to Gravitational Lensing

Typer av gravitationslinser

Gravitationslinser och hur det fungerar. Ljus från ett avlägset föremål passerar ett närmare föremål med en stark gravitationskraft. Ljuset är böjt och förvrängt och det skapar ”bilder” av det mer avlägsna föremålet.

NASA

Nu när astronomer kan observera linser över universum, har de delat in sådana fenomen i två typer: stark linsning och svag linsning. Stark linsning är ganska lätt att förstå — om den kan ses med det mänskliga ögat i en bild (säg från Hubbles rymdteleskop

), då är det starkt. Svag linsing, å andra sidan, kan inte upptäckas med blotta ögat. Astronomer måste använda speciella tekniker för att observera och analysera processen.

På grund av förekomsten av mörk materia, alla avlägsna galaxer är lite svaga linser. Svag linsering används för att detektera mängden mörk materia i en given riktning i rymden. Det är ett otroligt användbart verktyg för astronomer som hjälper dem att förstå fördelningen av mörk materia i kosmos. Stark linsning gör att de också kan se avlägsna galaxer som de var i det avlägsna förflutna, vilket ger dem en god uppfattning om hur förhållandena såg ut för miljarder år sedan. Det förstorar också ljuset från mycket avlägsna objekt, som de tidigaste galaxerna, och ger ofta astronomer en uppfattning om galaxernas aktivitet redan i ungdomen.

En annan typ av lins som kallas ”mikrolensing” orsakas vanligtvis av en stjärna som passerar framför en annan, eller mot ett mer avlägset föremål. Formen på föremålet kanske inte förvrängs, som det är med starkare linser, men ljusets intensitet vacklar. Det säger astronomerna att mikrolinsning troligen var inblandad. Intressant nog kan planeter också vara involverade i mikrolinsning när de passerar mellan oss och deras stjärnor.

Gravitationslinsning sker till alla våglängder av ljus, från radio och infrarött till synligt och ultraviolett, vilket är vettigt, eftersom de alla är en del av det spektrum av elektromagnetisk strålning som badar universum.

Den första gravitationslinsen

Detta är Abell 370, och visar en samling av mer avlägsna objekt som linsas av den kombinerade gravitationskraften från en galaxhop i förgrunden. De avlägsna linsgalaxerna ses förvrängda, medan klustergalaxerna ser ganska normala ut. NASA/STScI
På en kosmisk avståndsskala, Hubbles rymdteleskop
tar regelbundet andra bilder av gravitationslinser. I många av dess åsikter är avlägsna galaxer utsmetade i bågar. Astronomer använder dessa former för att bestämma fördelningen av massan i galaxhoparna som gör linsen eller för att ta reda på deras fördelning av mörk materia. Medan dessa galaxer i allmänhet är för svaga för att vara lätta att se, gör gravitationslinser dem synliga och överför information över miljarder ljusår för astronomer att studera.
Astronomer fortsätter att studera effekterna av linser, särskilt när svarta hål är inblandade. Deras intensiva gravitation linser också ljus, som visas i den här simuleringen med hjälp av en HST-bild av himlen för att demonstrera.