Кривые зеркала Вселенной-3

Часть 1

— 19.01.07 18:28 — ФОТО: LAUGHTERGENEALOGY.COM

Завершаем рассказ об одном из методов астрономических исследований и некотором круге явлений, которые он объединяет - о гравитационном линзировании.

ГИГАНТСКИЕ ЛИНЗЫ И ГИГАНТСКИЕ ДУГИ

С увеличением массы линзы возрастают и углы, на которые расщепляются компоненты изображения далеких галактик и квазаров. Если для галактик характерные углы составляют секунды дуги, то для массивных галактических скоплений это уже десятки и сотни секунд. И действительно, в 1986 году сразу две группы - американцы Линд и Петросян и французская группа под руководством Женевьевы Сукай открыли удивительные объекты - гигантские дуги, протяженностью в десятки секунд, образованные за счет линзирования очень далеких галактик на галактических скоплениях. Впрочем, поначалу для объяснения появления этих дуг высказывалось много гипотез, но верной оказалась лишь одна из них, выдвинутая великим польским астрономом Богданом Пачиньским, - гравитационное линзирование. Как это неоднократно случалось во второй половине XX века, Пачиньский оказался прав. Образование гигантских дуг - непосредственное и очевидное свидетельство способности космических линз увеличивать далекие изображения.

Рисунок 1. Действие крупного скопления Abell 2218 на изображения галактик, лежащих далеко на заднем плане. На изображении, полученном Жаном-Полем Книбом с коллегами опять же с помощью Космического телескопа имени Хаббла видны буквально десятки дуг и дужек, образованных гравитационным полем скопления. Многочисленные изображения одной из галактик можно идентифицировать по их одинаковому цвету и характерной полоске пыли, видимой на всех изображениях. Другие дуги появились при линзировании других галактик. Все их объединяет одно: на своем «заднем плане» они оказались рядом с каустикой, образованной гравитационной линзой, и их изображения вытянулись вдоль соответствующей этой каустике критической линии.

Рисунок показывает полученное космическим телескопом имени Хаббла изображение одного из таких скоплений и множество созданных им дуг.

На самом деле, большая часть показанных здесь дуг - это сливающиеся на снимке несколько менее протяженных, но по-прежнему очень вытянутых дужек.

Появляются они потому, что гравитационные линзы, как уже было отмечено - крайне несовершенные приборы с точки зрения нормальной оптики. Растягивая изображение в одном направлении, они совершенно не заботятся о том, чтобы объект был точно так же растянут в другом, дабы не допустить искажений; в перпендикулярном направлении изображение может быть даже сжато в сравнении с оригиналом.

Более того, коэффициент растяжения и его направление определяются всего лишь парой величин. Так что в общем случае на изображении существуют линии, вдоль которых этот самый коэффициент стремится к бесконечности. Такие линии, которые, как правило, представляют собой приблизительные окружности вокруг центра скопления, называются критическими. Именно вдоль них, как правило, и вытягиваются дуги, поскольку сначала в бесконечность обращается коэффициент растяжения вдоль критической линии. При дальнейшем движении к центру скопления такая же метаморфоза может произойти и с коэффициентом растяжения по направлению, перпендикулярному критической линии. В этом случае наблюдаются объекты, вытянутые в радиальном направлении.

У них довольно глупое название - радиальные дуги - и хотя понять, как дуги могут быть радиальными, непросто, термин этот уже прочно закрепился.

Заметим еще в продолжение знакомства с терминологией, что кривые, изображениями которых являются критические линии, называются каустиками. Таким образом, изображения объектов, расположенных вблизи каустик на заднем плане за линзой очень сильно растянуты, а их полный блеск значительно усилен. Примером критической линии является упомянутое выше кольцо Эйнштейна-Хвольсона, а соответствующая ей каустика вместо линии стянута в одну-единственную точку, лежащую строго за линзой.