За последнее время произошло немало редких астрономических явлений. И действительно – пройдут сотни лет, прежде чем мы снова сможем увидеть Юпитер и Сатурн так близко друг к другу. Однако есть еще более странные и редкие явления, которые можно наблюдать в ночном небе. Правда, чтобы как следует рассмотреть их, вам понадобится доступ к космическому телескопу NASA Hubble. Как и всегда, этот удивительный инструмент предоставляет абсолютно захватывающие снимки далеких галактик, звезд и планет. На снимке перед вами изображено одно из редчайших астрономических явлений – «кольцо Эйнштейна». На самом деле это – далекая галактика, изгибающаяся через скопление галактик. Причина этого феномена – процесс под названием гравитационное линзирование. Если бы космическое тело, например Солнце, было слишком массивным, то воздействие гравитации было бы настолько сильным, что масса звезды могла бы исказить пространственно-временную ткань и позволить свету искривляться.
Кольцо Эйнштенйа в объективе космического телескопа Hublle.
Из-за огненной природы этого явления, в NASA назвали его «расплавленным кольцом».
Что такое «кольца Эйнштейна»?
Общая теория относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна, опубликованная в 1916 году, предсказывала, что массивные объекты, такие как звезды, могут искривлять лучи света, проходящие рядом; гравитационное притяжение различных объектов во Вселенной, в свою очередь, происходит из-за того, что каждый объект искривляет пространство.
Так, изображение кольца Эйнштейна, сделанное весной 2018 года, иллюстрирует изящные эллиптические галактики и впечатляющие спирали, наблюдаемые в различных позициях: ребром к плоскости видимой галактики ил «лицом к лицу», что наблюдатель видит как великолепные спиральные рукава. На фото ниже можно увидеть чудовищное собрание сотен галактик, скованных вместе железной хваткой гравитации. Масса этого скопления достаточно велика, чтобы сильно исказить пространство-время вокруг, создавая странные, петляющие кривые, которые почти окружают центр скопления.
Снимок объекта под названием SDSS J0146-0929 был сделан в апреле 2018 года.
Интересно, что кольца создаются, когда свет от далеких объектов, таких как галактики, проходит мимо чрезвычайно большой массы, как это скопление галактик. На снимке Hubble, опубликованном на официальном сайте NASA, виден свет от галактики, который отклоняется и искажается вокруг массивного промежуточного скопления галактик, а потому вынужден двигаться по различным световым путям к Земле. Вот почему создается впечатление, что галактика находится в нескольких местах одновременно.
Наблюдать множество далеких галактик и кольца Эйнштейна астрономам позволяет процесс под названием «гравитационное линзирование». Чтобы обнаружить их, наблюдатель, гравитационная линза и наблюдаемый объект должны быть расположены на одной прямой. Именно в таком случае центр далекой галактики размывается по краям линзы и образуется светящееся кольцо. Подобные объекты, по мнению NASA, являются лучшими лабораториями для исследования галактик, которые иногда настолько малы и удалены, что увидеть их можно только с помощью гравитационного линзирования.
«Расплавленное кольцо» искривляет пространство и время
В конце декабря 2020 года представители космического агентства NASA заявили, что свет от галактик в центре искривляется по кривой, которую мы видим из-за гравитации скопления галактик, лежащего перед ним. Близкое к точному выравнивание фоновых галактик с центральной эллиптической галактикой скопления, показанной в центре снимка Hubble, исказило и увеличило изображение фоновой галактики в почти идеальное кольцо. Дальнейшие искажения вызваны гравитацией других галактик в скоплении.
Отметим, что для телескопа Hubble, на замену которому готовиться космический телескоп Джеймса Уэбба, наблюдение кольца Эйнштейна или «расплавленного кольца» является огромным успехом. Снимок кольца под названием GAL-CLUS-022058s в очередно раз подтверждает правильность гипотезы Альберта Эйнштейна.
Интересно, что один из лучших примеров колец Эйнштейна астрономы наблюдали в 2007 году. Объект находился вблизи светящейся Красной галактики LRG 3-757. Из-за своей подковообразной формы фотография получила неофициальное название космическая подкова.
Кольцо Эйнтшейна вблизли Красной галактики LRG 3-757 в объективе космического телескопа Hubble
На снимке также отчетливо виден синий свет. Причина, по которой кольца могут казаться синими, все еще обсуждается в научном сообществе, потому что технически уравнение гравитационного линзирования не объясняет этот эффект. Ранее считалось, что синий происходит от голубых звездообразующих галактик. Однако в исследовании, опубликованном в 2011 году, была предложена теория дифракции световых волн в гравитационном поле, генерируемом рассеянием очень низкочастотных скалярных волн в пространстве-времени.
Как певчие птицы пересекают пустыни и моря