重力レンズ効果 – ウィキペディア

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重力レンズ効果のシミュレーション

アインシュタインクロス：地球から見たクエーサーQSO 2237+0305は、重力レンズとして機能する約4億光年の銀河の核心の後ろにあります。重力レンズは、中央に銀河のコアがある十字架の形で4つの同様の明るい画像を作成します。

いつ 重力レンズ効果 光の気晴らしは、大衆によって天文学で言及されています。この名前は、類推から光学レンズと作用電力重力にかき混ぜます。

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基本的に、星、銀河、別の天文オブジェクトなどの遠くのソースの光は、視聴者の前のオブジェクトによって作られています GravitationSlinse 、 影響を受け。

重力レンズによって気を散らされる光線は、質量に気を散らされ、質量に近づくほど、気を散らす質量に近づきます。重力レンズは、オブジェクトとオブザーバーの間の軸上の気を散らす質量を超えて走る光を集中させます。ただし、オブジェクト上の異なる間隔で、軸は異なる距離で異なる光線で切断されます。その結果、描写される光学系の意味での重力レンズは いいえ 本当の画像を作成します。代わりに生成される光分布は苛性です。 [初め]

光源の位置が空にシフトされるように、重力レンズの重力場の光を広げる方向。あなたの写真は、強化、歪曲、または再現されることもあります。奇数の定理の後、奇妙な数の写真が常に発生します。ただし、一部の画像は非常に弱くなる可能性があるため、直線数のみを観察できます。

関係するオブジェクトの質量と形状（質量分布）と互いにその位置に応じて、壮大に歪んだ複数の画像から明るさのわずかな変化のみまで、効果は異なる場合があります。重力レンズ効果の特殊なケースは宇宙せん断です。

アイザック・ニュートンはすでに1704年に有名なもので疑われています クエリ 彼の作品の第1位は、重力の軽い湿気を抑えています。 [2] これの最初の定量的考慮事項は1800年頃でしたが、1915/16年にアルバートアインシュタインによって、彼の一般的な相対性理論で最初に正しく説明されました。しかし、1919年の太陽の最初の観察といくつかの理論的研究によると、観察技術の改善により、さらなる重力レンズの観察は発生しました。 [3] [4] それ以来、重力レンズ効果は、天文学を観察する多様な領域と、宇宙論などの他の分野のツールに発展してきました。

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公共の感覚を引き起こし、この理論を有名にした相対性理論（ART）の最初の標的実験レビューは、1919年に行われました。 [5] それは、電磁放射と同様に、光が重力場で気を散らすように、光の予測をチェックしました。 1919年5月29日の日食は、この効果がここで最も強くなるはずなので、太陽ディスクの近くの星の位置の明らかな変化を測定するために悪用されました。地面に向かう途中で太陽のディスクの端をストリップする星光を1.75アーチ秒で偏向させるというアインシュタインの理論の予測は、この元の測定で20％の偏差が確認されました。

クラシック、d。 H.ニュートンの重力理論の助けを借りて、または相対性理論の特別な理論を使用して、時間の座標は変化ではなく、時間の座標のみが変化するため、効果は半分だけ大きくなります。ニュートンの重力理論から0.83シート秒の迂回は、1801年3月にヨハン・ジョージ・フォン・セルナーによってすでに計算されました。 [6]

後に同様の測定値が改善された機器で行われました。 1960年代には、クエーサーの位置が測定され、1.5％の精度が達成されましたが、VLBI（非常に長いベースライン干渉測定）での同様の測定値は、後に精度を0.2％に増加させました。 100,000の星の位置は、ESA衛星ヒッパルコスによっても測定され、種の予測を0.1％に正確に確認できます。 2013年12月19日に開始されたESAスペースプローブガイアは、10億人以上の星の位置を測定し、部屋の湾曲をさらに正確に決定することです。

原理 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

重力レンズ – 原理プレゼンテーション

左：真空中の光線の除去束、右：ブラックホールから狂った光線（アニメーション）

異なる方向に非常に大きな質量操縦電磁波を持つオブジェクト。したがって、バックグラウンドプロパティの画像はシフトされ、歪められ、場合によっては増殖されます。

マイクロリン効果（ マイクロレンズ ）。ここでは、気晴らしは非常にわずかであるため、空間的シフトとして登録されていませんが、明るさの一時的な増加として顕著です。

いずれにせよ、効果は、アルバート・アインシュタインによって記述された空間の曲率に基づいて、その一般的な相対性理論において、質量を含むオブジェクトまたはエネルギーによる時空への重力の影響としてです。

星の総日食により、この効果は星で検出できます。星では、太陽の視野の方向に非常に近く、それ以外の場合は上手です。これらの星の位置は、太陽からわずかに移動するように見えます。 1919年のアーサーエディントンによる対応する観察は、一般相対性理論の最初の実験的確認を提供しました。アインシュタインはそれが可能であると考えましたが、適切な条件では、同じオブジェクトの複数の画像が知覚できる可能性はほとんどありません。しかし、彼は星をこの効果の引き金と考えただけでした。 1937年、フリッツ・ズウィッキーは、銀河が重力レンズとして持つことができる影響を調べました。 Yuは1963年に認められました。 G. Klimov、S。Love、Sjur Refsdalは、その場合、この効果の理想的な光源を表していることを独立しています。

強い重力レンズ効果 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

遠い銀河は地区のセクションとして表示されます、ここはアベル2218

通常の、すなわち天文学的な意味で重力レンズを維持するには、通常、ブラックホール、銀河、銀河クラスターなどの天文オブジェクトの非常に集中的な重力場が必要です。これらの場合、重力レンズの後ろに横たわっている光源がシフトしているように見えるだけでなく、観察者がいくつかの画像を見る可能性があります。最初のこのような「強い重力レンズ」は、1979年に発見されました。「ツインクエーサー」Q0957+561です。よく知られている例は、1985年に発見されたペガサス星座のアインシュタインクロス、同じオブジェクトの4倍のイラストです。特定の状況では、重力レンズの背後にあるオブジェクトは、アインシュタインリングの形の閉じたラインとして表示されます。

最初の重力レンズは、単一の銀河で構成されていませんが、銀河の山（Abell 370）であり、1987年にGenevieve Soucail、Yannick Mellierなど、米国のToulouse、VahéPetrosianand Roger Lyndsの他の人によって認識されました。

弱い重力レンズ効果 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

弱い歪みがある場合 – 弱いまたは遠い重力場のために – 重力レンズの背後にあるオブジェクトの実際の形式は不明であるため、重力レンズの効果は直接明白ではありません。この場合、背景に存在する多くの銀河の形と方向を調べることにより、統計的方法によって重力場の決定が依然として可能です。背景の銀河の向きは、重力レンズなしでランダムになると想定されています。重力レンズを使用すると、背景のせん断が得られるため、銀河は強い重力場を持つ領域の周りのリングに沿ってより頻繁に現れます。質量分布はこれから決定でき、レンズ効果を引き起こします。 [7]

この効果は小さいため、十分な統計的有意性について多数の銀河を調べなければなりません。さらに、多くの可能な系統的エラーを考慮する必要があります。これには、銀河の固有の形態、使用されるカメラのポイントスプレッダー関数、望遠鏡のイメージングエラー、そしておそらく地球の大気の空調が含まれ、画像の歪みにもつながる可能性があります。

マイクロリン効果 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

主な記事：マイクロリン効果

アインシュタイン（上記参照）の想定とは異なり、単一の星が背景特性の放射に及ぼす影響も観察できます。単一の星がその背後にあるはるかに弱いオブジェクトの光をバンドルしたため、一連のマッハスが実証されています（したがって（短時間）。この効果では、余分な胞子惑星も検出できます。

重力レンズ（地上の観測者の観点から）が背景プロパティの光をバンドルする場合、その見た目が低いために登録できないオブジェクトを調べることができます。これにより、銀河を遠く離れて観察することが可能になり、宇宙の発達の非常に初期の時代になります。

さらに、画像レベルでの放射線の分布は、重力レンズの特性（質量分布）を調べる可能性を提供します。総質量は、暗黒物質の割合に関する仮定に頼ることなく直接得られます。

重力レンズ画像の統計的評価は、宇宙定数や宇宙全体の材料密度などのパラメーターを制限するために使用できます。 Sjur Refsdalが1964年にすでに予測したように、ハッブル定数は重力レンズを使用してより詳細に決定することもできます。このように、チューリッヒ大学と米国の研究者は、135億年に非常に正確に宇宙の年齢を決定しました。

重力レンズ効果も戻ってきます。 パノラマ調査望遠鏡と迅速な対応システム （Pan-Starrs/Hawaii）2010年に発見された日本の天文学者によって発見されたオブジェクト PS1-10AFX HyperNovaが90億年前に爆発したが、それはIAのタイプの超新星に似ていたが、それにはあまりにも明るすぎたように見えた。 2013年の2013年の前景で気づいた2013年の弱く輝く銀河が、以前に正確に後ろに概説されていたときに、爆発中に放出された光がこの銀河の重力レンズによって束ねられ、スーパーノバが拡大するガラス効果なしで30回地獄に現れたことが明らかになりました。これらの観察のため、天文学者は今、そのようなオブジェクトが将来発見されると想定しています。なぜなら、アースへの超新星放射の経路上の距離が増加すると、重力レンズ効果が発生する可能性があるからです。 [8]

極端な場合、銀河の重力は極端な拡大を引き起こす可能性があります。たとえば、最も遠いスターMACS J1149レンズスター1は、90億光年（2018年現在）で発見できました。 [9] [十]

太陽重量レンズの使用は、1970年代に議論されました。これは、太陽から550 AEの距離に宇宙望遠鏡を配置するときに可能です。 1億倍の倍率があり、理論的には脱惑星に最大25 kmの構造を溶解できます。 [4] そのような望遠鏡の実装に関する提案が行われました。 B.サンセールをドライブします。 [11] [12番目]

  • ピーター・シュナイダー、ユルゲン・エーラーズ、エミリオ・E・ファルコ： 重力レンズ。 Springer、Berlin 1999、ISBN 3-540-66506-4。
  • ヨアヒム・ワンブスガン： 重力レンズ – 天体物理学の普遍的なツール 。の： 自然科学 /物理学の実践 。 いいえ。 49 、2000、 S. 28–34 。
  • フレデリッククールビンU.に。： 重力レンズ – 天体物理学的ツール。 Springer、Berlin 2002、ISBN 3-540-44355-X。
  • ピーター・シュナイダー、クリス・コチャネク、ヨアヒム・ワンブスガン： 重力レンズ：強く、弱い、微小。 SaaS Fee Advanced Course（33、2003： デビルレット ）、Georges Meylan、Sociss Society for Astrophysics and Astronomy（ed。）。改訂版。スプリンガー、ベルリン/ハイデルベルク/ニューヨーク2006、ISBN 3-540-3030-X。
  • Tommaso Treu、Philip J. Marshall、Douglas Clowe： リソースレター：重力レンズ。 arxiv： 1206.0791 （重力レンズの主題に関する専門家および一般的な文献の概要）
  1. ↑ クリス・キッチン： explanets：エイリアンの世界を見つけ、探求し、理解する。 Springer、2012、ISBN 978-1-4614-0643-3、付録IV、S。255ff。
  2. ↑ アイザック・ニュートン： Opticks：または、反射、屈折、屈折、光の色の論文。また、曲線図の種と大きさの2つの論文 。オクタボ、パロアルト、カリフォルニア1998、ISBN 1-891788-04-3（英語、ニコラスヒュームによるコメント。 オプティックス もともと1704年に公開されました）。
  3. ↑ アルバート・アインシュタイン： 重力場での光の逸脱による星のレンズのような作用。 の： 化学。 Vol。84、No。 2188、1936年12月4日、pp。506–507（ infn.it [PDF; 393 kb]）;
    シドニー親愛なる： 重力レンズ。 の： 物理的なレビュー。 Vol。 133、Issue 3b、1964、S。835–844、bibcode： 1964phrv..133..835l 。
  4. ↑ a b V. R. Eshleman： 太陽の重力レンズ – 星間距離にわたる観察と通信の可能性。 の： 化学。 Vol。 205、14。1979年9月、S。1133–1135、bibcode： 1979sci … 205.1133e 。
  5. ↑ フランク・W・ダイソン、アーサー・スタンリー・エディントン、C。デビッドソン： 1919年5月29日の日食で行われた観察からの太陽の重力場による光のたわみの決定。 の： 王立協会の哲学的取引。 220A、1920、S。291–333、 2：10.1098/rsta.1920.0009 （英語; royalsocietypublishing.org [PDF; 7.9 MB]）。
  6. ↑ ヨハン・ジョージ・フォン・ソルダー： 彼が通り過ぎる世界の身体の魅力を通して、その単純な動きからの光ビームの気晴らしについて 。の： ベルリン天文学年鑑 。 1804、 S. 161–172 （ 全文とスキャン – wikisource）。
  7. ↑ ピーター・シュナイダー： 重力レンズ：弱いレンズ効果。 （オンラインで利用できなくなりました。）： Astro.uni-bonn.de。 2001年4月20日、アーカイブ オリジナル 午前 2016年3月2日 ; 2013年8月22日に取得 。
  8. ↑ マンフレッド・リンディンガー： 奇妙な星の爆発が許可されているよりも明るい。 オブジェクト「PS1-10AFX」は、最初は巨大な星の爆発として現れました。研究者は、宇宙の虫眼鏡を通して想定されるハイパーノバを見て、光学的な欺ceptionに屈したことがわかりました。の： フランクフルター・アールゲミーヌ・ジタン。 25. 2014年4月、 2017年7月25日に取得 。
  9. ↑ パトリックL.ケリー： 銀河クラスターレンズによるレッドシフト1.5での個々の星の極端な拡大 。の： 自然天文学 。 2年目、 いいえ。 4 、2。2018年4月、 S. 334–342 、doi： 10.1038/s41550-018-0430-3 、arxiv： 1706.10279 、bibcode： 2018natas … 2..334k 。
  10. ↑ アンジェンキンス、レイヴィラード、パトリックケリー： ハッブルは、これまでに見られた最も遠い星を明らかにします。 の： NASA。 2. 2018年4月、 2018年4月2日にアクセス 。 テンプレート：Web/一時を引用します
  11. ↑ Claudio Maccone、Gregory L. Matloff： Setisail：SetiとAstrophysicsのために太陽の重力レンズを活用するための550 Auへの宇宙ミッション 。の： 英国惑星間協会のジャーナル 。 バンド 47 、 いいえ。 初め 、1994年1月、 S. 3–4 、bibcode： 1994jbis … 47 …. 3m 。
  12. ↑ ロウラホール： エクソポーションの直接マルチキクセルイメージングと分光法。 In、6。2020年4月、 2022年1月22日にアクセス （英語）。
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