Gravitaatiolinssi

Gravitaatiolinssi, aine, joka taivuttamalla avaruutta painovoimakentässään muuttaa lähellä kulkevan valon suuntaa. Vaikutus on analoginen linssin tuottaman vaikutuksen kanssa.

Yksi Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian merkittävimmistä ennusteista on, että painovoima taivuttaa valoa. Tämä vaikutus osoitettiin ensimmäisen kerran täydellisen auringonpimennyksen aikana vuonna 1919, jolloin havaittiin, että Auringon lähellä olevien tähtien sijainnit olivat hieman siirtyneet tavanomaisesta sijainnistaan – vaikutus, joka johtui Auringon painovoiman vetovoimasta tähtien valon kulkiessa lähellä Aurinkoa. Einstein ennusti 1930-luvulla, että massajakauma, kuten galaksi, voi toimia gravitaatio-”linssinä”, joka paitsi taivuttaa valoa myös vääristää painovoimaisen massan ulkopuolella sijaitsevien kohteiden kuvia. Jos jokin kohde on massiivisen galaksin takana Maasta katsottuna, taipunut valo voi saavuttaa Maan useampaa kuin yhtä reittiä. Toimimalla kuin linssi, joka keskittää valon eri reittejä pitkin, galaksin painovoima voi saada kohteen näyttämään venytetyltä tai siltä, että valo tulee useista kohteista eikä yhdestä kohteesta. Kohteen valo voi jopa levitä renkaaksi. Ensimmäinen gravitaatiolinssi löydettiin vuonna 1979, kun taivaalta löydettiin kaksi kvasaaria, jotka olivat hyvin lähellä toisiaan ja joilla oli samankaltaiset etäisyydet ja spektrit. Nämä kaksi kvasaaria olivat itse asiassa sama kohde, jonka valo oli jakaantunut kahteen polkuun väliin jäävän galaksin painovoiman vaikutuksesta.

Renkaat tai erilliset monikuvat kohteesta näkyvät, kun linssi on erittäin massiivinen, ja tällaista linssiutumista kutsutaan vahvaksi linssiutumiseksi. Usein väliin jäävä linssi on kuitenkin vain niin voimakas, että se venyttää hieman taustakohdetta; tätä kutsutaan heikoksi linssiutumiseksi. Tutkimalla hyvin kaukaisten galaksien ja kvasaarien muotojen tilastollisia ominaisuuksia tähtitieteilijät voivat käyttää heikon linssiutumisen vaikutuksia tutkiakseen pimeän aineen jakautumista maailmankaikkeudessa.