Soczewka grawitacyjna

Soczewka grawitacyjna, materia, która poprzez ugięcie przestrzeni w swoim polu grawitacyjnym zmienia kierunek światła przechodzącego w pobliżu. Efekt jest analogiczny do tego wytwarzanego przez soczewkę.

Jednym z najbardziej niezwykłych przewidywań Einsteinowskiej teorii względności ogólnej jest to, że grawitacja zakrzywia światło. Efekt ten został po raz pierwszy zademonstrowany podczas całkowitego zaćmienia Słońca w 1919 roku, kiedy to zaobserwowano, że pozycje gwiazd w pobliżu Słońca są nieco przesunięte w stosunku do ich zwykłych pozycji – efekt ten wynikał z przyciągania grawitacyjnego Słońca, gdy światło gwiazd przechodziło blisko Słońca. W latach 30. Einstein przewidział, że rozkład masy, taki jak galaktyka, może działać jak grawitacyjna „soczewka”, nie tylko zakrzywiając światło, ale także zniekształcając obrazy obiektów leżących poza grawitującą masą. Jeśli jakiś obiekt znajduje się za masywną galaktyką, widzianą z Ziemi, odchylone światło może dotrzeć do Ziemi więcej niż jedną drogą. Działając jak soczewka skupiająca światło wzdłuż różnych ścieżek, grawitacja galaktyki może sprawić, że obiekt będzie wydawał się rozciągnięty lub jakby światło pochodziło z wielu obiektów, a nie z jednego. Światło obiektu może być nawet rozproszone w postaci pierścienia. Pierwsza soczewka grawitacyjna została odkryta w 1979 roku, kiedy to odkryto dwa kwazary znajdujące się bardzo blisko siebie na niebie, o podobnych odległościach i widmach. Te dwa kwazary były w rzeczywistości tym samym obiektem, którego światło zostało rozdzielone na dwie ścieżki przez grawitacyjne oddziaływanie galaktyki pośredniczącej.

Pierścienie lub wyraźne wielokrotne obrazy obiektu pojawiają się, gdy soczewka jest niezwykle masywna, a takie soczewkowanie nazywa się soczewkowaniem silnym. Jednak często soczewka pośrednicząca jest na tyle silna, że tylko nieznacznie rozciąga obiekt tła; jest to tzw. soczewkowanie słabe. Badając statystyczne właściwości kształtów bardzo odległych galaktyk i kwazarów, astronomowie mogą wykorzystać efekty słabego soczewkowania do badania rozkładu ciemnej materii we wszechświecie.