Gravitationslins

Gravitationslins, materia som genom böjning av rymden i sitt gravitationsfält ändrar riktningen på ljus som passerar i närheten. Effekten är analog med den som produceras av en lins.

En av de mest anmärkningsvärda förutsägelserna i Einsteins allmänna relativitetsteori är att gravitationen böjer ljuset. Denna effekt demonstrerades för första gången under en total solförmörkelse 1919, då positionerna för stjärnor nära solen observerades vara något förskjutna från sina vanliga positioner – en effekt som berodde på dragningskraften från solens gravitation när stjärnornas ljus passerade nära solen. På 1930-talet förutspådde Einstein att en massfördelning, t.ex. en galax, skulle kunna fungera som en gravitationell ”lins”, som inte bara böjde ljuset utan också förvrängde bilderna av objekt som låg utanför den gravitationella massan. Om något objekt ligger bakom en massiv galax, sett från jorden, kan det avböjda ljuset nå jorden på mer än en väg. Eftersom galaxens gravitation fungerar som en lins som fokuserar ljuset längs olika vägar kan galaxens gravitation få objektet att verka utsträckt eller som om ljuset kommer från flera objekt i stället för från ett enda objekt. Objektets ljus kan till och med spridas till en ring. Den första gravitationslinsen upptäcktes 1979, när två kvasarer upptäcktes mycket nära varandra på himlen och med liknande avstånd och spektrum. De två kvasarerna var i själva verket samma objekt vars ljus hade delats upp i två banor av gravitationsinflytandet från en mellanliggande galax.

Ringar eller distinkta multipla bilder av ett objekt uppträder när linsen är extremt massiv, och sådan linsbildning kallas stark linsbildning. Ofta är dock den mellanliggande linsen bara tillräckligt stark för att sträcka ut bakgrundsobjektet något; detta kallas svag linsning. Genom att studera de statistiska egenskaperna hos formerna hos mycket avlägsna galaxer och kvasarer kan astronomer använda effekterna av svag linsning för att studera fördelningen av mörk materia i universum.