Qual é o efeito conhecido como lente gravitacional? Como funciona? Quais objetos seriam capazes de causar esse efeito?
Respostas:
A lente gravitacional é a curvatura da luz por objetos maciços entre o observador (nós) e uma fonte de luz de fundo. É uma previsão direta da teoria da Relatividade Geral de Einstein, e foi testada e confirmada por Sir Aurther Eddington durante a famosa exlipse solar de 29 de maio de 1919 , onde a posição aparente de uma estrela muito próxima ao sol foi observada em um local diferente. - a posição exata foi prevista com sucesso por GR.
Existem muitas situações que podem dar origem a lentes gravitacionais. Esses regimes são:
Lentes fortes
Lentes fortes são a forma visualmente mais impressionante de lentes gravitacionais e, como o próprio nome sugere, requer um objeto extremamente massivo e um bom alinhamento entre a lente e a fonte. Os aglomerados de galáxias são a causa mais comum de lentes gravitacionais fortes. Arcos parciais, arcos completos ( anéis de Einstein ) e várias imagens são todos fortes recursos de lentes gravitacionais que se pode observar. Alguns dos objetos mais estudados que produzem fortes recursos de lentes gravitacionais são os aglomerados Abell , o mais famoso deles é o Abell 1689 (imagem abaixo).
Recursos fortes de lentes, como arcos e anéis, são normalmente devidos a objetos estendidos (como galáxias de fundo que não fazem parte do próprio cluster) e imagem múltipla (principalmente sistemas de imagem quádrupla) são objetos como quasares de fundo.
Lentes fracas
As lentes gravitacionais fracas ocorrem com muito mais frequência do que as lentes fortes. As lentes podem ser aglomerados (em suas regiões externas), galáxias individuais ou até mesmo estruturas em grande escala no universo. Lentes fracas não são um efeito perceptível aos olhos, pelo contrário, devem ser feitas estatisticamente. As elipticidades de um campo de galáxias de fundo são observadas em uma grade e são estatisticamente calculadas em média juntas para criar o sinal de lente fraco. As distorções de forma dessas galáxias de fundo devido às lentes estão na escala percentual. Uma suposição importante é feita, no entanto, e é que as isofotas das galáxias (linhas de luz constante) são elípticas e suas orientações são completamente aleatórias. Com isso, qualquer redeo cisalhamento tangencial produzido é devido às lentes gravitacionais. Na imagem abaixo (do canto superior esquerdo para o canto inferior direito), o quadro superior esquerdo mostra um campo não denso de galáxias circulares e, à direita imediata, mostra o efeito das lentes. A imagem no canto inferior direito adicionou ruído de forma (um campo 'realista' de galáxias de fundo) e, à direita, está como o campo seria lente.
Por fim, os efeitos de distorção de forma de ordem superior, principalmente a Flexão , podem produzir as fontes estendidas da galáxia não apenas para cisalhar, mas para flexionar. Atualmente, isso é algo difícil de medir.
Microlente
Microlentes é um regime de lentes que é mais comum na escala da Via Láctea. Isso pode ocorrer quando as estrelas de fundo passam atrás das estrelas de primeiro plano. O microlente é realmente forte o suficiente para produzir várias imagens da estrela de fundo, mas como as separações são muito pequenas (escala de microssegundos - daí o nome), o que observamos (já que é difícil conseguir uma resolução angular de um microssegundo ) é uma alteração no fluxo à medida que o objeto entra e sai do alinhamento com o objeto maciço intermediário. Curiosamente, o microlente se mostrou útil na detecção de planetas em torno de sistemas de lentes estelares.
A lente gravitacional é o efeito que grandes quantidades de gravidade têm no caminho da luz. Aqui está um exemplo do efeito:
A animação mostra um buraco negro passando na frente de uma galáxia (simulada). Em teoria, qualquer objeto com densidade de massa superficial maior que a densidade crítica de massa superficial seria capaz de produzir tais efeitos semelhantes.
O que está acontecendo é que a luz segue uma linha reta ao longo do tecido do espaço-tempo. Quando um objeto muito grande está no tecido, ele dobra o tecido - como a luz segue uma linha reta no tecido , a linha também é dobrada. Isso significa que a luz entra em uma linha não reta e, portanto, um efeito de lente.
De acordo com este tutorial da NASA , a lente gravitacional é quando a luz emitida por um objeto distante é curvada pelo campo gravitacional de um objeto grande, como uma galáxia, que está entre nós e o objeto distante.
Um diagrama resumindo esse efeito está abaixo:
Fonte: "Descoberta de uma lente gravitacional incomum" (Courbin et al.)
Uma estrela passa na frente da outra da nossa perspectiva. Em vez de apenas bloquear a luz da estrela distante, a luz da estrela distante que anteriormente era direcionada para um lado, o outro lado, acima, abaixo - na verdade, ao redor da outra estrela - agora é dobrada pela influência da gravidade da estrela próxima nos fótons. Como resultado, mais fótons acabam vindo em nossa direção do que antes.
Quais objetos causariam esse efeito? Um objeto enorme passando na frente de uma estrela.