Гравитационное линзирование

Гравитационное линзирование — это явление отклонения света в гравитационном поле, которое происходит, когда свет от далёкого источника, такого как звезда или галактика, проходит вблизи массивного объекта, например, другой галактики или чёрной дыры. Этот процесс аналогичен преломлению света в оптической линзе, отсюда и название "гравитационная линза".

Основные аспекты гравитационного линзирования:

• Общая теория относительности: Гравитационное линзирование является прямым следствием общей теории относительности Эйнштейна, которая предсказывает, что массивные объекты искривляют пространство-время вокруг себя, влияя на траекторию проходящего света.

• Эффекты линзирования: В зависимости от расположения источника, линзы и наблюдателя, гравитационное линзирование может проявляться в виде увеличения яркости источника, искажения его формы, создания множественных изображений или даже появления кольцевых структур, известных как "кольца Эйнштейна".

• Использование в астрономии: Гравитационное линзирование используется астрономами для изучения тёмной материи, тёмной энергии, массы галактик и распределения массы во Вселенной. Оно также позволяет наблюдать очень далёкие и тусклые объекты, которые иначе были бы недоступны для прямого наблюдения.

Математическое описание:
Гравитационное линзирование описывается уравнением линзы, которое связывает угловое положение источника ${\theta }_S$, угловое положение изображения ${\theta }_I$, и угловое расстояние Эйнштейна ${\theta }_E$:

Угловое расстояние Эйнштейна зависит от массы линзирующего объекта $M$ и расстояний между источником, линзой и наблюдателем:

где $G$ — гравитационная постоянная, $c$ — скорость света, $D_S$ — расстояние от наблюдателя до источника, $D_L$ — расстояние от наблюдателя до линзы, и $D_{LS}$ — расстояние от линзы до источника.