عدسی گرانشی

این نوشتار خرد توسط مؤلف آن تکمیل می‌شود . لطفا شکیبا باشید .

همان طور که مسير نور بر اثر عبور ازعدسی منحرف مي شود، هنگام عبور از کنار جرم هم منحرف مي شود. پس مي توانيم از ستاره ها، کهکشان ها و خوشه هاي کهکشاني به عنوان عدسي استفاده کنيم. نام اين نوع عدسي ها را گذاشته اند عدسي گرانشي. پس از شکل گيرينسبيت عام، انحراف نور در کنار اجرام مطالعه شد. پيش تر از آن هم، اين انحراف با استفاده از گرانش نيوتوني محاسبه شده بود. در گرانش نيوتونی مي توان نور را نيز مانند ذره ای جرم دار در نظر گرفت و مسير اين ذره را در کنار جرمی ديگر به دست آورد. مسير نور مانند مسير هر ذره ي جرم داري، هنگام عبور از کنار جرمی ديگر (مانند خورشيد) منحرف مي شود. نسبيت عام، اين انحراف را با رهيافتی ديگر به دست مي دهد (البته مقدار نسبيتی انحراف دو برابر مقدار نيوتونی آن است).

نخستين بار، اخترفيزيکدانی انگليسي به نامادينگتون اين انحراف نور را اندازه گيری کرد.

اودرخورشيدگرفتگي سال 1919،1298 هنگام گرفت کامل و تاريک شدن خورشيد، تصويرهايي ازستاره های زمينه و پيرامون خورشيد گرفت. به اين ترتيب مکان ستاره هاي پيرامون خورشيد را نسبت به ستاره هاي ديگر آسمان به دست آورد. نسبيت عام پيش بيني مي کند که نور ستاره بر اثر عبور از کنار خورشيد منحرف مي شود و اين باعث جابه جايي مکان تصوير ستاره در آسمان خواهد بود. او براي به دست آوردن اين انحراف، چند ماه بعد، زماني که فاصله ي زاويه اي خورشيد با آن ستاره زياد بود بار ديگر تصويري از آن ناحيه از آسمان گرفت. با مقايسه ي اين دو تصوير، ميزان جابه جايي ستاره ها را به دست آورد و اين مقدار، به تقريب، همان مقدار پيش بيني شده در نسبيت عام بود.

اين پديده ی ساده ی انحراف نور، بعدها در نجوم و کيهان شناسی رصدی، مهم شد.

چگونگی کار با عدسی های گرانشی

حالا مي توانيم مسايل متنوع اپتيک را در اين جا هم برسي کنيم: بزرگ نمايي تصوير، چند تصويري، حلقه اي شدن تصوير، سوختيک ها (Caustics) و ... . يعني مي توانيم از خوشه اي کهکشانی، مانند تلسکوپ براي رصد کهکشان هاي دوردست استفاده کنيم. اين عدسی پر جرم مي تواند نور کهکشان هاي کم سو در دوردست را تقويت کند و به اين ترتيب ما آن کهکشان را رصد کنيم. کاري که در شرايط ايده آل، بهتر از تلسکوپ هاي فضايی هم انجام می شود. يا اين که مي توانيم با استفاده از چند تصويري شدن يا تغيير شکل تصوير و کماني شدن تصوير، جرم عدسي را محاسبه کنيم. يعني از روشي غير مستقيم، جرم خوشه اي کهکشاني را تخمين بزنيم. امروزه اين روش يکي از روش هاي اندازه گيري جرم خوشه هاي کهکشانی است. چون جرم ماده باعث انحراف نور مي شود (چه ماده ي روشن باشد و چه ماده ی تاريک)، با اندازه گيری آثار همگرايي گرانشی در کهکشان های زمينه می توان تخمينی از ميزان و توزيع جرم خوشه ي عدسي به دست آورد.

البته همه ی اين ها در عمل به اين سادگی نيستند. در اين جا هم درست مانند اپتيک هندسی ساده، نياز داريم فاصله ی چشم از ناظر، عدسي از ناظر و عدسی تا چشمه را بدانيم (در هندسه ي غير اقليدسي فاصله ي عدسي تا چشمه لزوماً از روي دو فاصله ي ديگر به دست نمي آيد). همچنين بايد مطمئن شويم که همگرايي رخ داده است. در اين اپتيک کيهاني آنچه ثبت مي کنيم فقط تصويري از آسمان است و بايد با استفاده از شواهدي بدانيم آيا همگرايي رخ داده است يا نه. يعني آثا مثلاً چند تصوير مشابهی که مي بينيم، تصاوير يک چشمه اند يا چند جسم متفاوت اند. نمونه هايي از پديده ي همگرايي گرانشي را در تصویر بالا میبینید .

شکل ، تصاويری از حلقه ها موسوم به حلقه اينشتين را نشان مي دهد. زماني که چشمه، عدسي و ناظر در يک راستا باشند، تصوير همگرا شده اي که ناظر از چشمه مي بيند، حلقه اي به دورعدسي است. جسم پرنور در مرکز هر تصوير، عدسی است و حلقه ي دور آن، تصوير کهکشان زمينه است. نخستين حلقه ي اينشتين در سال 1998/1377 در همکاري بين دانشگاه منچستر و تلسکوپ فضايی هابل کشف شد.