गुरुत्वीय लेंसिंग

द्रव्यमान प्रकाश को वलयों, क्रॉस और चापों में कैसे मोड़ता है, और हमें उसे तौलने देता है जो हम देख नहीं सकते

कदम-दर-कदम

द्रव्यमान प्रकाश को मोड़ता है

सूर्य के लिए मुड़ाव बहुत छोटा है। पूरी आकाशगंगा या आकाशगंगाओं के क्लस्टर के लिए यह दिखने जितना बड़ा है: एक द्रव्यमान असमान लेंस की तरह काम करता है, और उसके पीछे बहुत दूर किसी चीज़ का प्रकाश हम तक एक से अधिक दिशाओं से पहुँच सकता है। यहाँ काला बिंदु लेंस है (चित्रित), और उसके पीछे की आकाशगंगा दो बार दिखती है।

संरेखण

जैसे पीछे की आकाशगंगा लेंस के साथ एक सीध में खिसकती है, उसके दो प्रतिबिंब लेंस के चारों ओर घूमते हैं, खिंचते और चमकते हैं, और एक वलय में जुड़ जाते हैं।

लेंस समीकरण बताता है कि प्रकाश कहाँ से आता दिखता है। जब स्रोत रेखा से थोड़ा हटा होता है, तो दो प्रतिबिंब होते हैं, लेंस के हर तरफ एक, दूर की तरफ एक लंबा चाप और पास में एक छोटा। सीध जितनी करीब होती है, प्रतिबिंब उतने खिंचते हैं और उतने चमकीले होते हैं।

पूर्ण संरेखण पर दोनों प्रतिबिंब एक पूरा वृत्त बन जाते हैं, आइंस्टीन वलय। इसकी त्रिज्या, आइंस्टीन त्रिज्या, लेंस के द्रव्यमान के वर्गमूल के साथ बढ़ती है। आप आज़मा सकते हैं: चित्र को खींचने से पीछे की आकाशगंगा लेंस के आर-पार खिसकती है, और प्रतिबिंब उसके पीछे चलते हैं।

आइंस्टीन क्रॉस

हर प्रतिबिंब अपने आप चमकता और मंद होता है, क्योंकि लेंस आकाशगंगा के अकेले तारे उसके सामने से गुज़रते हैं और उसे फिर से लेंस करते हैं। खगोलविद इस टिमटिमाहट का उपयोग क्वासर की तश्तरी का अध्ययन करने में करते हैं, जो केवल प्रकाश-दिनों चौड़ा क्षेत्र है और जिसे कोई दूरबीन सीधे नहीं देख सकती।

डार्क मैटर को तौलना

क्लोव की टीम ने इसका अध्ययन 2006 में किया। गुलाबी चमक गर्म गैस है, जो एक्स-रे में दिखती है और जिसमें अधिकांश सामान्य पदार्थ है; नीला वह द्रव्यमान है जो लेंसिंग खोजती है। दोनों यहाँ वहीं बनाए गए हैं जहाँ वे मापे गए थे: द्रव्यमान वहाँ नहीं है जहाँ गैस है।

गैस टक्कर से धीमी हो जाती है, जैसे धुएँ के दो बादल होते। द्रव्यमान आकाशगंगाओं के साथ चलता रहा, मानो वह कोई ऐसी चीज़ हो जो अपने आप से होकर गुज़र जाती है। यह इस बात के सबसे अच्छे प्रमाणों में है कि अधिकांश पदार्थ अँधेरा है और मुश्किल से परस्पर क्रिया करता है, और केवल गुरुत्व बदलकर इसे समझाना कठिन है।

समय के पार दिखता एक तारा

2022 में वेल्च की टीम ने एरेन्डेल को एक चाप, सनराइज़ आर्क, में पाया, जिसे एक क्लस्टर ने रेडशिफ्ट 6.2 की एक आकाशगंगा से खींचा है। ठीक उस रेखा पर जहाँ लेंस सबसे प्रबल है, आवर्धन सैकड़ों या हज़ारों तक पहुँचता है, इतना कि उस दूरी पर एक तारा दिखा सके जहाँ अन्यथा कोई तारा नहीं दिख सकता।

लेंसिंग प्रकृति की अपनी दूरबीन है, और जेम्स वेब अंतरिक्ष दूरबीन अपने सबसे गहरे चित्रों के लिए क्लस्टरों का ऐसे ही उपयोग करती है। एरेन्डेल एक तारा है या कुछ तारे, यह अभी भी अध्ययन में है। चित्र जो दिखाता है वह प्रकाश का एक बिंदु है, उस चाप पर बना जहाँ वह पाया गया था।