Γιατί μερικές εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb δείχνουν παραμορφωμένους, επαναλαμβανόμενους γαλαξίες;
Τον Ιούλιο του 2022 κυκλοφόρησε Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) – Το πιο ισχυρό τηλεσκόπιο που έχει βάλει ποτέ η ανθρωπότητα στο διάστημα – Έδωσε την πρώτη της φωτογραφία, μια εικόνα σε βαθύ πεδίο που περιέχει χιλιάδες γαλαξίες, πολλοί από τους οποίους φαίνονται όπως ήταν στο πρώιμο σύμπαν. Αυτό που πολλοί άνθρωποι δεν περίμεναν ήταν πώς θα εξελισσόταν μερικοί από αυτούς τους στριμμένους και περίεργους γαλαξίες.
Οι γαλαξίες του Σαλβαδόρ Νταλί που μοιάζουν με λιωμένη καραμέλα δεν είναι αντιπροσωπευτικοί του πώς μοιάζουν αυτά τα αντικείμενα στο διάστημα. Είναι μια ψευδαίσθηση στις εικόνες JWST. Μια άλλη εκπληκτική πτυχή των εικόνων JWST, όπως π.χ Ένα από το υπερσύμπλεγμα RX J2129, Είναι ότι αρκετοί γαλαξίες εμφανίζονται σε πολλά σημεία της ίδιας εικόνας. Και πάλι, αυτό είναι μια ψευδαίσθηση. Αυτοί οι γαλαξίες στην πραγματικότητα δεν έχουν ακριβώς doppelgängers.
Πώς είναι αυτό δυνατόν? Αυτές οι δύο διακριτές πτυχές των εικόνων JWST είναι το αποτέλεσμα του ίδιου φαινομένου, που ονομάζεται βαρυτικός φακός. Προβλέφθηκε για πρώτη φορά πριν από 100 χρόνια από Albert EinsteinΟ βαρυτικός φακός έχει γίνει ένα σημαντικό εργαλείο για τους αστρονόμους μέσω της εργασίας τουμεγεθυντικός φακός. Αυτοί οι παραμορφωμένοι, επαναλαμβανόμενοι γαλαξίες είναι όλοι παραδείγματα αντικειμένων με βαρυτικό φακό.
Σχετίζεται με: Εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb: 12 εκπληκτικές όψεις του σύμπαντός μας (γκαλερί)
Τι είναι ο βαρυτικός φακός;
(Ανοίγει σε νέα καρτέλα)
Ο βαρυτικός φακός είναι ένα φαινόμενο που προβλέπεται από τη θεωρία του Αϊνστάιν γενική σχετικότηταπου υποδηλώνει ότι βαρύτητα Αναδύεται από την επίδραση των σωμάτων με μάζα στον ιστό του χώρου και του χρόνου, ενώνοντας ως μια ενιαία οντότητα που ονομάζεται χωροχρόνος.
Σκεφτείτε μια ελαστική σανίδα από καουτσούκ με μπάλες διαφορετικής μάζας τοποθετημένες πάνω της. Όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα της μπάλας, τόσο περισσότερο τυλίγεται γύρω από το λαστιχένιο φύλλο. Το ίδιο ισχύει για τα αντικείμενα με μεγάλη μάζα που βρίσκονται στο ύφασμα του χωροχρόνου: όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο περισσότερο το χωροχρονικό αντικείμενο παραμορφώνεται, από πράγματα όπως γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών που προκαλούν σοβαρή παραμόρφωση του χωροχρόνου. Αυτό το εφέ γίνεται πολύ ενδιαφέρον όταν το φως από ένα αντικείμενο φόντου, όπως ένα αστέρι ή ένας γαλαξίας, περνά μέσα από αυτό το στημόνι.
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb παρατηρεί κοσμικούς ιππόκαμπους μέσω βαρυτικού φακού (φωτογραφία)
Το φως ταξιδεύει σε ευθείες γραμμές, ανεξάρτητα από το αν ο χώρος από τον οποίο διέρχεται είναι παραμορφωμένος. Η στρέβλωση του χώρου με μάζα προκαλεί το φως που προέρχεται από μια μακρινή πηγή να «λυγίσει». Ως αποτέλεσμα, όταν χτυπήσει το φως Γηκάνει το αντικείμενο φόντου να φαίνεται ότι βρίσκεται σε διαφορετική θέση στον ουρανό.
Σε ακραίες καταστάσεις παραμόρφωσης, όταν το αντικείμενο μεταξύ της Γης και της πηγής φόντου είναι τεράστιο, το φως παίρνει διαφορετικές διαδρομές γύρω από το αντικείμενο, όλες κυρτές σε διάφορους βαθμούς. Αυτό αλλάζει το μήκος της διαδρομής που παίρνει το φως για να φτάσει σε εμάς σε διάφορους βαθμούς, και επομένως και την ώρα άφιξής του. Αυτό σημαίνει ότι το αντικείμενο του φακού μπορεί να εμφανιστεί σε πολλά σημεία σε μία μόνο έκθεση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μερικά ενδιαφέροντα σχήματα, όπως σταυρούς, ή, στην περίπτωση ενός φακού με τέλεια συμμετρία, ενός δακτυλίου φωτός που ονομάζεται “δακτύλιος του Αϊνστάιν”, που όλα αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες επαναλήψεις του ίδιου αντικειμένου.
(Ανοίγει σε νέα καρτέλα)
Τα σμήνη γαλαξιών έχουν ένα “ακατάστατο” σχήμα, με τα σμήνη να στερούνται κεντρικής κατανομής, επομένως όταν λειτουργούν ως ενδιάμεσα αντικείμενα ή ως αντικείμενα φακού, ο φακός δεν είναι τέλειος, Σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (Ανοίγει σε νέα καρτέλα). Αυτό αναγκάζει το αντικείμενο με το φακό να εμφανίζεται παραμορφωμένο ως τόξα γύρω από το φακοειδές σμήνος γαλαξιών, όπως φαίνεται στην εικόνα βαθιού πεδίου του JWST.
Ωστόσο, αυτά τα φακοειδή αντικείμενα είναι κάτι περισσότερο από μια απλή οπτική περιέργεια. Ο βαρυτικός φακός μπορεί να είναι χρήσιμος στους αστρονόμους με διάφορους τρόπους.
Όχι μόνο ο βαρυτικός φακός παραμορφώνει το φως από ένα αντικείμενο φόντου. Μπορεί πραγματικά να ενισχύσει αυτό το φως, ενισχύοντας έτσι το πολύ αμυδρό φως από εξαιρετικά μακρινά αντικείμενα, όπως πρώιμους γαλαξίες. Ως αποτέλεσμα, ο βαρυτικός φακός είναι ζωτικής σημασίας για τη διερεύνηση του πρώιμου σύμπαντος από το JWST.
Επιπλέον, τα σχέδια που δημιουργούν τα φακοειδή αντικείμενα καθώς περνάει το φως μπορούν να αποκαλύψουν πολλά για αυτό το αντικείμενο, εξηγεί η NASA (Ανοίγει σε νέα καρτέλα). Για παράδειγμα, ο βαρυτικός φακός μπορεί να αποκαλύψει πώς η ύλη κατανέμεται σε σμήνη γαλαξιών και γαλαξίες.
Ακολουθήστε μας στο Twitter @τιτίβισμα (Ανοίγει σε νέα καρτέλα) ή επάνω Facebook (Ανοίγει σε νέα καρτέλα).
Πρόσθετες πηγές
Εξερευνήστε τον βαρυτικό φακό με περισσότερες λεπτομέρειες με αυτά Πηγές από τη NASA (Ανοίγει σε νέα καρτέλα). Το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi δημιούργησε επίσης μια χρήσιμη επίδειξη βίντεο του βαρυτικού φακού Κανάλι Fermilab στο YouTube (Ανοίγει σε νέα καρτέλα).
δείκτης
Κέλλυ, β. (2023, 28 Φεβρουαρίου). Τριπλή όραση. ESA/Webb, NASA και CSA. https://esawebb.org/images/potm2302a/ (Ανοίγει σε νέα καρτέλα)
NASA. (2022, 30 Σεπτεμβρίου). βαρυτικό φακό. Ιστότοπος Hubble. https://hubblesite.org/contents/articles/gravitational-lensing#:~:text (Ανοίγει σε νέα καρτέλα)
“Ερασιτέχνης διοργανωτής. Εξαιρετικά ταπεινός web maven. Ειδικός κοινωνικών μέσων Wannabe. Δημιουργός. Thinker.”