Один из лучших инструментов, позволяющих взглянуть на удаленные уголки вселенной, предоставляет астрономам сама природа. Космические увеличительные стекла, которые называют гравитационными линзами, помогают ученым рассмотреть далекие края, о которых они иначе и не подозревали бы.

 

В недавнем исследовании одного из секторов вселенной исследователи насчитали 67 новых гравитационных линз, из чего сделали вывод, что в остальной вселенной таких линз насчитывается почти полмиллиона.

«Гравитационные линзы усиливают сигнал,— говорит Петер Капак, астроном из Калифорнийского технологического института.— Это как второй телескоп перед твоим телескопом. Через него видно то, что обычно неразличимо».

Такие естественные телескопы возникают, когда массивные объекты искажают пространство-время вокруг себя силой своего гравитационного тяготения, заставляя свет, путешествующий сквозь деформированное пространство, искажаться.

Если гравитационная линза находится между нами и удаленным объектом, то мы наблюдаем этот объект искаженным и увеличенным.

В редких случаях, когда гравитационная линза находится на прямой между Землей и удаленным объектом, становится возможным получить «по меньшей мере 10-50 кратное увеличение»,—утверждает Жан-Поль Книб, астроном Астрофизической лаборатории Марселя, Франция, руководящий исследованиями.

Шесть из 67 разнообразных мощных гравитационных линз, обнаруженных недавно Хабблом. Снимки: NASA, ESA, C. Faure (Zentrum für Astronomie, University of Heidelberg) и J.P. Kneib (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille)

Феномен предсказан в 30-х годах прошлого столетия общей теорией относительности Эйнштейна и впервые обнаружен в 1979-м.

67 недавно открытых линз вызваны крупными галактиками, хотя иногда скопления галактик также порождают сильные гравитационные линзы.

Группа астрономов использовала Хаббл, космический телескоп NASA/ESA, в сочетании с последующими наземными наблюдениями, чтобы в мельчайших подробностях запечатлеть участок неба площадью в 1,6 квадратный градус (примерно в девять раз больше, чем занимает полная Луна). Затем исследователи тщательно рассматривали полученные снимки, чтобы выявить характерные для гравитационных линз циркулические искривления.

Сетка из точек представляет находящиеся на заднем плане квазары. Их гравитационно увеличивает располагающаяся перед ними галактика (эффект усилен для наглядности). Изображение: Joerg Colberg, Ryan Scranton, Robert Lupton, SDSS

Помимо более точного представления о количестве гравитационных линз в космосе, открытие дает исследователям возможность изучить распределение темной материи вокруг порождающих линзы галактик.

«Самое главное, что дают нам гравитационные линзы, это возможность изучить распределение массы в индивидуальных галактиках,— говорит Капак.— Значительная часть массы содержится в темной материи. Мы хотим понять, как она распределена».

Анализируя структуры искажений пространства-времени, вызванных гравитационными линзами, ученые надеются лучше понять строение галактик.

«Линзы можно сравнить со стеклянными бусинами,— объясняет Капак.— Если вы посмотрите сквозь стеклянную бусину, то картинка за ней будет искаженной. Разные формы бусин вызывают различные искажения. Форма распределения массы в галактиках по-разному искажает то, что находится за ними».