Гравитационная фокусировка

ГРАВИТАЦИОННАЯ ФОКУСИРОВКА - св-во гравитирующего объекта отклонять проходящий мимо него поток частиц или излучения, собирая поток (фокусируя) и действуя наподобие оптич. или эл.-магн. линзы.

Рис.1. Фокусировка массивным космическим телом С (Солнцем или звездом) набегающего потока частиц.

Рис. 2. Схематическое изображение гравитационной линзы. Массивное тело С, расположенное между источником излучения И и наблюдателем Н, искривляет лучи, и наблюдатель видит два изображения источника: А и Б.

Солнце, двигаясь относительно разреженного межзвёздного газа, фокусирует своим тяготением поток газа, собирая его вдоль луча, направленного в сторону, противоположную движению Солнца (рис. 1). Уплотнение потока газа вдоль луча фокусировки непосредственно наблюдается по его излучению в линии гелия (l = ) с помощью приборов, установленных на космич. аппаратах.

При прохождении света вблизи гравитирующего тела его траектория искривляется, свет притягивается к телу (рис. 2). Для обычных тел угол отклонения a мал (a << 1) и выражается ф-лой , где b - прицельный параметр, - масса тяготеющего тела. Как видно из рис. 2, лучи, вышедшие из светящейся точки И, огибают тело С и достигают наблюдателя Н. Если источник света протяжённый, то наблюдатель увидит два сильно астигматичных изображения объекта. Тело С, к-рое своим тяготением искривляет поток лучей, получило название гравитационной линзы. Если гравитирующая масса линзы С не сосредоточена в центре объекта, а распределена по нек-рому объёму и лучи света могут свободно проходить через эту .массу (такой случай реализуется для большей части объёма галактик или скоплений галактик), то траектории лучей будут более сложными. Как правило, наблюдатель сможет увидеть три изображения светящегося объекта (третий луч может проходить через центральную часть гравитац. линзы, почти не отклоняясь от своего пути).

Уже обнаружено проявление 3-4 гравитац. линз. Напр., открыта пара квазаров QSO 0957+561 А,В, находящихся на угловом расстоянии 5,7" друг от друга, имеющих идентичные спектры с красным смещением z » l,41 и почти одинаковую яркость. Гравитационной линзой в этом случае является галактика (или скопление галактик), находящаяся на пути от квазара к Земле и создающая его двойное изображение.

Рис. 3. Эффект увеличения видимых угловых размеров a источника излучения И с ростом космологического расстояния до наблюдателя H.

Г. ф. света своеобразно проявляется при его распространении в пространстве, заполненном прозрачной тяготеющей материей.

Тяготение материи, находящейся в конусе лучей, искривляет их, как схематически показано на рис. 3. Чем дальше объект, тем большая масса содержится в конусе лучей, тем сильней отклонение. Это приводит к тому, что, начиная с нек-рого расстояния во Вселенной, более далёкий объект имеет уже не меньшие угловые размеры, а большие, чем такой же объект, расположенный ближе.

Лит.: Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звезд, М., 1971; Муханов В. Ф., Двойной квазар QSO 0957 + 561 А, В - гравитационная линза?, "УФН", 1981, т. 133 в. 4 с. 729.

(И.Д. Новиков)