Czy można zobaczyć, jak grawitacja zakrzywia światło? Da się to zrobić i akurat to jedno z najbardziej spektakularnych zjawisk, jakie udało się zaobserwować we Wszechświecie. W sercu tego wszystkiego tkwi pierścień Einsteina – prawdziwy cud "optyki grawitacyjnej", którego istnienie przewidziano teoretycznie ponad wiek temu, ale zobaczyliśmy go dopiero dzięki potędze nowoczesnych teleskopów.
W 1915 roku Albert Einstein ogłosił ogólną teorię względności, rewolucjonizując nasze rozumienie grawitacji i jej relacji z materią. Cztery lata później, w trakcie całkowitego zaćmienia Słońca, jego przewidywania znalazły silne potwierdzenie: światło odległych gwiazd rzeczywiście ulega zakrzywieniu przez masę Słońca, co powoduje pozorne przesunięcie ich położenia. Ten moment zapoczątkował nową erę w astronomii.
Polecamy na Geekweek: Dostarczą kluczowe dane dla NATO. Polak na czele firmy
Od tamtej pory odkryto, że zjawisko to dotyczy nie tylko gwiazd, ale całych galaktyk. Kiedy światło z odległego źródła natrafia na masywny obiekt na pierwszym planie, np. galaktykę lub gromadę galaktyk, zostaje zakrzywione w jego pobliżu. Efekt ów nazywamy soczewkowaniem grawitacyjnym i jest on uwzględniany przy właściwie wszystkich badaniach astronomicznych.
Wyobraź sobie dwa obiekty w linii prostej: bardzo odległą galaktykę i bliższą galaktykę (która odpowiada za soczewkowanie). Jeśli ich ustawienie względem Ziemi jest niemal idealnie w jednej linii, zakrzywienie światła następuje w sposób symetryczny wokół bliższego obiektu, tworząc jasny, okrągły kształt zwany pierścieniem Einsteina. To niezwykle rzadkie zjawisko. Naukowo jest bezcenne i świadczy o głębokim geniuszu Einsteina.
Jeden z najpiękniejszych takich pierścieni został niedawno uchwycony przez Webba. W centrum kadru znajduje się galaktyka eliptyczna SMACS J0028.2-7537, a wokół niej, kolorowa korona, która rozświetla się niczym pierścień światła pochodzącego z oddalonej o miliardy lat świetlnych galaktyki spiralnej. Ich idealne ustawienie stworzyło niemal geometrycznie perfekcyjny krąg, którego nie powstydziłby się nawet tworzący sztukę nowoczesną artysta.
Soczewkowanie grawitacyjne to dużo, dużo więcej niż tylko zjawisko wizualne. Działa niczym naturalna lupa, wzmacniając światło docierające do naszych instrumentów. To dzięki niemu możemy obserwować galaktyki, które normalnie pozostałyby niewidoczne nawet dla najczulszych detektorów. W praktyce oznacza to możliwość zaglądania w przeszłość wszechświata. Im dalej patrzymy, tym młodszy jest obraz, który widzimy.
W dodatku, badając zakrzywienie światła, możemy wyliczać masę soczewkujących obiektów, w tym masę tzw. ciemnej materii, której nie widać, ale wiadomo, że "jest" (według powszechnego konsensusu). Pierścienie Einsteina mogą być więc nawet... narzędziem badawczym — wynikającym z prawideł fizyki.
Czytaj również: Zapomniana teoria Einsteina może zmienić fizykę
Co ciekawe, to zjawisko jest widoczne jedynie z naszej perspektywy. Gdyby ktoś inny, w innej części wszechświata, spojrzał na te same galaktyki, najprawdopodobniej nie zobaczyłby żadnego pierścienia. W sumie, nasze położenie we Wszechświecie nie jest ani szczególnie wyjątkowe, ani nawet zbliżone do jego centrum, ale potrafimy być uprzywilejowani z zupełnego przypadku. Ogrom kosmosu powoduje, że zawsze znajdą się jakieś obiekty, które pozwolą nam uzyskać ów efekt.
Einstein — co ciekawe — do końca nie wierzył, że ktoś kiedykolwiek ujrzy jego pierścień. A jednak widzimy ich dziesiątki. Prawdziwy geniusz, człowiek pełen pokory i fizyk, którego osiągnięcia trudno będzie nam powtórzyć w przyszłości.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
