W listopadzie 1915 roku Albert Einstein opublikował słynną teorię ogólnej teorii względności, która zrewolucjonizowała fizykę i zmieniła nasz pogląd na Wszechświat.
Kluczowym elementem ogólnej teorii względności jest to, że masywny obiekt, taki jak planety, gwiazdy, galaktyki lub gromady galaktyk, może mieć dramatyczne konsekwencje dla „tkaniny” Wszechświata, znanej jako „czasoprzestrzeń”. W normalnych warunkach światło przemieszcza się w przestrzeni w linii prostej, ale masywny obiekt zagina czasoprzestrzeń w taki sposób, że światło przemieszcza się po zakrzywionej ścieżce. W ten sposób możemy zobaczyć zniekształcone światło odległych galaktyk, które przechodzi przez masywne galaktyki w drodze do Ziemi.
I oczywiście istnieje wiele przykładów tych mechanizmów, znanych jako „soczewka grawitacyjna”. Te artefakty można wykorzystać do zwiększenia możliwości najsilniejszych teleskopów.
Na tym zdjęciu wykonanym przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a i Obserwatorium Rentgenowskie NASA Chandra Kot z Cheshire patrzy na nas. W rzeczywistości ta gromada galaktyk znajduje się w odległości 4 miliardów lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy. Część światła tych galaktyk została zdeformowana i zakrzywiona w drodze przez Wszechświat, aż dotarła do naszych teleskopów.
Diagram ten pokazuje, jak działa soczewka grawitacyjna. Światło emanujące z odległej galaktyki przechodzi przez przestrzeń i otacza gromadę galaktyk na pierwszym planie. Co ciekawe, masa skupisk galaktyk na pierwszym planie ma podobny wpływ na tę wysoką wiązkę, jak szklana soczewka umieszczona przed płomieniem świecy. Soczewka grawitacyjna pozwala wzmocnić światło odległych galaktyk, tworząc naturalną soczewkę w przestrzeni, która w przeciwnym razie pozostałaby zbyt słaba, aby można ją było zobaczyć.
Oczywiście ustawienie Ziemi, soczewki grawitacyjnej i odległej galaktyki nie zawsze jest idealne. Ponadto obiekt z przodu planet ma z reguły nieregularny kształt. Czynniki te sprawiają, że odległe galaktyki wyglądają jak łuki. Ta sama galaktyka z różnymi soczewkami grawitacyjnymi może być zaprojektowana inaczej.
Ten obraz, wykonany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a, przedstawia skupisko galaktyk Abell 370, w którym można zobaczyć kilka widocznych łuków galaktycznego światła. Często, aby zdefiniować wyraźne wymiary, łuki te można odtworzyć, aby pokazać, jak galaktyka wygląda bez zniekształceń.
To kolejna ogromna gromada galaktyk Abell 2218, która jest wypełniona niesamowitymi przykładami galaktyk soczewek grawitacyjnych. Łuki te są światłem galaktyk znajdujących się 5 do 10 razy dalej od Ziemi niż gromada galaktyk. Abell 2218 wzmacnia słabe światło galaktyk, które istniały ponad 13 miliardów lat temu, mniej niż miliard lat po Wielkim Wybuchu. Te łuki są naprawdę artefaktami początku czasu.
Jeśli wyrównanie jest doskonałe, a obiekt obiektywu jest mniej złożony niż gromada galaktyk, można zobaczyć prawie idealne kręgi światła lub podkowy, gdzie światło odległej galaktyki deformuje się o 360 stopni wokół obiektu obiektywu. Na przykład przejście izolowanej masywnej czarnej dziury przed odległą galaktyką mogłoby stworzyć taką dramatyczną scenę.
Jak widać na tym uderzającym obrazie uzyskanym przez Atakam Large Millimeter / Submillimeter Grid (w skrócie: ALMA. Eng.: Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, światło odległej galaktyki utworzyło pełne koło, trafnie nazwane „pierścieniem Einsteina”. starożytna galaktyka tworząca gwiazdy zwana SDP.81 i jest najlepszym przykładem dzisiejszego pierścienia Einsteina.
Czasami można zobaczyć kilka obrazów tego samego obiektu wokół soczewek grawitacyjnych. Starożytna supernowa może być obserwowana na tym niesamowitym obrazie, który był wielokrotnie powiększany przez ogromną galaktykę zawartą w gromadzie MACS J1149,6 + 2223, położonej 5 miliardów lat świetlnych. Sama supernowa znajduje się w odległości kolejnych 4000000000 lat świetlnych i cztery razy załamuje się wokół obiektu soczewki. Taka struktura jest znana jako „Krzyż Einsteina”.
