حلقة آينشتاين

قالب:عدسة الجاذبية

ملف:Einstein Rings.jpg

بعض حلقات أينشتين المرصودة

في علم الفلك والرصد حلقة آينشتاين هو تشويه للضوء من مصدر (مثل مجرة أو نجم) في حلقة من خلال عدسة الجاذبية من مصدر الضؤ عن طريق جسم ذات كتلة كبيرة للغاية(مثل مجرة أخرى، أو ثقب أسود). هذا يحدث عندما يتم محاذاة كل من مصدر الضؤ، والمراقب، والعدسة. أول حلقة آينشتاين كاملة سميت بــ"B1938+666" قد تم اكتشافها من خلال التعاون بين علماء الفلك في جامعة مانشستر وكالة ناسا لتلسكوب الفضاء هابل في عام 1998.

مقدمة

عدسة الجاذبية قد تنبأت بها النظرية النسبية العامة لـ [ألبرت أينشتاين] بدلا عن الضوء الصادر الذي يتحرك في خط مستقيم (في ثلاثة أبعاد)، فإنه يسبب انحناء من وجود كتلة ضخمة، الأمر الذي يشوه الزمكان. حلقة آينشتاين تعتبر حالة خاصة من عدسة الجاذبية، تنتج عن طريق المحاذاة الدقيقة للمصدر، والمراقب، والعدسة. هذه النتائج في تماثل حول العدسة، التي ينتج عنها حلقة شبية بالبناء.

ملف:Gravity lens geometry.png

الرسم الهندسي لعدسة الجاذبية

حجم حلقة أينشتاين أعطت من قبل نصف قطر اينشتاين. في راديان، وهي

${\theta }_E=\sqrt{\frac{4GM}{c^2}\frac{d_{LS}}{d_L{d}_S}},$

حيث

$G$ عبارة عن ثابت الجاذبية,

$M$ عبارة عن كتلة العدسة,

$c$ عبارة عن سرعة الضؤ,

$d_L$ عبارة عن مسافة القطر الزاوي منسوبة للعدسة,

$d_S$ عبارة عن مسافة القطر الزاوي منسوبة للمصدر,

$d_{LS}$ عبارة عن مسافة القطر الزاوي بين العدسة المصدر.

مع العلم، أن أكبر المسافات الكونية عبارة عن $d_{LS}\ne d_s-d_L$ عموما.

نبذة تاريخية

انحناء الضوء عن طريق الجاذبية قد تنبأ به اينشتاين في عام 1912، قبل سنوات قليلة من نشر النسبية العامة في عام 1916 (انظر Renn وآخرون 1997). وذكر لأول مرة أثر الحلقة في أكاديمية الأدب من قبل أوريست شولسون في عام 1924. لاحظ ألبرت أينشتاين أثر هذا في عام 1936 في ورقة طلب لرسالة من مهندس تشيكي، ريتشارد ماندلhttp://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/31/1/31-1-maurer.pdf], ولكنه ذكر "بالطبع، ليس هناك أمل في مراقبة هذه الظاهرة بشكل مباشر. أولا، فإننا نادرا ما نقترب بما فيه الكفاية إلي ذلك الخط الوسطي. ثانيا، الزاوية β سوف تتصدي لحل قدرة وسائلنا". (المجلد 84 ص 506 العلوم 1936).في هذا البيان، β هي نصف قطر أينشتاين التي تدل حاليا ${\theta }_E$ (see later). ومع ذلك، كان آينشتاين الوحيد الذي كان يعتبر أن فرصة مراقبة حلقات اينشتاين التي تنتجها النجوم، وهي نسبة منخفضة، ومع ذلك، فرصة لرصد تلك التي تنتجها أكبر العدسات مثل المجرات والثقوب السوداء هي أعلى نظرا لزيادة الحجم الزاوي لحلقة آينشتاين مع كتلة العدسة.

حلقات آينشتاين المعرفة

ومن المعروف حاليا مئات من عدسات الجاذبية. حوالي نصف دستة منهم حلقات آينشتاين الجزئية بأقطار تصل إلى قوسثانية، على الرغم من توزيع إما كتلة العدسات ليست متماثلة تماما محوريا، أو المصدر، والعدسة والمراقب ليست في المحاذاة تمام، ولم نري حتي الآن حلقات آينشتاين تماما. وقد تم اكتشاف معظم الحلقات في نطاق موجات الراديو.

الاسم	الموقع([[صعود جهة اليمين	RA]], dec)	نصف القطر	حجم القوس	بصري/موجات الراديو	اكتشاف
FOR J0332-3557	03h:32m:59s:94, -35°57'51".7, J2000	1".48	جزئي، 260°	موجات الراديو	Cabanac (2005)
SDSSJ0946+1006	09h 46m 56.s68, +10° 06' 52."6 J2000			بصري	Gavazzi (2008)
MG1131 + 0456

Extra rings

ملف:SDSSJ0946+1006.jpg

SDSSJ0946+1006 is a Double Einstein Ring. Credit: HST/NASA/ESA

Using the Hubble Space Telescope, a double ring has been found by Raphael Gavazzi of the STScI and Tommaso Treu of the University of California, Santa Barbara. This arises from the light from three galaxies at distances of 3, 6 and 11 billion light years. Such rings help in understanding the distribution of dark matter, dark energy, the nature of distant galaxies, and the curvature of the universe. The odds of finding such a double ring are 1 in 10,000. Sampling 50 suitable double rings would provide astronomers with a more accurate measurement of the dark matter content of the universe and the equation of state of the dark energy to within 10 percent precision.

A simulation

ملف:EnsteinRingZoomOptimised.gif

Einstein rings near a black hole

To the right is a simulation depicting a zoom on a Schwarzschild black hole in front of the Milky Way. The first Einstein ring corresponds to the most distorted region of the picture and is clearly depicted by the galactic disc. The zoom then reveals a series of 4 extra rings, increasingly thinner and closer to the black hole shadow. They are easily seen through the multiple images of the galactic disk. Odd rings correspond to points which are behind the black hole (from the observer point of view) and correspond here to the bright yellow region of the galactic disc (close to the galactic center), whereas even rings correspond to images of regions which are behind the observer, which appear bluer since the corresponding part of the galactic disk is dimmer here.

References

Journals

• Cabanac, R. A.; et al. (2005). "Discovery of a high-redshift Einstein ring". Astron.Astrophys. 436: L21–L25. doi:10.1051/0004-6361:200500115.  (refers to FOR J0332-3357)
• Chwolson, O (1924). "Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne". Astronomische Nachrichten 221: 329. doi:10.1002/asna.19242212003.  (The first paper to propose rings)
• Einstein, Albert (1936). "Lens-like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field". Science 84: 506–507. doi:10.1126/science.84.2188.506. PMID 17769014.  (The famous Einstein Ring paper)
• Renn, Jurgen; Tilman Sauer and John Stachel (1997). "The Origin of Gravitational Lensing: A Postscript to Einstein's 1936 Science paper". Science 275: 184–186. doi:10.1126/science.275.5297.184. PMID 8985006. 

News

• Barbour، Jeff، "Nearly perfect Einstein ring discovered"، Universe Today، 2005-04-29وصل لهذا المسار 2006-06-15.

(refers to FOR J0332-3357)

• "Hubble Finds Double Einstein Ring"، Science Daily، 2008-01-12وصل لهذا المسار 2008-01-14.

انظر أيضا

• Einstein radius
• Gravitational lens

Further reading

• Kochanek, C.S.; C.R. Keeton and B.A. McLeod (2001). "The Importance of Einstein Rings". The Astrophysical Journal 547: 50–59. doi:10.1086/318350. 

cs:Einsteinův prstýnek de:Einsteinring Einstein ring]] es:Anillo de Einstein gl:Anel de Einstein hu:Einstein-gyűrű ko:아인슈타인 링 nl:Einsteinring sk:Einsteinov prsteň sl:Einsteinov obroč sv:Einsteinring zh:愛因斯坦環