Scientia

Curbarea traiectoriei luminii la trecerea prin câmpul gravitaţional generat de structurile cosmice masive (stele, galaxii, găuri negre) a fost prezisă de Albert Einstein înainte de publicarea teoriei relativităţii generalizate. Una din manifestările acestui fenomen este şi inelul Einstein, despre care puteţi citi câteva detalii în continuare.

Ce reprezintă un inel Einstein?

Inelul Einstein este efectul deformării traiectoriei luminii venite de la o sursă depărtată (stea sau galaxie) care apare observatorului de pe Terra sub forma unui inel luminos datorită efectului de lentilă gravitaţională produs de o masă enormă (galaxie sau gaură neagră). Fenomenul apare atunci când sursa depărtată de lumină, lentila gravitaţională şi Pământul sunt perfect aliniate. Primul inel Einstein complet, botezat B1938+666, a fost descoperit în 1998 de astronomi englezi de la Universitatea din Manchester în colaborare cu colegii lor americani de la NASA, care au folosit telescopul spaţial Hubble. (wikipedia.org)

Einstein arată că însăşi structura spaţiului este afectată de masele enorme

Teoria relativităţii generalizate a lui Albert Einstein spune că un obiect masiv, de exemplu o stea sau, la o scară mult mai mare, o întreagă galaxie, curbează spaţiul din vecinătatea sa, astfel încât chiar şi lumina urmează această traiectorie curbă a spaţiului în momentul în care trece prin vecinătatea respectivei stele sau galaxii.

Această teorie a lui Einstein a obţinut prima confirmare experimentală în timpul unei eclipse solare din anul 1919, când s-a observat că poziţia unor stele a părut modificată uşor atunci când Soarele, stelele respective şi Pământul s-au aflat aproximativ pe aceeaşi linie (citiţi acest articol pentru detalii). În realitate, lumina venită de la steaua depărtată urmase traiectoria curbă a spaţiului din vecinătatea Soarelui, dând impresia astronomilor care au observat eclipsa din 1919 că poziţia de pe bolta cerească a respectivelor stele s-ar fi deplasat puţin faţă de coordonatele cunoscute.

Einstein şi inelul cu acelaşi nume...

Recent a fost demonstrată şi una dintre consecinţele mai puţin cunoscute ale teoriilor lui Einstein. Termenul generic prin care este desemnat fenomenul de care vom vorbi poartă numele de „Inelul Einstein” şi se referă tot la curbarea traiectoriei luminii în preajma unui obiect masiv.

Einstein a susţinut ideea că dacă o galaxie depărtată este aliniată din punct de vedere al observatorului pământean cu un alt obiect ceresc masiv aflat înapoia sa, atunci în jurul galaxiei (denumită galaxie-lentilă) lumina venită dinspre obiectul depărtat ar trebui să dea naştere unei imagini asemănătoare unui inel luminos. Cei neiniţiaţi în teoria relativităţii generalizate ar putea susţine, prin prisma fenomenelor optice obişnuite, că obiectul stelar masiv ar fi eclipsat de galaxia din faţa sa, numai că Einstein susţine cu totul altceva: lumina venită de la obiectul depărtat se curbează în mod uniform în jurul sugestiv botezatei galaxii-lentilă, dând naştere unei imagini complet circulare, de inel, în jurul galaxiei.

Când a fost observat un inel Einstein pentru prima dată?

Prima observaţie a unui asemenea fenomen astronomic a avut loc în anul 1979. Era vorba de un inel Einstein parţial. Aceasta însemna că lumina venită de la obiectul depărtat apărea asemenea unui arc de cerc (şi nu unui cerc complet) în jurul galaxiei depărtate, la trecerea pe lângă aceasta. Astronomii au pus acest fapt pe seama nealinierii perfecte a obiectului depărtat cu galaxia-lentilă şi Pământul.

Începând cu 1979 au fost observate în jur de 20 de asemenea inele Einstein parţiale. Trebuie menţionat şi faptul că atunci când alinierea nu este perfectă, pot fi observate imagini multiple ale obiectului depărtat aflat în spatele galaxiei lentilă, aşa cum poate fi observat în imaginea de mai sus. Mai mult, dacă galaxia lentilă are o structură spiralată, imaginea creată poate fi multiplă, iar nu circulară, dând naştere aşa-numitelor cruci Einstein. Clipul de mai jos, preluat de pe Youtube, prezintă într-o manieră foarte sugestivă cele două consecinţe optice prezise de  relativitatea generalizată, inelul şi crucea Einstein:

Ce se întâmplă atunci când trei galaxii sunt perfect aliniate? Descoperirea primului inel Einstein dublu

Am explicat mai sus că inelul Einstein apare atunci când două galaxii sunt perfect aliniate cu Terra. Galaxia intermediară acţionează asemenea unei lentile, deformând şi mărind imaginea galaxiei depărtate, situată în spatele său. La 10 ianuarie 2008, o echipă multinaţională de astronomi de la Universitatea Santa Barbara din California, echipă condusă de Raphaell Gavazzi şi Tomasso Treu, anunţau descoperirea primului inel Einstein dublu cu ajutorul telescopului spaţial Hubble. Când trei galaxii sunt perfect aliniate, caz foarte rar întâlnit, în jurul galaxiei lentilă apar două cercuri luminoase, cel provenind de la prima galaxie situată în spatele lentilei fiind mai pronunţat şi aproape complet, iar cel de-al doilea, mai degrabă neclar şi incomplet, vizibil în jurul primului.