एक गुरुत्वाकर्षण लेंस दूर के प्रकाश स्रोत के बीच पदार्थ (उदाहरण के लिए, आकाशगंगाओं का एक समूह) का वितरण है, जो उपग्रह से चमक को झुकाने में सक्षम है, दर्शक और पर्यवेक्षक की ओर जाता है। इस प्रभाव को गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग के रूप में जाना जाता है, और झुकने की मात्रा सामान्य सापेक्षता में अल्बर्ट आइंस्टीन की भविष्यवाणियों में से एक है। शास्त्रीय भौतिकी भी प्रकाश के झुकने के बारे में बात करती है, लेकिन यह सामान्य सापेक्षता की बात का केवल आधा है।
निर्माता
यद्यपि आइंस्टीन ने 1912 में इस विषय पर अप्रकाशित गणनाएँ कीं, ओरेस्ट च्वॉल्सन (1924) और फ्रैंटिसेक लिंक (1936) को आमतौर पर गुरुत्वाकर्षण लेंस के प्रभाव को स्पष्ट करने वाले पहले व्यक्ति माने जाते हैं। हालाँकि, वह अभी भी आमतौर पर आइंस्टीन के साथ जुड़े हुए हैं, जिन्होंने 1936 में एक पेपर प्रकाशित किया था।
सिद्धांत की पुष्टि
फ्रिट्ज़ ज़्विकी ने 1937 में सुझाव दिया कि यह प्रभाव आकाशगंगा समूहों को गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में कार्य करने की अनुमति दे सकता है। केवल 1979 में, क्वासर ट्विन क्यूएसओ एसबीएस 0957 + 561 के अवलोकन से इस घटना की पुष्टि हुई थी।
विवरण
ऑप्टिकल लेंस के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण लेंस प्रकाश का अधिकतम विक्षेपण उत्पन्न करता है जो इसके केंद्र के सबसे करीब से गुजरता है। और न्यूनतम जो आगे बढ़ता है। इसलिए, गुरुत्वाकर्षण लेंस में एक भी फोकल बिंदु नहीं होता है, लेकिन एक रेखा होती है। प्रकाश विक्षेपण के सन्दर्भ में इस शब्द का प्रयोग सर्वप्रथम ओ.जे. लॉज। उन्होंने कहा कि "यह कहना अस्वीकार्य है कि सूर्य का गुरुत्वाकर्षण लेंस इस तरह से कार्य करता है, क्योंकि तारे की फोकल लंबाई नहीं होती है।"
यदि स्रोत, विशाल वस्तु और प्रेक्षक एक सीधी रेखा में हों, तो स्रोत प्रकाश पदार्थ के चारों ओर एक वलय के रूप में दिखाई देगा। यदि कोई ऑफसेट है, तो इसके बजाय केवल खंड देखा जा सकता है। इस गुरुत्वाकर्षण लेंस का उल्लेख पहली बार 1924 में सेंट पीटर्सबर्ग में भौतिक विज्ञानी ओरेस्ट ख्वोल्सन द्वारा किया गया था और 1936 में अल्बर्ट आइंस्टीन द्वारा मात्रात्मक रूप से काम किया गया था। आमतौर पर साहित्य में अल्बर्ट रिंग्स के रूप में संदर्भित किया जाता है, क्योंकि पूर्व का संबंध प्रवाह या छवि त्रिज्या से नहीं था।
अक्सर, जब लेंसिंग द्रव्यमान जटिल होता है (जैसे आकाशगंगाओं का समूह या क्लस्टर) और अंतरिक्ष-समय के गोलाकार विरूपण का कारण नहीं बनता है, तो स्रोत समान होगालेंस के चारों ओर बिखरे हुए आंशिक चाप। प्रेक्षक तब एक ही वस्तु के कई आकार के चित्र देख सकता है। उनकी संख्या और आकार सापेक्ष स्थिति के साथ-साथ गुरुत्वाकर्षण लेंस के अनुकरण पर निर्भर करते हैं।
तीन वर्ग
1. मजबूत लेंसिंग।
जहां आसानी से दिखाई देने वाली विकृतियां हों, जैसे आइंस्टीन के छल्ले, चाप और कई छवियों का बनना।
2. कमजोर लेंसिंग।
जहां पृष्ठभूमि स्रोतों में परिवर्तन बहुत छोटा है और केवल कुछ प्रतिशत सुसंगत डेटा खोजने के लिए बड़ी संख्या में वस्तुओं के सांख्यिकीय विश्लेषण द्वारा ही पता लगाया जा सकता है। लेंस सांख्यिकीय रूप से दिखाता है कि कैसे पृष्ठभूमि सामग्री का पसंदीदा खिंचाव केंद्र की दिशा में लंबवत है। बड़ी संख्या में दूर की आकाशगंगाओं के आकार और अभिविन्यास को मापकर, किसी भी क्षेत्र में लेंसिंग क्षेत्र के बदलाव को मापने के लिए उनके स्थानों का औसत निकाला जा सकता है। यह, बदले में, बड़े पैमाने पर वितरण को फिर से संगठित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है: विशेष रूप से, डार्क मैटर की पृष्ठभूमि पृथक्करण को फिर से बनाया जा सकता है। चूंकि आकाशगंगाएं स्वाभाविक रूप से अण्डाकार हैं और कमजोर गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग संकेत छोटा है, इसलिए इन अध्ययनों में बहुत बड़ी संख्या में आकाशगंगाओं का उपयोग किया जाना चाहिए। कमजोर लेंस डेटा को पूर्वाग्रह के कई महत्वपूर्ण स्रोतों से सावधानीपूर्वक बचना चाहिए: आंतरिक आकार, कैमरे के बिंदु प्रसार कार्य की विकृत करने की प्रवृत्ति, और छवियों को बदलने के लिए वायुमंडलीय दृष्टि की क्षमता।
इनका परिणामलैम्ब्डा-सीडीएम मॉडल को बेहतर ढंग से समझने और सुधारने के लिए और अन्य अवलोकनों पर एक स्थिरता जांच प्रदान करने के लिए अंतरिक्ष में गुरुत्वाकर्षण लेंस के मूल्यांकन के लिए अध्ययन महत्वपूर्ण हैं। वे डार्क एनर्जी पर एक महत्वपूर्ण भविष्य की बाधा भी प्रदान कर सकते हैं।
3. माइक्रोलेंसिंग।
जहां आकार में कोई विकृति नहीं दिखाई देती है, लेकिन पृष्ठभूमि वस्तु से प्राप्त प्रकाश की मात्रा समय के साथ बदल जाती है। लेंसिंग का उद्देश्य आकाशगंगा में तारे हो सकते हैं, और पृष्ठभूमि का स्रोत दूर की आकाशगंगा में गेंदें हैं या, किसी अन्य मामले में, इससे भी अधिक दूर का क्वासर। प्रभाव छोटा है, इसलिए यहां तक कि सूर्य के 100 अरब गुना से अधिक द्रव्यमान वाली आकाशगंगा भी केवल कुछ आर्कसेकंड द्वारा अलग किए गए कई छवियों का उत्पादन करेगी। गेलेक्टिक क्लस्टर मिनटों के पृथक्करण का उत्पादन कर सकते हैं। दोनों ही मामलों में, स्रोत काफी दूर हैं, हमारे ब्रह्मांड से सैकड़ों मेगापार्सेक हैं।
समय की देरी
गुरुत्वाकर्षण लेंस सभी प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण पर समान रूप से कार्य करते हैं, न कि केवल दृश्य प्रकाश पर। ब्रह्मांडीय माइक्रोवेव पृष्ठभूमि और गांगेय अध्ययन दोनों के लिए कमजोर प्रभावों का अध्ययन किया जाता है। रेडियो और एक्स-रे मोड में भी मजबूत लेंस देखे गए। यदि ऐसी कोई वस्तु कई छवियां उत्पन्न करती है, तो दो पथों के बीच एक सापेक्ष समय विलंब होगा। यानी एक लेंस पर दूसरे की तुलना में पहले विवरण देखा जाएगा।
तीन प्रकार की वस्तुएं
1. तारे, अवशेष, भूरे रंग के बौने औरग्रह।
जब आकाशगंगा में कोई वस्तु पृथ्वी और दूर के तारे के बीच से गुजरती है, तो यह पृष्ठभूमि की रोशनी पर ध्यान केंद्रित करेगी और तेज करेगी। मिल्की वे के पास एक छोटे से ब्रह्मांड, बड़े मैगेलैनिक बादल में इस प्रकार की कई घटनाएं देखी गई हैं।
2. आकाशगंगाएँ।
विशाल ग्रह गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में भी कार्य कर सकते हैं। ब्रह्मांड के पीछे एक स्रोत से प्रकाश छवियों को बनाने के लिए मुड़ा हुआ और केंद्रित है।
3. गैलेक्सी क्लस्टर।
एक विशाल वस्तु अपने पीछे पड़ी दूर की वस्तु की छवियां बना सकती है, आमतौर पर स्ट्रेच्ड आर्क्स के रूप में - आइंस्टीन रिंग का एक सेक्टर। क्लस्टर गुरुत्वाकर्षण लेंस बहुत दूर या देखने के लिए बहुत कम प्रकाशमानों का निरीक्षण करना संभव बनाता है। और चूंकि लंबी दूरियों को देखने का अर्थ है अतीत को देखना, मानवता के पास प्रारंभिक ब्रह्मांड के बारे में जानकारी तक पहुंच है।
सौर गुरुत्वाकर्षण लेंस
अल्बर्ट आइंस्टीन ने 1936 में भविष्यवाणी की थी कि मुख्य तारे के किनारों के समान दिशा में प्रकाश की किरणें लगभग 542 AU पर एक फोकस में परिवर्तित होंगी। तो एक जांच जो सूर्य से दूर (या अधिक) विपरीत दिशा में दूर की वस्तुओं को बड़ा करने के लिए गुरुत्वाकर्षण लेंस के रूप में इसका उपयोग कर सकती है। विभिन्न लक्ष्यों को चुनने के लिए जांच के स्थान को आवश्यकतानुसार स्थानांतरित किया जा सकता है।
ड्रेक जांच
यह दूरी वायेजर 1 जैसे अंतरिक्ष जांच उपकरणों की उन्नति और क्षमता से बहुत दूर है, और ज्ञात ग्रहों से परे है, हालांकि सहस्राब्दी के लिएसेडना अपनी अत्यधिक अण्डाकार कक्षा में आगे बढ़ेगी। इस लेंस के माध्यम से संकेतों का संभावित रूप से पता लगाने के लिए उच्च लाभ, जैसे कि 21 सेमी हाइड्रोजन लाइन पर माइक्रोवेव, ने फ्रैंक ड्रेक को SETI के शुरुआती दिनों में अनुमान लगाया कि एक जांच इतनी दूर भेजी जा सकती है। बहुउद्देशीय SETISAIL और बाद में FOCAL को 1993 में ESA द्वारा प्रस्तावित किया गया था।
लेकिन जैसी कि उम्मीद थी, यह एक मुश्किल काम है। यदि जांच 542 एयू से गुजरती है, तो उद्देश्य की आवर्धन क्षमताएं लंबी दूरी पर काम करती रहेंगी, क्योंकि बड़ी दूरी पर फोकस में आने वाली किरणें सौर कोरोना विरूपण से बहुत दूर जाती हैं। इस अवधारणा की आलोचना लैंडिस ने की, जिन्होंने हस्तक्षेप, उच्च लक्ष्य आवर्धन जैसे मुद्दों पर चर्चा की, जिससे मिशन के फोकल विमान को डिजाइन करना मुश्किल हो जाएगा, और लेंस के अपने गोलाकार विपथन का विश्लेषण।
