Einsteinring

Einsteinring är en term inom astronomin för den deformation i form av en ring som ljuset från en källa, så som en galax eller en stjärna bildar, genom att ljuset böjs på grund av påverkan av gravitationen från en enormt stor massa (som en annan galax eller ett svart hål). Detta inträffar när källan, massan och observatören är på en perfekt linje. Den första hela Einsteinringen som upptäcktes benämns B1938+666 och upptäcktes 1998 via ett samarbete mellan astronomer vid University of Manchester och NASAs rymdteleskop Hubble.

Introduktion

En gravitationslins definieras av Albert Einsteins relativitetsteori. Istället för att ljus färdas i en rak linje i tre dimensioner, böjs det tack vare närheten av en massiv kropp vilket påverkar rumtiden. Einstein kunde med hjälp av sina beräkningar visa att om ett massivt objekt som kan betraktas punktformigt och den bakomliggande ljuskällan ligger i linje med varandra, kommer symmetrin i gravitationslinsen att förvränga källan till en perfekt ring runt objektet. En Einsteinring är ett specialfall av en gravitationslins, orsakad av att källan, objektet och observatören är på en och samma linje.

Storleken på Einsteinringen ges av Einsteinradien.

$\theta _{E}={\sqrt {{\frac {4GM}{c^{2}}}\;{\frac {d_{LS}}{d_{L}d_{S}}}}},$

$\theta _{E}$ är storleken i radianer,

$G$ är en gravitationskonstant,

$M$ är massan av linsobjektet,

$c$ är ljusets hastighet,

$d_{L}$ är vinkelavståndet till linsobjektet,

$d_{S}$ är vinkelavståndet till källan,

$d_{LS}$ är vinkelavståndet mellan linsobjektet och källan.

Lägg märke till när det gäller kosmologiska avstånd är normalt $d_{LS}\neq d_{s}-d_{L}$

Historia

År 1912 förutspådde Einstein att ljuset kan böjas av en gravitationskropp. Detta var några år innan han 1916 publicerade den allmänna relativitetsteorin. I akademisk litteratur nämndes ringarna för första gången 1924 av Orest Chvolson. Först 1936 skrev Albert Einstein om effekten. Detta gjorde han på grund av ett brev från den tjeckiska ingenjören R W Mandl där Einstein skrev:

”Så klart, det finns inget hopp att direkt få observera detta fenomen. För det första, kan vi knappt närma oss nära nog till en sådan perfekt linje. För det andra, vinkeln β är mindre än noggrannheten på våra instrument.” (Science vol 84 s.506 1936).

I detta uttalande är β Einsteinradien. Denna kom senare att betecknas $\theta _{E}$. Einstein tänkte bara på chansen att observera Einsteinringar orsakade av stjärnor. Den chansen är väldigt liten. Chansen att observera Einsteinringar orsakade av större objekt som galaxer eller svarta hål är större då Einsteinringens vinkelstorlek ökar med massan av objektet.

Kända Einsteinringar

För tillfället är hundratals gravitationslinser kända. Ungefär ett halvt dussin av dem har partiella Einsteinringar med diametrar upp till en bågsekund. På grund av att objekten inte har massan perfekt axiellt fördelad eller att källan, objektet och observatören inte är perfekt på linje har vi bara sett ett par perfekta Einsteinringar. De flesta ringarna har upptäckts i radioområdet.

Flera ringar

Dubbel Einsteinring

Raphael Gavazzi vid STScl och Tommaso Treu vid University of California, Santa Barbara har med hjälp av rymdteleskopet Hubble upptäckt dubbla Einsteinringar. För att Einsteinringar ska uppkomma krävs (som beskrevs innan) att källan, massan och observatören är på en perfekt linje. Om en dubbelring ska upptäckas krävs dessutom att en andra galax ligger på denna perfekta linje. Dubbla ringar ökar förståelsen av mörk materia, mörk energi, karaktären av avlägsna galaxer och krökningen av universum. Oddsen att hitta en dubbelring är inte särskilt stora, de är 1 på 10 000. Att hitta 50 stycken lämpliga dubbelringar skulle ge astronomerna en mer noggrann mätning av hur mycket mörk materia det finns i universum och utnämnandet av tillståndet hos den mörka energin till 10 procents precision.

Referenser

Källor

• Cabanac, R. A. (30 maj 2005). ”Discovery of a high-redshift Einstein ring”. Astron.Astrophys. "436": ss. L21–L25. doi:10.1051/0004-6361:200500115. http://www.arxiv.org/astro-ph/0504585.  (refers to FOR J0332-3357)
• Chwolson, O (30 maj 1924). ”Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne”. Astronomische Nachrichten "221": ss. 329. doi:10.1002/asna.19242212003. http://ukads.nottingham.ac.uk/cgi-bin/nph-bib_query?bibcode=1924AN....221..329C.  (The first paper to propose rings)
• Einstein, Albert (30 maj 1936). ”Lens-like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field”. Science "84" (2188): ss. 506–507. doi:10.1126/science.84.2188.506. PMID 17769014. http://www.to.infn.it/~zaninett/projects/storia/einstein1936.pdf.  (The famous Einstein Ring paper)
• Renn, Jurgen (30 maj 1997). ”The Origin of Gravitational Lensing: A Postscript to Einstein's 1936 Science paper”. Science "275" (5297): ss. 184–186. doi:10.1126/science.275.5297.184. PMID 8985006. 

• Barbour, Jeff (29 april 2005). ”Nearly perfect Einstein ring discovered”. Universe Today. http://www.universetoday.com/am/publish/perfect_einstein_ring.html. Läst 15 juni 2006.  (refers to FOR J0332-3357)

• ”Hubble Finds Double Einstein Ring”. Science Daily. 12 januari 2008. http://www.sciencedaily.com/releases/2008/01/080110102319.htm. Läst 14 januari 2008. 

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia.