СПЕЦТЕМА: COVID-19

Крест Эйнштейна: В космосе произошло то, что предсказывал великий физик

Ещё лет сто назад учёные поняли, что Вселенная порой обманывает нас удивительными оптическими иллюзиями.

Кольцо Эйнштейна

Этот феномен чаще всего носит имя только Эйнштейна, но иногда к нему справедливости ради всё-таки добавляют и фамилию Хвольсона, потому что всё-таки первым это явление предсказал советский ленинградский физик Орест Данилович Хвольсон. Он в 1924-м опубликовал в одном международном научном издании небольшую статью «О ложной двойной звезде». И в ней сказано, что гравитация какого-то массивного объекта в космосе создаёт точно такой же оптический эффект увеличения, как это делает линза, и из-за этого прячущийся за ним другой объект может «выглядывать» из-за него в искажённом, гипертрофированном виде. Явление получило название гравитационной линзы.

Впрочем, Хвольсон вычислил это на основе общей теории относительности Эйнштейна, которая была сформулирована в 1915 году и гласит, что гравитация — это следствие искривления ткани пространства-времени любым веществом, имеющим массу. То есть получается нечто вроде воронки, в которую всё вокруг утягивается. Чем больше масса, тем больше искривление и тем сильнее притяжение.

Так вот, Хвольсон догадался, что проходящий мимо этой воронки свет от какого-нибудь другого объекта будет как бы огибать эту искривлённую область пространства. А позже уже сам Эйнштейн эту мысль развил и даже составил формулу, по которой можно вычислить радиус такой гравитационной линзы. Разумеется, это зависит от расстояний и от массы обоих объектов: и того, который выполняет роль линзы, и того, что эта линза увеличивает. Тогда, во времена Эйнштейна и Хвольсона, ещё не было таких мощных телескопов, как сейчас, так что эти линзы они видели только в уме. Они их предвидели. И лишь спустя многие десятилетия, в 1980-е годы, астрономы впервые увидели их собственными вооружёнными глазами.

Вот такую гравитационную линзу называют либо кольцом Эйнштейна, либо «космической подковой», потому что, как легко заметить, это не совсем кольцо. Хотя полноценные кольца тоже бывают. В данном случае в центре мы видим красноватую совершенно огромную галактику, она раз в сто массивнее нашего Млечного Пути и находится от нас на расстоянии в пять миллиардов световых лет. А сама подкова — это прячущаяся непосредственно за ней другая галактика, расположенная вдвое дальше.

Крест Эйнштейна

Сейчас во Вселенной уже насчитывают целые сотни таких подков и колец. Но с началом наблюдений гравитационных линз оказалось, что иногда — очень редко — они создают и другую, ещё более удивительную картину. Не кольца и не подковы, а целого ложного созвездия, похожего на крест. Вот такую-то учёные недавно и нашли. Она уже не первая из обнаруженных, уже известно порядка десятка таких крестов, но ещё не по всем есть чёткое подтверждение, что это именно гравитационные линзы. И это, судя по всему, крайне редкий оптический эффект в космосе.

Возникает он, похоже, по той же самой схеме, что и подковы с кольцами: на одной линии выстраиваются наблюдатель, передняя галактика и задний объект. Но в данном случае свету от дальней галактики не так успешно удаётся обогнуть эту гравитационную воронку — и получается не круг, а лишь четыре светящихся точки. Видимо, линза, то есть передняя галактика, уж очень огромная, а спрятанная за ней, наоборот, не очень. Во всяком случае, учёные пишут, что линзой выступает большая эллиптическая галактика и она гораздо массивнее того, что она собой зрительно увеличила или, точнее, «умножила вчетверо».

Линза находится в шести миллиардах световых лет, «умноженная» галактика — в одиннадцати. То есть их разделяет пять миллиардов световых лет. И без такого неслыханного «увеличительного стекла» мы бы эту дальнюю галактику, надо понимать, даже в «Хаббл» не увидели бы. Притом даже не из-за расстояний, а по той простой причине, что ближняя её загораживает. Собственно, любая галактика может послужить линзой, если «поставить» её прямо перед какой-нибудь другой. И на самом деле выходит, что этот крест вместе с остальными гравитационными линзами — наглядное, видимое человеческому глазу проявление того, как галактики своей массой, то есть самим фактом своего существования, «скручивают» пространство-время. Того, что вся Вселенная испещрена такими гравитационными пространственно-временными воронками.

Культура - 13 августа 2023