Gravitační čočka

Jak to funguje

Hmota zakřivuje dráhu světla. Když leží galaxie téměř přesně mezi námi a vzdáleným zdrojem, přichází světlo zdroje z několika směrů kolem ní. Při dokonalém zarovnání vznikne Einsteinův prstenec s úhlovým poloměrem θE, při malém posunutí se prstenec rozpadne na oblouky a dále od osy zůstanou dva obrazy. Čočka zobrazuje každý směr θ, kterým se díváme, na skutečnou polohu zdroje β.

β = θ − θE² / θθE ∝ √(M · Dₗₛ / (Dₗ · Dₛ))

Vyzkoušejte si

1. Zvolte „Einsteinův prstenec“. Při výchozí relativní hmotnosti 1,00× a poloze čočky 50 % Dₛ má prstenec poloměr θE = 0,90 u.
2. Zvyšte „Relativní hmotnost M“ na 2,00×. Prstenec se zvětší jen √2krát, asi na 1,27 u: poloměr roste s odmocninou hmotnosti.
3. Měňte „Polohu mezi námi a zdrojem“. Při 20 % Dₛ vzroste θE na 1,80 u, při 80 % Dₛ klesne na 0,45 u.
4. Klikněte na „Světelné oblouky“ a potom na „Dvojitý obraz“. Čím dál je zdroj od osy, tím víc se jeden obraz vzdaluje ven a druhý slábne u středu čočky. Vypnutím „Čočkování“ uvidíte, kde zdroj skutečně je.

Co model zjednodušuje

Galaxie je nahrazena bodovou hmotou a úhly i hmotnost jsou v normalizovaných jednotkách. Vzdálenosti jsou zjednodušeně eukleidovské; model neřeší kosmologii, temnou hmotu, časová zpoždění ani červený posuv. Záře galaxie a hvězdy v popředí jsou ilustrativní.

Související experimenty

• Černá díra
• Speciální relativita
• Paprsková optika