作為一名業餘愛好者,我對暗物質的了解僅僅是,它解釋了為什麼看上去宇宙膨脹的速率在增加。我想到的是,光傳播得越遠,它穿過的引力場就越多。這裡更近的光源指的是離哪裡更近的光源,引力場嗎,為什麼更近的光源有更大的平均紅移呢?不是說減少了紅移嗎?,給人一種膨脹的速率在增加的感覺?
光在宇宙傳播的過程中確實穿過了引力場。但好的一面是,光(除非光源在勢阱的中央)進入任何重力井都必須從中「爬」出來。所以穿過這些勢阱的光的引力都卜勒頻移是零。
我對此並不是完全確定,手頭上沒有相關資料可供查閱,但是回想起我對透鏡效應的印象,是透鏡另一側光源發出的光被放大了,並在光源周圍發生反射了嗎?這個效應的原理是什麼?光線是聚焦的,它會涉及到波的壓縮嗎?」,這就是關於我想法的邏輯鏈。
在引力透鏡中發生的是:光所在的區域變小了看上去光被聚焦了,所以表面的光度增加了-當然整體的亮度總是保持不變的。
為什麼光子(光源區域)在離開的時候不會發散,而和它們被聚焦之前的時候一樣。
當光線經過一個巨大物體的附近時,它們會向內彎曲,使得原本會在大面積上散開的光線都集中在一個地方。這就是為什麼物體的像看起來會更亮。這和光子從引力勢阱中穿梭時的得失能量是完全不同的效應。在這個網站上有一個非常棒的關於引力透鏡的輔導資料。
愛因斯坦的廣義相對論證明,一個具有極大質量的物體可以扭曲空間並使光路彎曲。所以像星系團這種大質量的物體可以看作一個引力透鏡。當一個在星系團後面的物體發出的光經過它時,光線被彎曲和聚焦,產生一個或多個光源的圖像。這個像可能是通過透鏡被放大、扭曲或倍增的,這取決於光源相對於透鏡的位置。
如果三個星體形成的直線不是完美的,那麼將會形成多個像而不是一個環了。右邊的這個物體叫做愛因斯坦十字,它展現了四個來自於一個遙遠類星體的像,這個類星體的紅位移量z=1.7(譯者註:z為光譜的位移指數,Z=△λ/λ),而被夾在中間充當透鏡的是一個紅位移量z=0.04的螺旋星系。哈勃望遠鏡獲取的圖片經過處理後將螺旋星系和類星體的圖像分離了出來。
當引力透鏡位於觀察者和遙遠的被成像物體的中間附近時,它的效果是最顯著的。透鏡效應對物體亮度的放大比例,隨著視線與「透鏡」距離的減小而增大。「透鏡」可以把物體的亮度放大許多倍,倍數甚至能超過100倍——這就意味著透鏡效應給我們提供了「看」到10倍距離以外的物體的可能性。(譯者註:觀測亮度與距離的平方呈反比,Brightness(觀測亮度)=Luminosity (實際亮度)/4pi(d)^2)
一顆恆星對銀河系中的一個物體的微引力透鏡作用,來自於大型天體物理緻密暈物體項目.
我們能夠看到三種類型的引力透鏡
恆星/星體遺蹟/褐矮星/行星-當銀河系中的一個物體從我們和一顆遙遠的恆星之間穿過時,它將聚焦遙遠星體(背景恆星)發出的光,並增強它們的亮度,如上圖的曲線所示。這種類型的引力透鏡效應在一個靠近我們銀河系的叫做大麥哲倫雲的小星系中被觀測到過幾次。
星系-大質量的星系同樣可以扮演引力透鏡的角色。星系後面的光源發出的光經過星系時被彎曲了,經過聚焦形成了一個或多個光源的像。
星系群-一個大質量的星系群可以形成來自它後方的一個遙遠物體的像,通常是以一段膨脹的弧(愛因斯坦環中的一個區域)的形式出現。星系群的引力透鏡效應能讓我們觀察到由於距離太遠或者亮度太微弱而不能直接觀測的物體。而且,能觀察到非常遙遠的物體意味著可以觀測到很久以前的現象,因此我們就能獲取早期宇宙的信息。
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