გრავიტაციული ასტრონომია

გრავიტაციული ასტრონომია არის ასტრონომიის ყველაზე ახალგაზრდა დარგი. იგი ორი მიმართულებით ვითარდება.
გრავიტაციული ლინზები გრავიტაციული ლინზები ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად მატერია იწვევს სივრცის გამრუდებას, რის შედეგად სინათლისთვის და, საზოგადოდ, ელექტრომაგნიტური გამოსხივებისთვის, უმოკლესი მანძილი სწორი ხაზი კი არ არის, არამედ მრუდია. ამიტომ ნებისმიერი მასიური ციური სხეული, რომელიც მნათობიდან
დამკვირვებლამდე გავრცელებული გამოსხივების უშუალო მახლობლობაშია, ამრუდებს გამოსხივების ტრაექტორიას და, მინის ლინზის ანალოგიურად, მოქმედებს როგორც გრავიტაციული ლინზა.

ძლიერი ლინზირების პრინციპი.

წარმოვიდგინოთ რაიმე შორეული კოსმოსური ობიექტი, დამკვირვებლამდე მოაღწევდეს, რომლის გამოსხივებას, გზად ხვდება გრავიტაციული წინააღმდეგობა-ლინზა. ამ დროს შეიძლება გამოვლინდეს ყველა ის ეფექტი, რომელიც ჩვეულებრივ
ლინზებს ახასიათებს. კერძოდ, ციური ობიექტის სიკაშკაშე შეიძლება გაძლიერდეს,გამოსახულება-დამახინჯდეს. ანდა ერთის მაგივრად რამდენიმე გამოსახულებაც კი გამოჩნდეს, როგორც ეს ჩვეულებრივ ხდება მრავალსარკიან სისტემებში.

გრავიტაციული ლინზირება.

მიუხედავად გრავიტაციული ლინზების ოპტიკურ ლინზებთან მსგავსებისა, მათ შორის არსებობს პრინციპული განსხვავებები. ცნობილია, რომ ოპტიკური ლინზა მით უფრო ძლიერ გარდატეხს სინათლის სხივს, რაც უფრო დაშორებულია სხივი ლინზის ღერძიდან. ამ თვისების გამო ლინზაზე დაცემული პარალელური სხივები იკრიბება ერთ წერტილში-ლინზის ფოკუსში. გრავიტაციული ლინზის შემხთვევაში კი სხივის გადახრის კუთხე ლინზის ღერძიდან მის დაშორებაზე არაა დამოკიდებული. ამიტომ ფოკალური წერტილის ნაცვლად ჩნდება ფოკალური წრფე, რაც იწვევს ეგრედ წოდებული სინათლის თაღების და აინშტაინის რგოლების გაჩენას. მეორე განსხვავება, რომელიც მდგომარეობს ყველა ტალღის სიგრძის მქონე სხივის ერთნაირ გადახრაში, ძალზე ხელსაყრელია გრავიტაციული ლინზების გამოყენების თვალსაზრისით, ამ თვისებების გამო გრავიტაციული ლინზები მოქმედებს არა მხოლოდ ოპტიკურ, არამედ ელექტრომაგნიტური ტალრების სრული სპექტრის დიაპაზონში.

ასტრონომებმა გრავიტაციული ლინზის გამოყენება დაიწყეს 1979 წელს, მას შემდეგ რაც აღმოჩენილ იქნა კვაზარი. ამჯამად ცნობილია 50-ზე მეტი განმეორებადი გამოსახულების მქონე კვაზარი. ასტრონომები გრავიტაციულ ლინზებს ყოფენ სამ კლასად: სუსტ, ძლიერ და მიკროლინზებად.

ძლიერი ლინზები იწვევს აინშტაინის რგოლების, სინათლის თაღების, ციური ობიექტის განმეორებადი გამოსახულებების წარმოქმნას.

1964 წელს გამოითქვა იდეა, რომ ძლიერი გრავიტაციული ლინზების საშუალებით დაზუსტებულიყო ჰაბლის კონსტანტას მნიშვნელობა, რომლის შემობრუნებული სიდიდე შეესაბამება სამყაროს ასაკს. ამ მიზნით გამოყენებული იყო კვაზარები ორმაგი გამოსახულებით. ნაჩვენები იქნა, რომ კვაზარის ერთი გამოსახულების სიკაშკაშის ცვლილებას მეორე გამოსახულება იმეორებს გარკვეული დაგვიანებით, რომელიც დამოკიდებულია ამ კვაზარამდე მანძილზე.

სუსტი ლინზები სუსტი ლინზები იწვევს მათ მიღმა მდებარე ობიექტების გამოსახულებათა შედარებით მცირე დამახინჯებას. სუსტი ლინზირების გამოსავლენად საჭიროა დიდი რაოდენობის ციური ობიექტების მონაცემების სტატისტიკური შესწავლა.
სუსტი ლინზების მცირე ეფექტის მიუხედავად, ის გამოიყენება რაიმე მოცულობაში არსებული მასის, მათ შორის ფარული მატერიის, განაწილების დასადგენად. გალაქტიკური კლასტერები და სუპერკლასტერები სამყაროში არსებული ყველაზე
დიდი ზომის წარმონაქმნებია. მათი მასის დაახლოებით 80%-ს ბნელი მატერია შეადგენს. გალაქტიკური კლასტერები, ძლიერი ლინზირების გარდა, სუსტ ლინზირებასაც იწვევს, რაც პირველად 1990 წელს იქნა შესწავლილი Bell Laboratories
თანამშრომლების მიერ. ისინი აკვირდებოდნენ კლასტერის მიღმა მდებარე გალაქტიკების სისტემატურ ელიფსურ გაწელვებს და ამ დამახინჯებებით აფასებდნენ კლასტერში მატერიის განაწილებას. ამ მეთოდით შესწავლილი იქნა მატერიის განაწილება ათასობით გალაქტიკურ კლასტერში.
სუსტი ლინზირებით შექმნილი კლასტერების მასათა განაწილების რუკები მნიშვნელოვანია გალაქტიკებში ფარული მატერიის შესასწავლად. გარდა ამისა, მათი საშუალებით აღმოჩენილია ეგრეთ წოდებული ბნელი კლასტერები, რომლებიც
თითქმის არ შეიცავს მნათ ობიექტებს. მაშასადამე, სუსტი ლინზირების მეთოდით შესაძლებელია მატერიის განაწილების
რუკის შექმნა მთელი სამყაროსთვის, რაც თავის მხრივ სამყაროში ფარული მატერიის რაოდენობის შეფასების საშუალებას იძლევა. თუმცა ამ მიზნის მისაღწევად ჯერ კიდევ ბევრი სამუშაოა ჩასატარებელი.

მიკროლინზები იწვევს რაიმე ობიექტის გამოსხივების ცვლ მიკროლინზები ილებას დროში. მიკროლინზირება გალაქტიკაში არსებული მკრთალი ობიექტების შესწავლის ერთერთი ძირითადი მეთოდია. კოსმოლოგიური მონაცემების ანალიზიდან
გამომდინარეობს, რომ სამყაროს სიმკვრივის დაახლოებით 22%-ს განაპირობებს ფარული მატერია, რომლის დამზერა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების საშუალებით ვერ ხერხდება. ბუნებრივად იბადება კითხვა, ხომ არ შედგება ფარული მატერია გალაქტიკის ჰალოში არსებული მკრთალი მნათი ობიექტებისგან? ეს შეიძლება იყოს შავი ხვრელები, ნეიტრონული ვარსკვლავები, ეგზოპლანეტები, თეთრი, ყავისფერი ან წითელი ჯუჯები. ასეთ ობიექტებს შეარქვეს საერთო სახელი – MACHO (Massive Compact Halo Object).
მიკროლინზირებით ბნელი ობიექტების შესწავლის მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ როცა MACHO რომელიმე ციური სხეულის წინ ჩაივლის, ის რაღაც დროის განმავლობაში ცვლის მის სიკაშკაშეს. სიკაშკაშის ცვლილების ფორმა და
ხანგრძლივობა კი დამოკიდებულია ამ პროცესში მონაწილე ობიექტებზე. სამყაროში, უამრავი ცვალებადი სიკაშკაშის ვარსკვლავის არსებობის გამო, მიკროლინზირების დამზერა საკმაოდ რთულია. ის მოითხოვს ვარსკვლავებზე უწყვეტ
დაკვირვებებს სიკაშკაშის მოულოდნელი ცვლილების დასაფიქსირებლად. მიუხედავად სირთულეებისა, ამ მეთოდით ფარული ბარიონული მატერია აღმოჩენილი იყო ჯერ კიდევ 1993 წელს, ავსტრალიაში, სტრომლოს მთაზე მდებარე ობსერვატორიის თანამშრომლების მიერ. ამისთვის საჭირო გახდა რვა წლის განმავლობაში ათ მილიონამდე ვარკვლავის გამოსხივების მონიტორინგი.

წყარო:

“ასტრონომიის, ასტროფიზიკისა და კოსმოლოგიის კვლევის საგანი და მეთოდები” – მ. გიგოლაშვილი, მ. გოგბერაშვილი, ნ. როინიშვილი