همگرایی گرانشی چیست؟

گرانش چیز جالبی است، نه تنها شما، من، سیارات، ستاره ها و اقمار را به سمت خود می کشد، بلکه حتی نور را هم می تواند به سمت خودش منحرف کند و وقتی که نور را منحرف  کنید، برای خودتان یک تلسکوپ دارید!

خمیدگی نور چشمه‌ای دوردست به دور جسمی پرجرم

خمیدگی نور چشمه‌ای دوردست به دور جسمی پرجرم. پیکان نارنجی نشان‌ دهندهٔ مکان ظاهری چشمه است. پیکان سفید مسیر نور را از مکان واقعی چشمه نشان می‌دهد.

حتی اگر با کاربردهای عملی گرانش آشنایی نداشته باشید، کارتون معروف «کایوت و میگ میگ» را دیده اید، در سکانسی که بارها تکرار می شد، کایوت در اثر شتاب گرانشی سنگ های بزرگی که برای به دام انداختن میگ میگ به پایین پرت می کرد، سقوط کرده و صدای له شدن اعضای بدنش بلند می شد. گرانش با وجود درک بسیار محدودی که از آن داریم، یک نیروی بسیار شگفت انگیز است، نه فقط برای نابود کردن کایوت کارتونی ای که بارها زنده شده، بلکه برای نگه داشتن پاهایمان روی زمین و نگه داشتن سیاره یمان در فاصله درستی از خورشید، نقش دارد.

یکی از عجایب نیروی گرانشی این است که مانند یک عدسی ِ دوربین، بزرگ نمایی می کند. به لطف نظریه نسبیت عام، می دانیم جرم، فضای اطراف خود را خم میکند. همچنین این نظریه، همگرایی گرانشی را نیز پیش بینی می کند، اثری جانبی از خمیدگی فضا-زمان. وقتی که نور از کنار  یک شئ پر جرم عبور می کند، کمی به سمت جرم منحرف می شود.

این تصویر چگونگی همگرایی گرانشی را نشان می دهد

تصویر بالا چگونگی همگرایی گرانشی را نشان می دهد. جاذبه ی قوی ناشی از یک خوشه کهکشانی بزرگ، نور کهکشانهای پشت سرش را خم می کند. (مقیاس تصویر تا حد زیادی اغراق آمیز است. در حقیقت کهکشان عقبی بسیار دورتر و کوچکتر از حدی است که در تصویر به نظر می رسد.)

این پدیده نخستین بار در سال ۱۹۱۹، توسط آرتور ادینگتون و فرانک واتسون حین خورشید گرفتی مشاهده شد. نور ستارگان نزدیک به خورشید کمی خارج از موقعیت اصلی خودشان ظاهر شدند، و این نشان داد که نور ستارگان حین عبور از کنار خورشید خم شده بودند، و به این ترتیب اثر پیش بینی شده ی انیشتین، اثبات شد. این یعنی اینکه نور یک جسم دور مانند یک اختروش می تواند در اطراف یک جسم نزدیک تر مثلا یه کهکشان منحرف شود. این پدیده می تواند نور اختروش را به سوی ما متمرکز کرده، طوری که پرنورتر و بزرگتر به نظر برسد. بنابراین همگرایی گرانشی همچون یک عدسی شیشه ای عمل کرده و مشاهده ی اشیاء دور را برای ما راحت تر می کند.

ما از این اثر می توانیم برای مشاهده بهتر پدیده های نجومی (خیلی عمیقتر از حدی که تلسکوپ های معمولی مان امکانش را دارند) استفاده کنیم. در واقع دورترین کهکشان هایی که تاکنون مشاهده شده اند، آنهایی که فقط صد میلیون سال بعد از بیگ بنگ به وجود آمده اند، همگی با همگرایی گرانشی کشف شده اند. اخترشناسان از ابر عدسی های گرانشی برای کشف سیاراتی که به دور دیگر ستارگان می چرخند، استفاده میکنند. پیش زمینه ستاره، به عنوان یک عدسی  برای پشت زمینه ستاره عمل می کند. چنانچه در نور ستاره ها اعوجاج بیشتری کشف شود، نشان از وجود سیاراتی در اطراف ستاره می دهد. حتی تلسکوپ های آماتوری هم حساسیت لازم برای کشف آنها را دارند، و آماتورها مرتبا به کشف سیارات جدید کمک میکنند. البته متاسفانه این وقایع برای هرکس فقط یکبار اتفاق می افتد.

حلقه ی انیشتین

حلقه ی انیشتین: براساس نسبیت عام، جرم می‌تواند فضازمان را خمیده کند و در نتیجه میدان گرانشی ای بسازد که می‌تواند نور را منحرف کند.

پدیده خاصی نیز به نام «حلقه انیشتین» وجود دارد که بر اساس آن تصویر یک کهکشان دورتر توسط یک کهکشان نزدیکتر آنقدر تاب برمیدارد تا به یک دایره ی کامل تبدیل شود. تاکنون چند حلقه ی این چنینی مشاهده شده است. همگرایی گرانشی همچنین به ما اجازه می دهد که چیزهای نامرئی جهان را هم رصد کنیم. ماده تاریک هیچ نوری از خودش منتشر یا جذب نمی کند، پس ما نمیتوانیم آن را مستقیما رصد کنیم و نمیتوانیم از آن عکس بگیریم و بگوییم: “هی، نگاه کنید، ماده تاریک!”.

با این حال ماده تاریک دارای جرم است و به این ترتیب محققان میتوانند به کمک همگرایی گرانشی که نور پشت سرش را خم می کند، اثراتش را رصد کنند. بنابراین ما میتوانیم از اثر همگرایی گرانشی برای ترسیم نقشه ماده تاریک موجود در جهان استفاده کنیم. شما در این باره چطور فکر می کنید؟ ما همگرایی گرانشی را کجا می توانیم متمرکز کنیم تا کیهان را بهتر ببینیم؟

منبع: universetoday.com - bigbangpage.com