引力透鏡的原理是什麼,引力透鏡是什麼呢?它的存在能解釋哪些科學現象?

時間 2022-03-06 16:40:24

1樓:匿名使用者

引力透鏡

引力透鏡效應是阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論所預言的一種現象,由於時空在大質量天體附近會發生畸變,使光線在大質量天體附近發生彎曲(光線沿彎曲空間的短程線傳播)。如果在觀測者到光源的視線上有一個大質量的前景天體則在光源的兩測會形成兩個像,就好像有一面透鏡放在觀測者和天體之間一樣,這種現象稱之為引力透鏡效應。對引力透鏡效應的觀測證明阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論確實是引力的正確描述。

在有些情況下,起引力透鏡作用的天體是一個星系,它對光的彎曲作用能產生類星體或其他星系等更遙遠天體的多重像。有些天文學家認為,多達2/3的已知類星體可能由於引力透鏡效應而增加了亮度。研究引力透鏡對遙遠類星體光線的影響,有助於解決關於宇宙年齡和宇宙當前膨脹速率的爭論。

當銀河系中一個暗天體正好在一較遠恆星(如麥哲倫星雲中的一顆恆星)前經過,使得它的像短暫增亮,就是較小規模的引力透鏡效應。單個恆星造成的這種引力透鏡有時叫做「微透鏡(microlensing)」。2023年,天文學家利用微透鏡效應觀測到銀河系中存在一種暗物質(dark matter),稱做 machos(massive compact halo objects,緻密暗天體)。

2樓:匿名使用者

引力透鏡是什麼東東?用一句話說就是光線在引力場中發生偏折,就象光線從

空氣進入玻璃一樣,玻璃能用來做透鏡使物體成像,引力場也一樣。太簡單了,反

而不明瞭了,是不是?那就稍微再多說幾句吧。

說到光線在引力場中的偏折,你可能馬上會想到那個對愛因斯坦廣義相對論的

著名檢驗:英國的天文大牛愛丁頓( 就是那個當記者提及世界上只有兩個半人懂廣

義相對論時在想誰是那半個人的人,錢德拉塞卡的老師 )在2023年日全食時觀測太

陽引力場引起的光線偏折導致背景恆星的視位置發生輕微變化(最大隻有1.8角秒,

也就是1度的兩千分之一)。其實在牛頓力學的框架下也能匯出光線在引力作用下的

偏折,只不過結果呢正好是廣義相對論結果的一半。

又太羅唆了?好,言歸正傳。為了方便,我先拿點源作個例子。一個點源比如

恆星做為待成像天體,你是觀測者。在你和恆星之間有個做為透鏡的天體(可能也

是恆星)。如果按光學透鏡來類比的話, 你可以認為在包圍點引力源(透鏡天體)的空

間充滿介質, 介質的折射率隨離引力源的距離改變: 越近越大, 越遠越小, 在無窮

遠處趨向於1(真空的折射率). 所以這麼說來這個引力透鏡就類似一個折射率隨到中

心的距離變化的巨大無比的玻璃球了.從恆星發出的光經過「透鏡」被偏折,只有

那些恰好被偏折到衝著你的方向的光線才能被觀測到,那就是一個像了。和我們通

常用的玻璃透鏡不同的是,在作透鏡的天體是點源的情況下,你一般能觀測到兩個

像, 分別處在透鏡天體的兩側, 不過一個靠近透鏡天體一點, 一個遠一點, 這兩個

像在切向被拉長了.更有意思的是,如果被成像的恆星,作為透鏡的天體,還有

你,恰好處在同一條直線上的話,這兩個像就合在了一起變成了個圈圈,這個圈圈

被稱為愛因斯坦環。你要是給ppmm成個這樣的引力透映象,那你看到的就是乾坤大

挪移了,比哈哈鏡還哈哈。通過引力透鏡成的這兩個像還有一個特點,就是它

們合起來要比沒有透鏡情況下的天體要亮,具體亮幾倍,取決於你和透鏡及待成像

天體的相對位置,三者越接近共線像就越亮。如果作為透鏡的天體不是點源,而是

有一定的質量分佈,比如是個雙星系統或者星系、星系團什麼的,那情況就稍複雜

點了,你可能會觀測到多個像。在星系或星系團情況下,你還可以觀測到引力透鏡

弧。 說到這兒, 你已經瞭解了引力透鏡的基本知識. 下面談談在天文中的實際應用

吧. 先說說微引力透鏡. 當透鏡天體是個恆星量級的東東(包括正常恆星, 白矮星,

中子星, 恆星級黑洞什麼的),在合理的距離尺度上, 前面提到的兩個像一般是分

辨不出來的, 為什麼呢? 因為它們之間的角距離只有千分之一角秒的量級(哈勃望

遠鏡在光學波段的極限解析度也才百分之五角秒左右). 所以呢, 這兩個像在你看來

就是一個點(一顆星). 那怎麼辦? 別忘了, 前面說過, 這兩個像合起來的亮度比沒

有透鏡天體時要高. 你可能又說:"那又怎麼樣, 我怎麼知道原來有多亮, 你還是沒

理由說你看到的就是引力透鏡現象呀!" 你是對的, 要是你和透鏡及待成像天體的相

對位置固定不變, 確實沒辦法說. 但是生命在於運動, 天體也不例外, 比如在銀河系

裡, 恆星的運動速度大概在200km/s這個量級上, 這樣一來, 你和透鏡以及成像天體

的相對位置就在不斷地發生變化. 前面還提到過, 兩個像增亮的程度是和這個相對位

置有關係的, 你耐心地觀測幾天幾周甚至幾個月, 你就會發現那顆星變亮又變暗, 微

引力透鏡導致的光變曲線有其特有的形狀, 而且在各個波段上觀測都一樣, 所以很容

易和其他的光變現象(比如變星)區分開來. 然而,天體和觀測者接近共線的機率非常

非常小,所以想觀測到微引力透鏡事件還不是很容易。可是天文學家很有耐心,就是

要守株待兔,不過呢,要選擇兔子多的地方等待--機率小沒關係,我們可以同時去觀

測成千萬上億的星。現在世界上有好幾個小組,它們把望遠鏡分別對準銀河系的兩個

衛星星系--大麥哲倫星雲和小麥哲倫星雲,還有我們的近鄰姐妹--仙女座星系,以及

銀河系的核球區域。這些望遠鏡每天就對著這些區域拍呀拍,生命不息,拍照不止。

這些區域的共同特點就是有眾多的恆星,要是湊巧在其中一顆恆星和我們之間有一個

天體閒逛過來不知不覺充當了透鏡的角色,那麼那顆星就由暗變亮又變暗,望遠鏡全

把這些給記錄下來了。其實,望遠鏡的觀測資料每天都很快處理出來,和以前的對比,

一旦發現有光變的苗頭,馬上會提高觀測頻率,還會通知兄弟望遠鏡協助觀測以期將

一個引力透鏡事件儘可能完整地記錄下來。到目前為止,大概發現了幾百個微引力透

鏡事件,其中有三十來個是雙星系統充當的透鏡。

引力透鏡是什麼呢?它的存在能解釋哪些科學現象?

3樓:萬能小知道

微引力透鏡的這個現象,他其實最初是由著名科學家愛因斯坦的廣義相對論**的,而不是直接觀察到的,因為這種現象的原理就像字面上表達的一樣,重力扮演著透鏡的角色,控制著物體發出的光的軌跡,一般來說,我們宇宙中的恆星和黑洞等超大物體會在很大程度上扭曲它們周圍的時空,所以扭曲的時空充當放大鏡,改變了宇宙中光的飛行路徑。

微引力透鏡現象是由一顆恆星的光沿著我們在地球上的視線從後面穿過另一顆恆星引起的。在此過程中,前景星的失真將增強背景星的亮度,使其看起來失真但更亮。事實上,愛因斯坦實際上**當兩顆恆星在錯位中碰撞時,背景恆星將成為圍繞前景恆星的一個明亮的環,但是到目前為止,我們還沒有觀察到太陽系外兩顆恆星的碰撞,所以我們從未見過完美的愛因斯坦環。

然而,微引力透鏡現象的發現已經是最接近**結果的,因為這兩顆恆星並沒有完美結合,所以最終的結果是,我們看到星星的位置有一個奇怪的偏移。即使不完美,這種現象也很難發生。這種罕見的天文現象只有在恆星相距遙遠且排列正確的情況下才能發生,這就是為什麼著名科學家愛因斯坦。

他曾經認為我們永遠不能直接觀察到這樣的現象,第六超新星影象的發現和準確**是對引力透鏡和廣義相對論的又一重大肯定,也是多年來科學家探索的最好鼓勵。這一重大發現有力地證明了人類已經能夠**93.4億年前,14億光年前超新星發生的地點和時間,從而證明人類可以使用物理定律,對未來天文景觀的準確**。

關於引力透鏡是什麼呢它的存在能解釋哪些科學現象的問題,今天就解釋到這裡。

4樓:影視娛樂飯

引力透鏡是:重力扮演著透鏡的角色,控制著物體發出的光的軌跡。它的存在解釋了人類可以使用物理定理,對未來的天文現象進行準確的**。

5樓:wally小童鞋

引力透鏡是由於時空在大質量天體附近會發生畸變,使得光線經過大質量天體附近時發生彎曲。它的存在能夠解釋為什麼我們能看到大質量恆星背面的其他天體,能夠在宇宙學暗物質、暗能量、大尺度上的引力和系外行星探測上都發揮巨大作用。

為什麼只有觀測日全食才發現引力透鏡現象

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