في يوليو 2022 ، تم إصدار تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) – أقوى تلسكوب وضعته البشرية على الإطلاق في الفضاء – سلمت صورتها الأولى، وهي صورة ذات مجال عميق تحتوي على آلاف المجرات ، والتي شوهد الكثير منها كما كانت في بدايات الكون. ما لم يتوقعه الكثير من الناس هو كيف ستظهر بعض هذه المجرات الملتوية والغريبة.
مجرات سلفادور دالي التي تبدو وكأنها حلوى ذائبة لا تمثل كيف تبدو هذه الأجسام في الفضاء ؛ إنه وهم في صور JWST. جانب آخر مذهل من صور JWST ، مثل واحدة مأخوذة من العنقود المجري الهائل RX J2129 ، هو أن عدة مجرات تظهر في نقاط متعددة في نفس الصورة. مرة أخرى ، هذا وهم. هذه المجرات ليس لها في الواقع doppelgängers بالضبط.
كيف يكون هذا ممكنا؟ هذان الجانبان المتميزان من صور JWST هما نتيجة للظاهرة نفسها ، التي تسمى عدسة الجاذبية. تم توقعه لأول مرة منذ أكثر من 100 عام بواسطة البرت اينشتاين، أصبح عدسات الجاذبية أداة مهمة لعلماء الفلك من خلال العمل “عدسة مكبرة. “هذه المجرات المشوهة والمتكررة كلها أمثلة على الأجسام ذات العدسة الجاذبية.
متعلق ب: صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي: 12 منظرًا مذهلاً لكوننا (معرض)
ما هو عدسة الجاذبية؟
(يفتح في علامة تبويب جديدة)
عدسة الجاذبية هي ظاهرة تنبأت بها نظرية أينشتاين النسبية العامة، مما يوحي بذلك جاذبية ينبثق من تأثير الأجسام ذات الكتلة على نسيج المكان والزمان ، متحدًا ككيان واحد يسمى الزمكان.
فكر في لوح مطاطي مشدود به كرات من كتل مختلفة موضوعة عليه. كلما زادت كتلة الكرة ، زادت التفافها على الصفيحة المطاطية. وينطبق الشيء نفسه على الأشياء ذات الكتلة الكبيرة الموجودة في نسيج الزمكان: فكلما زادت الكتلة ، زاد تشوه الجسم الزمكان ، بأشياء مثل المجرات وعناقيد المجرات التي تسبب تشوهًا شديدًا للزمكان. يصبح هذا التأثير مثيرًا للاهتمام حقًا عندما يمر الضوء من كائن في الخلفية ، مثل نجم أو مجرة ، بهذا الالتواء.
متعلق ب: تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد فرس البحر الكوني من خلال عدسة الجاذبية (الصورة)
ينتقل الضوء في خطوط مستقيمة ، بصرف النظر عما إذا كانت المساحة التي يمر خلالها مشوهة. يتسبب تزييف الفضاء بالكتلة في “ثني” الضوء القادم من مصدر بعيد. نتيجة لذلك ، عندما يصل الضوء أرض، فإنه يجعل كائن الخلفية يبدو في مكان مختلف في السماء.
في حالات الالتواء الشديد ، عندما يكون الجسم الموجود بين الأرض ومصدر الخلفية ضخمًا ، يأخذ الضوء مسارات مختلفة حول الجسم ، وكلها منحنية بدرجات متفاوتة. هذا يغير طول المسار الذي يسلكه الضوء للوصول إلينا بدرجات متفاوتة ، وبالتالي وقت وصوله. هذا يعني أن الكائن ذي العدسة يمكن أن يظهر في نقاط متعددة في تعريض واحد. يمكن أن يؤدي هذا إلى ظهور بعض الأشكال المثيرة للاهتمام ، مثل الصلبان ، أو ، في حالة العدسة مع التناظر المثالي ، حلقة ضوئية تسمى “حلقة أينشتاين” ، وكلها تتكون من تكرارات متكررة لنفس الجسم.
(يفتح في علامة تبويب جديدة)
مجموعات المجرات لها شكل “فوضوي” ، حيث تفتقر الكتل إلى التوزيع المركزي ، لذلك عندما تعمل ككائنات وسيطة أو عدسات ، فإن العدسة لا تكون مثالية ، وفقًا لوكالة الفضاء الأوروبية (يفتح في علامة تبويب جديدة). يتسبب هذا في ظهور الكائن ذي العدسة الخلفية مشوهاً كأقواس حول مجموعة المجرة العدسية ، كما هو موضح في صورة المجال العميق لـ JWST.
ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات العدسية هي أكثر من مجرد فضول بصري. يمكن أن تكون عدسة الجاذبية مفيدة لعلماء الفلك بعدة طرق.
لا تشوه عدسة الجاذبية الضوء من جسم الخلفية فحسب ؛ يمكنه في الواقع تضخيم هذا الضوء ، وبالتالي تعزيز الضوء الخافت للغاية من الأجسام البعيدة للغاية ، مثل المجرات المبكرة. نتيجة لذلك ، تعد عدسة الجاذبية أمرًا حيويًا للتحقيق في الكون المبكر بواسطة JWST.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأنماط التي تخلقها الكائنات العدسية أثناء مرور الضوء أن تكشف الكثير عن هذا الكائن ، ناسا تشرح (يفتح في علامة تبويب جديدة). على سبيل المثال ، يمكن لعدسات الجاذبية أن تكشف عن كيفية توزيع المادة في مجموعات المجرات والمجرات.
تابعنا على تويتر تضمين التغريدة (يفتح في علامة تبويب جديدة) أو على فيسبوك (يفتح في علامة تبويب جديدة).
مصادر إضافية
استكشف عدسة الجاذبية بمزيد من التفاصيل باستخدام هذه موارد من وكالة ناسا (يفتح في علامة تبويب جديدة). كما أنتج مختبر Fermi National Accelerator Laboratory أيضًا فيديو توضيحيًا مفيدًا لعدسات الجاذبية قناة Fermilab يوتيوب (يفتح في علامة تبويب جديدة).
فهرس
كيلي ، ب. (2023 ، 28 فبراير). رؤية ثلاثية. ESA / Webb و NASA و CSA. https://esawebb.org/images/potm2302a/ (يفتح في علامة تبويب جديدة)
ناسا. (2022 ، 30 سبتمبر). عدسة الجاذبية. هابل سايت. https://hubblesite.org/contents/articles/gravitational-lensing#:~:text (يفتح في علامة تبويب جديدة)
. “محلل حائز على جوائز. محب للموسيقى. منشئ. هواة Twitter. مستكشف ودود. محب للتواصل ودود.”