Kvazar, fotografiya kotorogo pokazana nizhe, linzirovan, yasno vidny chetyre izobrazheniya. Seichas, posle provedeniya massovyh obzorov kvazarov i galaktik, takih ob'ektov izvestno uzhe dostatochno mnogo. I v dannom izobrazhenii net nichego osobennogo, krome odnogo: rasstoyanie mezhdu naibolee udalennymi izobrazheniyami dannogo kvazara sostavlyaet 14.62". Etot kvazar, raspolozhennyi na z=1.734 linziruetsya ne galaktikoi, a skopleniem galaktik, raspolozhennom na z=0.68.

Avtory opisyvayut metodiku obrabotki izobrazhenii, dlya polucheniya kachestvennyh dannyh po gravitacionnym linzam. Sama stat'ya dovl'no tehnicheskaya, no budet interesna tem, kto zanimaetsya obrabotkoi izobrazhenii.

Rezul'tat obrabotki izobrazheniya kresta Einshteina, poluchennogo na 1.5-metrovom teleskope AZT-22 na Maidanake.

Eshe odin proekt po poisku piksel'nyh sobytii mikrolinzirovaniya - proekt Kalar Alto im.Vendel'shteina (the Wendelstein Calar Alto Pixellensing Project (WeCAPP)) - nachal osushestvlyat'sya v 1999 godu. V etom proekte vedutsya nablyudeniya sobytii mikrolinzirovaniya zvezd Tumannosti Andromedy (M31). V etom proekte nablyudaetsya piksel'noe mikrolinzirovanie, t.e. zvezdy vne sobytii linzirovaniya ne vidny. V dannoi stat'e soobshaetsya ob otkrytii dvuh pervyh vozmozhnyh sobytii. Ih krivye bleska pokazany na grafike.

Ochen' podrobno s primerami iz nablyudenii gravitacionnoi linzy s chetyr'mya izobrazheniyami Q2237+0305 pokazano chego mozhno dobit'sya, esli vmesto postroeniya fotometricheskoi karty (raspredeleniya yarkosti) provodit' prostranstvenno-razreshennuyu spektroskopiyu (t.e. v kazhdoi tochke izobrazheniya stroit' spektr ili, chto to zhe samoe, stroit' nabor izobrazheniya linzy na raznyh dlinah voln). Metod okazyvaetsya ochen' effektivnym: udaetsya izbezhat' situacii vyrozhdennoi zavisimosti ot parametrov, kotoraya chasto vstrechalas' v etoi oblasti astrofiziki. Naprimer, koefficienty usileniya izlucheniya iz oblasti uzkih linii i iz oblasti shirokih linii kvazara zametno razlichayutsya, oni takzhe ne sovpadayut s koefficientami dlya infrakrasnogo i radio diapazonov.

Dlya ob'ekta Q2237+0305 polucheny ogranicheniya na raspredelenie v nem temnoi materii.

Izobrazheniya linzirovannogo kvazara Q2237+0305 v linii H (sleva)
i v zapreshennoi linii dvazhdy ionizovannogo kisloroda 5007A (sprava).

Slabye udalennye galaktiki s z>5 luchshe iskat' v mestah, gde oni maksimal'no usileny gravitacionnym linzirovaniem. Takoe usilenie mozhet dostigat' 2-4 zvezdnyh velichin. Odnako linzirovannye izobrazheniya galaktik ochen' sil'no iskazhayutsya, i ih stanovitsya trudno otozhdestvit'. Avtory dannoi zametki predlagayut vydelyat' podobnye ob'ekty s pomosh'yu analiza spektrov, v kotoryh ishetsya sil'no smeshennaya liniya Ly. Nizhe priveden primer podobnogo poiska v skoplenii galaktik Abell 2218 (kotoroe sluzhit linzoi).

Sleva - central'naya oblast' bogatogo skopleniya galaktik Abell 2218, v kotoroi ozhidayutsya sil'nye effekty gravitacionnogo linzirovaniya dlya raspolozhennyh za nim udalennyh galaktik. Kriticheskie linii dlya ob'ektov na z=5 pokazany punktirom, pryamye linii - granicy spektral'nyh skanov. Sprava - spektral'nye skany, na kotoryh kruzhkami otmecheny linii sootvetstvuyushie galaktikam na z=4.86, 4.92 i 5.6.

Avtory schitayut, chto podobnyi metod pozvolit obnaruzhivat' galaktiki na z>8.

Vsem kto interesuetsya matematicheskim apparatom processa gravitacionnogo linzirovaniya rekomenduyu dannuyu stat'yu.

Avtoram udalos' naiti prostoe vyrazhenie dlya kriticheskih krivyh dvoinoi gravitacionnoi linzy i na etoi osnove poluchit' ih parametricheskoe predstavlenie. To zhe samoe udalos' sdelat' i dlya kaustik. Teper' mozhno budet legko konstruirovat' shablony krivyh bleska, pozvolyayushie opredelyat' parametry linziruyushei dvoinoi sistemy.

Kriticheskie krivye (sleva) i kaustiki (sprava) dlya dvoinoi gravitacionnoi linzy s rasstoyaniem mezhdu komponentami ravnym Einshteinovskomu radiusu. Tochkami dany krivye dlya sistemy s ravnymi massami komponent, punktirom - dlya otnosheniya mass 1/4.

Gravitacionnoe linzirovanie - moshnyi instrument izucheniya raspredeleniya veshestva v prostranstve. My pisali o nem neodnokratno. Odnako, izvestno vsego neskol'ko sluchaev, kogda linzoi yavlyaetsya spiral'naya galaktika. Odin iz primerov pered vami: dva izobrazheniya kvazara PMN J2004-1349 - rezul'tat gravitacionnogo linzirovaniya na lezhashei na luche zreniya spiral'noi galaktike. Odno iz izobrazhenii kvazara prosvechivaet skvoz' spiral'nuyu vetv' galaktiki-linzy (iz-za etogo ego blesk oslablyaetsya primerno na 3 zvezdnyh velichiny), chto pozvolyaet izuchit' raspredelenie pyli v ee diske.

Sleva i sprava - dva izobrazheniya kvazara PMN J2004-1349, v centre - spiral'naya galaktika-linza. Pravoe izobrazhenie kvazara zametno oslableno poglosheniem v spiral'noi vetvi galaktiki. Na bolee kontrastnom izobrazhenii (na uvelichennom foto sprava) vidny eshe dva ob'ekta.

Esli osvetit' chernuyu dyru ochen' yarkim istochnikom sveta, to otkuda by vy na nee ne smotreli, vy mozhete uvidet' ryadom s nei (na rasstoyanii nemnogo bol'she gravitacionnogo radiusa) neskol'ko svetyashihsya dug. Eto luchi sveta, otklonennye chernoi dyroi (kak moshnoi gravitacionnoi linzoi) na bol'shie ugly: samoi vneshnei i yarkoi budet duga iz "prosto" otklonennyh luchei, sleduyushaya - iz luchei sdelavshih odin oborot vokrug chernoi dyry, zatem - dva oborota i t.d.

Podobnym istochnikom sveta dlya sverhmassivnoi chernoi dyry v centre Mlechnogo Puti (M~4x10⁶ M_o) mozhet sluzhit' samaya blizkaya iz obrashayushihsya vokrug nee zvezd - zvezda s oboznacheniem S2. Eto massivnaya (M_*~15 M_o) i, sledovatel'no, yarkaya zvezda dvizhetsya vokrug dyry na rasstoyanii ot 130 do 1900 astronomicheskih edinic (u nee ochen' vytyanutaya orbita).

Mozhet byt' "kosmicheskomu teleskopu sleduyushego pokoleniya" (NGST) udastsya zaregistrirovat' opisannoe svechenie?

Esli zvezda vrashaetsya, to ona sama i, chto bolee vazhno, ee gravitacionnoe pole teryayut sfericheskuyu simmetriyu. Prichin zdes' dve: centrobezhnye sily prevrashayut sfericheskuyu zvezdu v splyusnutyi ellipsoid vrasheniya (v pervom priblizhenii), kotoryi imeet nesfericheskoe gravitacionnoe pole. Krome togo gravitacionnoe pole lyubogo vrashayushegosya tela otklonyaetsya ot sfericheskoi simmetrii, poskol'ku v nem proyavlyayutsya "gravimagnitnye" sily (naibolee izvestnyi primer - pole Kerrovskoi chernoi dyry). Pervyi effekt sil'nee proyavlyaetsya u obychnyh zvezd (razmery kotoryh veliki, a relyativistskie effekty, naoborot, maly), vtoroi - u neitronnyh zvezd i chernyh dyr.

Kak eto proyavlyaetsya pri gravitacionnom mikrolinzirovanii?

1. Nesfericheskaya gravitacionnaya linza sozdaet tri (a ne dva) izobrazheniya istochnika. Dopolnitel'noe tret'e izobrazhenie vsegda raspolozheno ochen' blizko k linze.
2. Vblizi linzy voznikaet oblast' (kaustika), pri peresechenii kotoroi tochechnym istochnikom ego usilenie dostigaet beskonechnosti.
   
   Primer kaustiki vblizi odnorodnoi vrashayusheisya sfery.
   
   
3. Vrashenie gravitacionnoi linzy vyzyvaet iskazhenie krivoi bleska.

Struktura izobrazhenii v gravitacionnoi mikrolinze. Krasnye kruzhki pokazyvayut polozhenie linziruemogo istochnika, belye kvadraty - izobrazheniya sozdavaemye nevrashayusheisya linzoi, chernye kvadraty - vrashayushayasya odnorodnaya sfera. Polozhenie tret'ego izobrazheniya (pokazano zelenym cvetom) prakticheski sovpadaet s samoi linzoi.

V gravitacionnom pole vrashayushegosya tela poyavlyaetsya eshe odin effekt - gravitacionnyi effekt Faradeya - povorot ploskosti polyarizacii sveta v rezul'tate gravitacionnogo linzirovaniya.

V stat'e obsuzhdayutsya tonkie gravitacionnye effekty, voznikayushie pri prohozhdenii linzirovannyh luchei (ili luchei, kotorye ispytayut linzirovanie) vblizi dvoinoi sistemy, kotoraya, estestvenno, yavlyaetsya istochnikov gravitacionnyh voln.

Avtory pokazyvayut, chto, esli luch prohodit dostatochno blizko ot dvoinoi, to mogut voznikat' potencial'no nablyudaemye effekty. Pravda, veroyatnost' etoochen' mala (luchu nado proiti ochen' blizko, a zvezdy, kak izvestno, razbrosany dovol'no redko). Edinstvennoi horoshei vozmozhnost' yavlyaetsya linzirovanie na tret'em komponente kratnoi sistemy.

V dannom obzore provoditsya poisk mikrolinzirovaniya V dannom obzore provoditsya poisk mikrolinzirovaniya v napravlenii Tumannosti Andromedy. Stoit otmetit', chto eshe 10 let nazad poiski linzirovaniya ot M31 velis' v Rossii dazhe bez PZS matric - na fotoplastinkah ( Sazhin, Shul'ga, Gorbat'ko).

Avtory predstavlyayut pervye rezul'taty obzora MEGA. Zaregistrirovano 14 sobytii. Eto nemnogo, no predvaritel'no mozhno skazat', chto dannye soglasuyutsya s prisutstviem znachitel'noi populyacii kompaktnyh ob'ektov v galo M31.

Po suti dela eto nebol'shoi kriticheskii obzor po rezul'tatam i perspektivam mikrolinzirovaniya, napisannyi navernoe samym kompetentnym v etoi oblasti chelovekom. V osnovnom Pachinskii pishet o svoem detishe - proekte OGLE, no zatragivayutsya i drugie eksperimenty.

Po mneniyu Pachinskogo v blizhaishie god-dva my budem imet' dostovernye sobytiya mikroliznirovaniya, gde v kachestve linz vystupayut chernye dyry i planety. Avtor opisyvaet imeyushiesya kandidaty, metodiku i eksperimenty, s pomosh'yu kotoryh kandidaty byli vyyavleny, a takzhe puti povysheniya dostovernosti takoi informacii.

P.S. Simptomatichno, chto Pachinskii uzhe ne pervyi raz pishet v astro-ph, special'no ukazyvaya, chto stat'ya ne napravlena ni v kakoi zhurnal. T.e. Arhiv sam po sebe stanovitsya nositelem unikal'nyh statei ne tol'ko potomu, chto ih nikuda ne vzyali, no i potomu chto avtor, buduchi uchenym ekstra-klassa, schitaet takuyu publikaciyu vpolne dostatochnoi.

Gravitacionnoe linzirovanie - moshnyi i populyarnyi v poslednee vremya instrument issledovaniya raspredeleniya mass v prostranstve. Avtor rassmatrivaet vsyu cepochku masshtabov, na kotoroi nablyudaetsya dannoe yavlenie: galaktiki (mikrolinzirovanie) - skopleniya galaktik - krupnomasshtabnaya struktura. V obzore dano neobhodimoe teoreticheskoe vvedenie i podrobno rassmotreny vse populyarnye segodnya voprosy.

Peremennost' kvazarov mozhno ob'yasnyat' dvumya prichinami: vnutrennimi i vneshnimi. Vnutrennie svyazany s prirodoi samogo kvazara (naprimer, peremennyi temp akkrecii ili neustoichivosti v akkrecionnom diske i t.d.). Vneshnyaya prichina mozhet byt' fakticheski odna - gravitacionnoe linzirovanie. V zavisimosti ot haraktera peremennosti (amplituda, vremya ...) eto mogut byt' raznye tipy linzirovaniya, no osobenno sushestvennym okazyvaetsya mikrolinzirovanie - prolet zvezdy iz okruzhayushei kvazar galaktiki ochen' blizko k luchu zreniya. V sluchae vnutrennih prichin peremennosti izmenenie svetimosti v raznyh spektral'nyh polosah mozhet byt' razlichnym, a obshaya peremennost' budet dostatochno medlenno izmenyat'sya pri malyh izmeneniyah napravleniya ispuskaniya izlucheniya. Dlya linzirovaniya zhe vse budet ne tak. V (makro)linzirovannyh izobrazheniyah kvazarov dolzhny budut nablyudat'sya odni i te zhe krivye bleska s nekotoroi vremennoi zaderzhkoi. Effekt mikrolinzirovaniya ne zavisit ot dliny volny izlucheniya, krome togo on proyavlyaetsya v ochen' uzkom konuse, t.e. budet viden tol'ko v odnom iz izobrazhenii kvazara. Poslednie svoistva bolee pohozhi na te, chto nablyudayutsya u kvazarov. Imenno ob etom i idet rech' v stat'e. Odnako i u etoi modeli est' svoi problemy, naprimer, ona ne mozhet ob'yasnit' bol'shuyu dolyu vspyshek s amlitudoi >0.35^m i svoistva peremennosti kvazarov na z<1.

Slaboe gravitacionnoe linzirovanie napryamuyu svyazano s raspredeleniem mass vo Vselennoi (kak vidimogo veshestva, tak i temnoi materii). Imenno poetomu dannyi vopros tak privlekaet kosmologov segodnya.

Odnako, esli smotret' cherez linzu na odnorodnyi fon, to nikakih izmenenii zametit' ne udastsya. Prichem eto utverzhdenie sovershenno ne zavisit ot svoistv linzy, ona mozhet byt' sobirayushei ili rasseivayushei, steklyannoi ili gravitacionnoi.

Vliyanie linzy mozhno zametit' tol'ko na neodnorodnom fone, pri etom zhelatel'no znat' kak etot fon vyglyadel iznachal'no, chtoby zametit' poyavivshiesya iskazheniya. V etom smysle reliktovyi fon (s ego neznachitel'nymi fluktuaciyami temperatury) ochen' neudachnyi ob'ekt dlya podobnyh nablyudenii. Situaciya stanovitsya sushestvenno luchshe, esli u reliktovogo izlucheniya nablyudaetsya ne tol'ko potok (ili temperatura), no i polyarizaciya.

Vse eti voprosy podrobno, chetko i dostatochno strogo rassmotreny v dannoi rabote.

Za neskol'ko let raboty eksperimenty OGLE-I i OGLE-II (Optical Gravitational Lensing Experiment) otkryli neskol'ko sobytii gravitacionnogo mikrolinzirovaniya v napravlenii Magellanovyh Oblakov [teper' takih sobytii uzhe neskol'ko desyatkov] i bolee sotni sobytii v baldzhe Galaktiki. I eto vse, chto sdelano v eksperimente "po ego pryamomu naznacheniyu". Zato pobochnye produkty sovershenno velikolepny: otkryto neskol'ko desyatkov ekzoplanet po ih prohozhdeniyam po diskam zvezd, naideno neskol'ko desyatkov tysyach(!) peremennyh zvezd, bol'shaya chast' iz nih klassificirovana.

Vse li vozmozhnoe izvlecheno iz zakromov dannogo eksperimenta? Okazyvaetsya net! Dokazatel'stvom chemu yavlyaetsya katalog sobstvennyh dvizhenii 5 078 188 zvezd iz 49 ploshadok baldzha Galaktiki, gde shli nablyudeniya v eksperimente OGLE-II. Nablyudeniya velis' s 1997 po 2000 g. v fil'tre I (v kataloge zvezdy ot 11 do 18 velichiny). Individual'nye izmereniya polozhenii v etom eksperimente ne slishkom tochny, no za chetyre goda na kazhduyu zvezdu prishlos' ot 138 do 555 nablyudenii, chto pozvolilo dostich' srednei tochnosti sobstvennyh dvizhenii 0.8-3.5^.10^-6 "/god.

Po mere ohlazhdeniya Vselennoi na ochen' rannih etapah ee evolyucii (pri energiyah vblizi 10²² eV) nekotorye skalyarnye polya pri fazovyh perehodah mogut obrazovyvat' ochen' neobychnye konstrukcii - tak nazyvaemye topologicheskie defekty - dvumernye "domennye stenki", lineinye "kosmicheskie struny" i tochechnye "monopoli" (ne putat' s magnitnymi monopolyami). Poperechnye razmery etih ob'ektov chrezvychaino maly. Dlya astrofiziki naibolee interesnymi iz nih yavlyayutsya kosmicheskie struny.

Odnim iz naibolee naglyadnyh i legko obnaruzhimyh proyavlenii kosmicheskih strun yavlyaetsya gravitacionnoe linzirovanie. Ono ochen' sil'no otlichaetsya ot linzirovaniya na kompaktnyh ob'ektah (zvezdah, galaktikah i skopleniyah). Pri linzirovanii na komicheskih strunah voznikayut dva raspolozhennyh ryadom izobrazheniya linziruemogo ob'ekta bez kakih-libo zametnyh iskazhenii formy.

Ob'ekt SLC1 (astro-ph/0302547)

Do sih por issledovanie kosmicheskih strun bylo libo chisto teoreticheskim, libo kosvennym (naprimer, ih vklad v anizotropiyu reliktovogo izlucheniya). No nedavno poyavilsya pervyi kandidat v ob'ekty linzirovannye kosmicheskimi strunami - ob'ekt SLC-1 - posmotrite na ego izobrazhenie sprava.

Konechno, srazu vozros interes k poisku takih ob'ektov, i vot pered vami dannaya stat'ya. Kak iskat' linzirovannye ob'ekty? Na kakih krasnyh smesheniyah? Kakimi instrumentami pol'zovat'sya? Vot nekotorye iz voprosov, rassmatrivaemyh v dannoi stat'e.

Tipichnaya geometriya linzirovaniya
na kosmicheskoi strune

Etot obzor sostoit iz teoreticheskoi chasti, soderzhit opisanie metodiki i rezul'taty vysokotochnogo integrirovaniya rasprostraneniya luchei sveta v post-N'yutonovskom priblizhenii i sravnenie chislennyh i analiticheskih rezul'tatov. Avtory pokazyvayut, chto dlya astrometricheskoi tochnosti primerno 0.2 mikroarksekundy, maksimal'no dostignutoi segodnya, dostatochno ispol'zovat' predlozhennyi v 1992 g. Klionerom (odin iz avtorov dannoi stat'i) i Kopeikinym podhod, v kotorom ispol'zuetsya horosho izvestnoe reshenie zadachi o rasprostranenii sveta v pole nepodvizhnogo tela. Dlya tel Solnechnoi sistemy etot zhe podhod obespechivaetya tochnost' do 0.002 mikroarksekundy.

Nesmotrya na podrobnoe i akademichnoe izlozhenie, etot obzor, po-vidimomu, yavlyaetsya eshe odnim otvetom (otricatel'nym) na interpretaciyu eksperimenta Kopeikina i Fomallona. "Platon mne drug, no istina dorozhe".

V poslednee vremya (vnov', posle dolgogo pereryva) voznik interes k poisku effektov gravitacionnogo linzirovaniya na kosmicheskih strunah. V otlichie ot "obychnyh" gravitacionnyh linz kosmicheskaya struna yavlyaetsya protyazhennym ob'ektom, v rezul'tate chego statisticheskie svoistva poluchayushihsya izobrazhenii budut razlichat'sya. Tak v oblasti razmerom v 1 kvadratnuyu uglovuyu minutu nablyudaetsya okolo 100 ob'ektov. Obychnaya gravitacionnaya linza (galaktika), udalennaya ot nas na krasnom smeshenii z~0.5, daet v takoi oblasti v srednem 0.1 linzirovannoe izobrazhenie (t.e. my zametim effekt tol'ko ot odnoi ih desyati potencial'nyh linz), a ot kosmicheskoi struny s tem zhe z~0.5 ozhidaetsya okolo 5 linzirovannyh izobrazhenii. Otsutstvie zhe podobnoi "cepochki izobrazhenii" mozhet sluzhit' argumentom protiv kosmicheskoi struny.

Dva predel'nyh varianta struny - pryamaya (sleva) i sluchainym obrazom zaputannaya.

Esli posmotret' prakticheski v lyubuyu tochku neba v moshnyi teleskop, to my uvidim, chto ono plotno pokryto slabymi galaktikami - srednee uglovoe rasstoyanie mezhdu takimi ob'ektami sostavlyaet vsego neskol'ko sekund. Poetomu nahodyashiesya na luche bolee blizkie skopleniya galaktik vyzyvayut yavleniya massovogo gravitacionnogo (makro)linzirovaniya. Eto proyavlyaetsya v iskazhenii formy ob'ektov, kotorye pri sil'nom linzirovanii prevrashayutsya v tonkie dlinnye dugi ("arki"). Nizhe na fotografii pokazan odin iz primerov podobnogo massovogo linzirovaniya.

Gravitacionnoe linzirovanie v skoplenii galaktik Abell 2218

Statisticheskoe issledovanie takih yavlenii mozhet sluzhit' horoshim instrumentom dlya proverki kosmologicheskii modelei (tochnee dlya utochneniya znachenii ryada ih parametrov). Dlya etogo neobhodimo sravnivat' nablyudaemoe kolichestvo dug i ih raspredelenie po parametram s teoreticheski predskazyvaemym. Do sih por v podobnyh issledovaniyah shiroko ispol'zovalis' analiticheskie modeli v kotoryh delalis' dva uproshayushih predpolozheniya: (1) slabost' gravitacionnogo linzirovaniya i (2) uproshennye modeli raspredeleniya veshestva v linzah - skopleniyah galaktik. Dlya togo, chtoby otkazat'sya ot etih uproshenii, prihoditsya perehodit' k chislennomu modelirovaniyu processov linzirovaniya.

Avtory dannoi raboty rassmotreli dva naibolee tipichnyh uslozhneniya modeli linziruyushego skopleniya - nalichie v ego centre massivnoi cD galaktiki i linzirovanie na slivayushihsya skopleniyah. Ih vyvod zaklyuchaetsya v tom, chto perehod k tochnomu modelirovaniyu povyshaet chislo dug, poluchayushihsya v rezul'tate sil'nogo gravitacionnogo linzirovaniya. Uchet cD galaktik povyshaet ih chislo na 50%, a sliyanie skoplenii - do poryadka velichiny.

Prichina, po kotoroi kosmologicheskie parametry vliyayut na chastotu linzirovaniya, dostatochno ponyatna - v zavisimosti ot togo chem zapolnena Vselennaya uglovye razmery galaktik i skoplenii po raznomu menyayutsya s rasstoyaniem (t.e. s krasnym smesheniem) - eti effekty izvestny bolee 30 let. Odnako v poslednee vremya vse eti issledovaniya prishlost provozit' zanovo, vo-pervyh, iz-za poyavleniya bol'shogo kolichestva novyh nablyudatel'nyh dannyh po makrolinzirovaniyu i, vo-vtoryh, iz-za togo, chto nashi predstavleniya ob ustroistve Vselennoi sil'no izmenilis'. Vselennaya okazazas' zapolnennoi nevidimym veshestvom s otricatel'nym davleniem (tak nazyvaemoi "temnoi energiei") iz-za kotorogo ee rasshirenie ne zamedlyaetsya, a uskoryaetsya. Takoe issledovanie provedeno v rabote A.Deva i Dzh.S.Alkanisa astro-ph/0305068. Na privedennom nizhe grafike iz etoi raboty pokazano kak chislo linzirovannyh kvazarov menyaetsya v zavisimosti ot kosmologicheskogo parametra q, harakterizuyushego uskorenie (ili zamedlenie) ee rasshireniya.

Eto deistvitel'no polnocennyi obzor - 46 stranic. Nasha Vselennaya zapolnena veshestvom, prichem ego raspredelenie na masshtabah do soten megaparsek - neodnorodno. Takie krupnomasshtabnye neodnorodnosti budut vyzyvat' otklonenie luchei sveta, t.e. vsya Vselennaya v celom i kazhdaya ee dostatochno krupnaya chast' v otdel'nosti budut igrat' rol' (gravitacionnoi) linzy. Pravda linzy eti budut ochen' "krivymi".

V obzore dano obshee vvedenie v problemu gravitacionnogo (makro)linzirovaniya, a takzhe podrobno rassmotreny voprosy iskazheniya form galaktik i tochechnyh istochnikov, korrelyacionnye svoistva voznikayushih izobrazhenii, ogranicheniya na plotnost' i odnorodnost' raspredeleniya veshestva i drugie kosmologicheskie parametry, i tak dalee.

Zachem nuzhny linzirovannye kvazary? Otvet na etot vopros byl poluchen pochti srazu posle ih otkrytiya. Oni nuzhny dlya izmereniya postoyannoi Habbla.

Metod ee izmereniya ne izmenilsya za mnogo let: kvazary - peremennye ob'ekty, ih izobrazheniya, voznikayushie v rezul'tate gravitacionnogo linzirovaniya budut izmenyat' svoi blesk takzhe kak sam kvazar, no s nekotoroi zaderzhkoi po vremeni. Eta zaderzhka budet razlichnoi u raznyh izobrazhenii, tak kak luchi sveta prohodyat puti raznoi dliny i, chto vazhnee, dvizhutsya v razlichayushihsya po sile oblastyah gravitacionnogo polya linzy. Esli eta zaderzhka budet izmerena, to ona, sovmestno s informaciei o raspolozhenii izobrazhenii na nebe, ih otnositel'noi yarkosti, krasnyh smesheniyah i informaciei o linze (esli ona vidna), pozvolit opredelit' postoyannuyu Habbla dazhe po odnomu kvazaru! Na samom dele, konechno, vse okazyvaetsya slozhnee. V nekotoryh udachnyh sluchayah reshenie okazyvaetsya odno, v drugih - neskol'ko. V stat'e privedeno 11 linzirovannyh kvazarov u kotoryh eti izmereniya provedeny. Vo vseh sluchayah odno iz reshenii soglasuetsya so znacheniem postoyannoi Habbla poluchennym drugimi metodami.

Izobrazheniya dvuh linzirovannyh kvazarov

Ocenki postoyannoi Habbla po razlichnym kvazaram

Sushestvennaya dolya nebarionnoi ili barionnoi temnoi materii galakticheskih galo mozhet byt' zaklyuchena v Massivnyh Komaktnyh Ob'ektah (MASCOs - MASsive Compact Objects). Ih osnovnoe otlichie ot MACHO (MAssive Compact Halo Objects), kotorye uzhe 10 let izuchayut v eksperimentah po gravitacionnomu opticheskomu mikrolinzirovaniyu zvezd, v massah, tipichnaya massa MACHO primerno 0.5M_o (hotya izvestny i neskol'ko sobytii s massami v neskol'ko solnechnyh), a u MASCO - ot 10 do 10000M_o. V etom sluchae, osobenno esli massy takih ob'ektov lezhat blizhe k verhnei granice intervala, nado sovsem nemnogo tel, chtoby v nih soderzhalas' vsya massa nevidimogo galo. Prichem obnaruzhit' takie nemnogochislennye ob'ekty budet ochen' trudno, nesmotrya na ih vysokuyu massu, no edinstvennym sposobom eto sdelat' budet vse ravno gravitacionnoe mikrolinzirovanie. Avtory predlagayut iskat' MASCOs tak: pri radionablyudenii linzirovannogo dalekogo kvazara s neskol'kimi MASCO v galo linziruyushei galaktiki budut vyzyvat' mikrolinzirovanie v makrolinzovyh izobrazheniyah. Sovremennaya tehnika VLBI nablyudenii so sverhvysokim uglovym razresheniem (VLBI - eto mezhkontinental'naya radiointerferometriya), pozvolyaet iz obnaruzhivat'. Pervym kandidatom na takoe obsledovaniya yavlyaetsya linzirovannyi kvazar s 4 izobrazheniyami B1422+231. Sam kvazar imeet krasnoe smeshenie z=3.62, a linziruyushaya ego ellipticheskaya galaktika - z=0.34. Avtory pokazyvayut (s pomosh'yu komp'yuternoi modeli), chto pri uglovom razreshenii 0.01 mas (mas = milli ark sekunda = 10^-6 uglovoi sekundy) mozhno budet obnaruzhit' MASCO s massoi vyshe 100M_o.

Mikrolinzovye yavleniya na fone izobrazhenii kvazara

So vremenem sozdaetsya vse bolee polnoe oshushenie, chto osnovatel' eksperimenta OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) mudryi Bogdan Pachin'skii, predvidel, chto pryamye rezul'taty vseh etih eksperimentov budut dostatochno ordinarnymi, a pobochnye (dobit'sya pryamogo finansirovaniya kotoryh bylo prakticheski nevozmozhno) - chrezvychaino interesnymi. Eksperiment OGLE - samyi udachnyi iz vseh provodivshihsya eksperimentov po poisku gravitacionnogo mikrolinzirovaniya - registriruet v napravlenii na BMO primerno po 10 podobnyh sobytii v god. Zato za desyat' let provedeniya etogo eksperimenta obnaruzheny i issledovany neskol'ko desyatkov tysyach(!) peremennyh zvezd. Eti izmereniya vypolneny s vysokoi tochnost'yu (seichas nablyudeniya vedutsya na bolee krupnom teleskope, chem v nachale) i odnorodnost'yu (vse zvezdy nahodyatsya pochti na odnom i tom zhe rasstoyanii ot nas - okolo 55 kpk, pogloshenie sveta takzhe odinakovo). Dannaya stat'ya posvyashena zatmennym dvoinym - zvezdam, kotorye pri dvizhenii po orbite periodicheski zakryvayut drug druga. Takih zvezd na 4.6 kvadratnyh gradusah neba, issledovavshihsya v 1996-2000 gg. 2580. Dlya ih obnaruzheniya i klassifikacii prishlos' ispol'zovat' avtomaticheskuyu sistemu obrabotki.

Krivye bleska nekotoryh otkrytyh zvezd

Prosmatrivaemaya oblast' neba

Bolee podrobnuyu informaciyu ob eksperimente vy mozhete naiti v arhive eksperimenta OGLE http://www.astrouw.edu.pl/~ogle ili na ego zerkale http://bulge.princeton.edu/~ogle

Podrobnoe opisanie proekta MACHO i osnovnyh rezul'tatov, poluchennyh v ego ramkah (napomnim, chto nablyudeniyam mikrolinzirovaniya uzhe 10 let! - sm. astro-ph/0304252).

Sam proekt MACHO sobiral dannye s 1992 po 1999 gg. Bylo polucheno okolo 100000 izobrazhenii. Poetomu obrabotka vsego etogo massiva zanimaet ochen' mnogo vremeni. Tak chto vpolne umestno govorit' o novyh rezul'tatah, hotya nablyudeniya uzhe ne vedutsya. Podrobno opisyvaetsya "kuhnya" obrabotki dannyh. Obsuzhdayutsya razlichnye neopredelennosti. Interesno opisanie poiskov samih linz - t.e. tel, otklonyayushih svet. Ved' na samom dele my ne ochen' horosho znaem, chto za ob'ekty vystupayut v roli linz. Otdel'no rassmatrivayutsya linzy-kandidaty v chernye dyry. Seichas est' dva sobytiya, ocenki massy linz kotoryh dayut nizhnii predel poryadka 2 mass Solnca. Esli by eto byli obychnye zvezdy, to my by videli ih. Iz temnyh ob'ektov chernye dyry naibolee podhodyat na rol' linz v etih dvuh sluchayah. Odnako, esli eto i pravda chernye dyry, to voznikaet drugaya problema - togda chernyh dyr v Galaktike udivitel'no mnogo. Tak chto, kak obychno, "mnogoe sdelano, no mnogoe eshe predstoit".

Korotkoe (odna lekciya) populyarnoe vvedenie v voprosy gravitacionnogo linzirovaniya (kak makro, tak i mikro).

Tipichnaya shema mikrolinzirovaniya.


Linzirovanie na slegka splyusnutoi linze
(tipichnoi ellipticheskoi galaktike).
Sverhu - sem' istochnikov izlucheniya, snizu - ih izobrazheniya.

Mikrolinzirovanie: linza (v centre punktirnoi okruzhnosti) nepodvizhna, istochnik (belye kruzhki) dvizhetsya po pryamoi, dva ego izobrazheniya slozhnym obrazom peremeshayutsya i menyayut razmery i formu. Sootvestvuyushaya krivaya bleska pokazana na grafike sverhu.

V otkrytii etogo kvazara sovmestilis' dve "interesnye" osobennosti: (1) kvazar byl otkryt avtomaticheski, programmoi, pri obrabotke odnogo iz samyh ob'emnyh cifrovyh katalogov galaktik SDSS, a eto interesnoe napravlenie segodnyashnego razvitiya astronomii i (2) eto okazalsya sam po sebe interesnyi ob'ekt.

Izobrazhenie kvazara sostoit iz 5 komponent, iz kotoryh v ishodnom obzore nablyudalis' tol'ko 2 samye yarkie. Posle obnaruzheniya etogo ob'ekta v SDSS byli provedeny dopolnitel'nye nablyudeniya na 6.5 m teleskope Val'tera Baade v observatorii Las Kampanas (issledovanie izobrazheniya) i na 10 m teleskope Keck II na Mauna Kea (spektral'nye issledovaniya). Po etim dannym maksimal'noe rasstoyanie mezhdu komponentami 1.78", krasnoe smeshenie kvazara - z=1.52.

Na privedennom risunke sleva pokazana shema linzirovannogo izobrazheniya, a sprava - izobrazhenie. I tam, i tam otmecheny komponenty kvazara. Kvadratami pokazany linzirovannye izobrazheniya (ih 4 - A, B, C i D), treugol'nikom - galaktika-linza (G) i kruzhkom (D') - deistvitel'noe polozhenie kvazara. Izobrazhenie D - samoe yarkoe. Neobychnost' dannogo kvazara zaklyuchaetsya v tom, chto samoe yarkoe izobrazhenie D, raspolozhennie vblizi togo mesta, gde dolzhen byl by nahodit'sya nevozmushennyi kvazar D' ne sootvetstvuet po svoim svoistvam kvazaru na z~1.5. Odnako nalichie 3 ostavshihsya izobrazhenii, prichem raspolozhennyh v "pravil'nyh" mestah i s primerno ravnymi krasnymi smesheniyami, sluzhat dokazatel'stvom togo, chto my vidim imenno gravitacionnuyu linzu. Libo eto novyi, ranee ne izvestnyi klass "trehkomponentnyh" linzirovannyh sistem, libo my imeem delo so slozhnym sluchaem poglosheniya izlucheniya odnogo iz izobrazhenii.

Okazyvaetsya, proshlo uzhe desyat' let s teh por kak nachalis' pervye, kazavshiesya togda ekzoticheskimi, proekty po poisku mikrolinzirovaniya: MACHO, EROS i OGLE. V dannom obzore vy naidete opisanie standartnogo sobytiya (eto uzhe ne stol' interesno, t.k. est' massa obzorov, knig i statei po etomu voprosu), razlichnyh otklonenii ot nego (ot ahromatichnosti ili ot standartnoi simmetrichnoi krivoi bleska) iz-za effektov parallaksa i ksallarapa, konechnyh razmerov linziruyushego tela ili ego dvoistvennosti. Osoboe vnimanie udeleno sleduyushim trem voprosam:

1. poisk kompaktnyh temnyh ob'ektov v galo Galaktiki;
2. raspredelenie barionnoi materii vo vnutrennih chastyah Mlechnogo Puti i tumannosti Andromedy;
3. izuchenie potemneniya k krayu u linziruemyh zvezd.

Obychno kvazary okruzheny galaktikami, tochnee nahodyatsya v ih centrah. Eto trudno zametit', tak kak kvazar svetit vo mnogo raz sil'nee, chem galaktika. Dlya takih ob'ektov byla predlozhena model' intensivnoi akkrecii na sverhmassivnuyu central'nuyu chernuyu dyru. Segodnya takaya model' schitaetsya obsheprinyatoi. No izvestny dostatochno mnogochislennye sistemy, v kotoryh kvazar nahoditsya ne v centre galaktiki, a ryadom s nei. Na fotografii pokazany izofoty sistemy, sostoyashei iz galaktiki NGC 4319 (bolee krupnaya sverhu) i kvazara Markaryan 205. Odno iz predlozhennyh dlya takih par ob'yasnenii - gravitacionnoe linzirovanie, kvazar yavlyaetsya usilennym izobrazheniem naibolee yarkoi chasti galaktik (centra). Na rol' linzy v dannoi situacii goditsya ne vsyakii ob'ekt: galaktiki slishkom protyazhennye, zvezdy dayut ochen' korotkie sobytiya. Podhodyashimi kandidatami yavlyayutsya sharovye skopleniya v galo galaktiki, lezhashei na luche zreniya. Eta gipoteza i rassmatrivaetsya avtorom stat'i.

Gravlinzirovanie seichas yavlyaetsya odnoi iz samyh aktual'nyh tem, t.k. slishkom mnogo vokrug nas vsego nevidimogo, chto proyavlyaet sebya tol'ko gravitacionno. Eto i temnoe veshestvo v kosmologii, i korichnevye karliki v galo galaktiki i mnogoe-mnogoe drugoe (naprimer, my seichas rabotaem s kollegami iz Anglii nad raschetami astrometricheskogo gravlinzirovaniya na neitronnyh zvezdah - starye neitronnye zvezdy tozhe ob'ekty prakticheski nevidimye!).

V rabotah po linzirovaniyu chasto prihoditsya stalkivat'sya s chislennymi raschetami. Sobstvenno, ob etom i lekciya. Avtor rassmatrivaet tri osnovnyh tipa zadach: nahozhdenie izobrazhenii istochnika i klassifikaciya izobrazhenii, rasprostranenie sveta pri kosmologicheskom linzirovanii, vosstanovlenie raspredeleniya massy.

Bezuslovno, sama rabota dovol'no special'naya, no zato mnogie veshi dovol'no podrobno "razzhevany".

^{(Arhiv Gravitacionnoe linzirovanie:} v.2, 2004, v.1, 2002-2003)