The R.A.P. Project (Reviews of Astro-Ph) 2003
Гравитационное линзирование
(Архив Гравитационное линзирование: v.2, 2004,
v.1, 2002-2003)
Authors: M. Oguri et al.
Comments: 21 pages, 24 figures, 5 tables, submitted to ApJ
Квазар, фотография которого показана ниже, линзирован, ясно видны четыре изображения. Сейчас, после проведения массовых обзоров квазаров и галактик, таких объектов известно уже достаточно много. И в данном изображении нет ничего особенного, кроме одного: расстояние между наиболее удаленными изображениями данного квазара составляет 14.62". Этот квазар, расположенный на z=1.734 линзируется не галактикой, а скоплением галактик, расположенном на z=0.68.
Authors: E. Koptelova et al.
Comments: to appear in proceedings of the meeting on 'Gravitational Lensing : A unique Tool for Cosmology' held in Aussois, France, 5-11 January 2003, 9 pages with 6 figures
Авторы описывают методику обработки изображений, для получения качественных данных по гравитационным линзам. Сама статья довльно техническая, но будет интересна тем, кто занимается обработкой изображений.
Результат обработки изображения креста Эйнштейна, полученного на 1.5-метровом телескопе АЗТ-22 на Майданаке.
Authors: Arno Riffeser et al.
Comments: 4 pages, 2 figures
Еще один проект по поиску пиксельных событий микролинзирования - проект Калар Алто им.Вендельштейна (the Wendelstein Calar Alto Pixellensing Project (WeCAPP)) - начал осуществляться в 1999 году. В этом проекте ведутся наблюдения событий микролинзирования звезд Туманности Андромеды (M31). В этом проекте наблюдается пиксельное микролинзирование, т.е. звезды вне событий линзирования не видны. В данной статье сообщается об открытии двух первых возможных событий. Их кривые блеска показаны на графике.
Authors: R.B. Metcalf et al.
Comments: 29 pages, 16 figures, submitted to ApJ
Очень подробно с примерами из наблюдений гравитационной линзы с четырьмя изображениями Q2237+0305 показано чего можно добиться, если вместо построения фотометрической карты (распределения яркости) проводить пространственно-разрешенную спектроскопию (т.е. в каждой точке изображения строить спектр или, что то же самое, строить набор изображения линзы на разных длинах волн). Метод оказывается очень эффективным: удается избежать ситуаций вырожденной зависимости от параметров, которая часто встречалась в этой области астрофизики. Например, коэффициенты усиления излучения из области узких линий и из области широких линий квазара заметно различаются, они также не совпадают с коэффициентами для инфракрасного и радио диапазонов.
Для объекта Q2237+0305 получены ограничения на распределение в нем темной материи.
Изображения линзированного квазара Q2237+0305 в линии H (слева)
и в запрещенной линии дважды ионизованного кислорода 5007А (справа).
Authors: J.Richard et al.
Comments: 4 pages, 5 figures.
Слабые удаленные галактики с z>5 лучше искать в местах, где они максимально усилены гравитационным линзированием. Такое усиление может достигать 2-4 звездных величин. Однако линзированные изображения галактик очень сильно искажаются, и их становится трудно отождествить. Авторы данной заметки предлагают выделять подобные объекты с помощью анализа спектров, в которых ищется сильно смещенная линия Ly. Ниже приведен пример подобного поиска в скоплении галактик Abell 2218 (которое служит линзой).
Авторы считают, что подобный метод позволит обнаруживать галактики на z>8.
Authors: Hideki Asada
Comments: 8 pages, 4 figures; accepted for publication in Prog. Theor. Phys
Всем кто интересуется математическим аппаратом процесса гравитационного линзирования рекомендую данную статью.
Авторам удалось найти простое выражение для критических кривых двойной гравитационной линзы и на этой основе получить их параметрическое представление. То же самое удалось сделать и для каустик. Теперь можно будет легко конструировать шаблоны кривых блеска, позволяющие определять параметры линзирующей двойной системы.
Authors: J.N.Winn et al.
Comments: ApJ, in press [9pp, 7 figs]
Гравитационное линзирование - мощный инструмент изучения распределения вещества в пространстве. Мы писали о нем неоднократно. Однако, известно всего несколько случаев, когда линзой является спиральная галактика. Один из примеров перед вами: два изображения квазара PMN J2004-1349 - результат гравитационного линзирования на лежащей на луче зрения спиральной галактике. Одно из изображений квазара просвечивает сквозь спиральную ветвь галактики-линзы (из-за этого его блеск ослабляется примерно на 3 звездных величины), что позволяет изучить распределение пыли в ее диске.
Authors: F. De Paolis, G. Ingrosso, A. Geralico and A.A. Nucita
Comments: 4 pages, 2 Postscript figures, accepted for publications on Astronomy and Astrophysics
Если осветить черную дыру очень ярким источником света, то откуда бы вы на нее не смотрели, вы можете увидеть рядом с ней (на расстоянии немного больше гравитационного радиуса) несколько светящихся дуг. Это лучи света, отклоненные черной дырой (как мощной гравитационной линзой) на большие углы: самой внешней и яркой будет дуга из "просто" отклоненных лучей, следующая - из лучей сделавших один оборот вокруг черной дыры, затем - два оборота и т.д.
Подобным источником света для сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути (M~4x106 Mo) может служить самая близкая из обращающихся вокруг нее звезд - звезда с обозначением S2. Это массивная (M*~15 Mo) и, следовательно, яркая звезда движется вокруг дыры на расстоянии от 130 до 1900 астрономических единиц (у нее очень вытянутая орбита).
Может быть "космическому телескопу следующего поколения" (NGST) удастся зарегистрировать описанное свечение?
Authors: M. Sereno
Comments: 9 pages, 9 figures; to appear in MNRAS
Если звезда вращается, то она сама и, что более важно, ее гравитационное поле теряют сферическую симметрию. Причин здесь две: центробежные силы превращают сферическую звезду в сплюснутый эллипсоид вращения (в первом приближении), который имеет несферическое гравитационное поле. Кроме того гравитационное поле любого вращающегося тела отклоняется от сферической симметрии, поскольку в нем проявляются "гравимагнитные" силы (наиболее известный пример - поле Керровской черной дыры). Первый эффект сильнее проявляется у обычных звезд (размеры которых велики, а релятивистские эффекты, наоборот, малы), второй - у нейтронных звезд и черных дыр.
Как это проявляется при гравитационном микролинзировании?
- Несферическая гравитационная линза создает три (а не два) изображения источника. Дополнительное третье изображение всегда расположено очень близко к линзе.
- Вблизи линзы возникает область (каустика), при пересечении которой
точечным источником его усиление достигает бесконечности.
Пример каустики вблизи однородной вращающейся сферы.
- Вращение гравитационной линзы вызывает искажение кривой блеска.
Структура изображений в гравитационной микролинзе. Красные кружки показывают положение линзируемого источника, белые квадраты - изображения создаваемые невращающейся линзой, черные квадраты - вращающаяся однородная сфера. Положение третьего изображения (показано зеленым цветом) практически совпадает с самой линзой.
В гравитационном поле вращающегося тела появляется еще один эффект - гравитационный эффект Фарадея - поворот плоскости поляризации света в результате гравитационного линзирования.
Authors: R. Ragazzoni, G. Valente, E. Marchetti
Comments: 12 pages, 7 figures, to appear in Mon. Not. R. Astron. Soc
В статье обсуждаются тонкие гравитационные эффекты, возникающие при прохождении линзированных лучей (или лучей, которые испытают линзирование) вблизи двойной системы, которая, естественно, является источников гравитационных волн.
Авторы показывают, что, если луч проходит достаточно близко от двойной, то могут возникать потенциально наблюдаемые эффекты. Правда, вероятность этоочень мала (лучу надо пройти очень близко, а звезды, как известно, разбросаны довольно редко). Единственной хорошей возможность является линзирование на третьем компоненте кратной системы.
Authors: Jelte T.A. de Jong et al.
Comments: 16 pages, 12 figures, submitted to Astronomy & Astrophysics
В данном обзоре проводится поиск микролинзирования В данном обзоре проводится поиск микролинзирования в направлении Туманности Андромеды. Стоит отметить, что еще 10 лет назад поиски линзирования от М31 велись в России даже без ПЗС матриц - на фотопластинках ( Сажин, Шульга, Горбатько).
Авторы представляют первые результаты обзора MEGA. Зарегистрировано 14 событий. Это немного, но предварительно можно сказать, что данные согласуются с присутствием значительной популяции компактных объектов в гало М31.
Authors: Bohdan Paczynski
Comments: 10 pages, latex 2 figures
По сути дела это небольшой критический обзор по результатам и перспективам микролинзирования, написанный наверное самым компетентным в этой области человеком. В основном Пачинский пишет о своем детище - проекте OGLE, но затрагиваются и другие эксперименты.
По мнению Пачинского в ближайшие год-два мы будем иметь достоверные события микролизнирования, где в качестве линз выступают черные дыры и планеты. Автор описывает имеющиеся кандидаты, методику и эксперименты, с помощью которых кандидаты были выявлены, а также пути повышения достоверности такой информации.
P.S. Симптоматично, что Пачинский уже не первый раз пишет в astro-ph, специально указывая, что статья не направлена ни в какой журнал. Т.е. Архив сам по себе становится носителем уникальных статей не только потому, что их никуда не взяли, но и потому что автор, будучи ученым экстра-класса, считает такую публикацию вполне достаточной.
Authors: Peter Schneider
Comments: 43 pages, 7 figures
Гравитационное линзирование - мощный и популярный в последнее время инструмент исследования распределения масс в пространстве. Автор рассматривает всю цепочку масштабов, на которой наблюдается данное явление: галактики (микролинзирование) - скопления галактик - крупномасштабная структура. В обзоре дано необходимое теоретическое введение и подробно рассмотрены все популярные сегодня вопросы.
Authors: Erik Zackrisson, Nils Bergvall, Thomas Marquart, Phillip Helbig
Comments: 9 pages, 7 figures, accepted for publication in A&A
Переменность квазаров можно объяснять двумя причинами: внутренними и внешними. Внутренние связаны с природой самого квазара (например, переменный темп аккреции или неустойчивости в аккреционном диске и т.д.). Внешняя причина может быть фактически одна - гравитационное линзирование. В зависимости от характера переменности (амплитуда, время ...) это могут быть разные типы линзирования, но особенно существенным оказывается микролинзирование - пролет звезды из окружающей квазар галактики очень близко к лучу зрения. В случае внутренних причин переменности изменение светимости в разных спектральных полосах может быть различным, а общая переменность будет достаточно медленно изменяться при малых изменениях направления испускания излучения. Для линзирования же все будет не так. В (макро)линзированных изображениях квазаров должны будут наблюдаться одни и те же кривые блеска с некоторой временной задержкой. Эффект микролинзирования не зависит от длины волны излучения, кроме того он проявляется в очень узком конусе, т.е. будет виден только в одном из изображений квазара. Последние свойства более похожи на те, что наблюдаются у квазаров. Именно об этом и идет речь в статье. Однако и у этой модели есть свои проблемы, например, она не может объяснить большую долю вспышек с амлитудой >0.35m и свойства переменности квазаров на z<1.
Authors: Christopher M. Hirata and Uros Seljak
Comments: 27 pages, 8 figures
Слабое гравитационное линзирование напрямую связано с распределением масс во Вселенной (как видимого вещества, так и темной материи). Именно поэтому данный вопрос так привлекает космологов сегодня.
Однако, если смотреть через линзу на однородный фон, то никаких изменений заметить не удастся. Причем это утверждение совершенно не зависит от свойств линзы, она может быть собирающей или рассеивающей, стеклянной или гравитационной.
Влияние линзы можно заметить только на неоднородном фоне, при этом желательно знать как этот фон выглядел изначально, чтобы заметить появившиеся искажения. В этом смысле реликтовый фон (с его незначительными флуктуациями температуры) очень неудачный объект для подобных наблюдений. Ситуация становится существенно лучше, если у реликтового излучения наблюдается не только поток (или температура), но и поляризация.
Все эти вопросы подробно, четко и достаточно строго рассмотрены в данной работе.
Authors: T. Sumi et al.
Comments: 10 pages, 10 figures, submitted to MNRAS
За несколько лет работы эксперименты OGLE-I и OGLE-II (Optical Gravitational Lensing Experiment) открыли несколько событий гравитационного микролинзирования в направлении Магеллановых Облаков [теперь таких событий уже несколько десятков] и более сотни событий в балдже Галактики. И это все, что сделано в эксперименте "по его прямому назначению". Зато побочные продукты совершенно великолепны: открыто несколько десятков экзопланет по их прохождениям по дискам звезд, найдено несколько десятков тысяч(!) переменных звезд, большая часть из них классифицирована.
Все ли возможное извлечено из закромов данного эксперимента? Оказывается нет! Доказательством чему является каталог собстве