ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં પ્રકાશ કિરણો શા માટે વળે છે? ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ દ્વારા બ્રહ્માંડનું ચિત્ર

સામાન્ય સાપેક્ષતાની પ્રાયોગિક પુષ્ટિ

સંદર્ભ ફ્રેમના પ્રવેગ સાથે સંકળાયેલ અસરો

આમાંની પ્રથમ અસરો ગુરુત્વાકર્ષણ સમયનું વિસ્તરણ છે, જેના કારણે કોઈપણ ઘડિયાળ તે સ્થિત થયેલ ગુરુત્વાકર્ષણ છિદ્ર (ગુરુત્વાકર્ષણના શરીરની નજીક)માં વધુ ધીમી જશે. આ અસરહેફેલ-કીટિંગ પ્રયોગમાં તેમજ ગ્રેવીટી પ્રોબ એ પ્રયોગમાં તેની સીધી પુષ્ટિ થઈ હતી અને જીપીએસમાં સતત પુષ્ટિ થાય છે.

સીધી રીતે સંબંધિત અસર એ પ્રકાશની ગુરુત્વાકર્ષણ લાલ શિફ્ટ છે. આ અસરને સ્થાનિક ઘડિયાળની તુલનામાં પ્રકાશની આવર્તનમાં ઘટાડો તરીકે સમજવામાં આવે છે (તે મુજબ, સ્થાનિક ભીંગડાની તુલનામાં સ્પેક્ટ્રમના લાલ છેડે સ્પેક્ટ્રમ રેખાઓનું સ્થળાંતર) જ્યારે પ્રકાશ ગુરુત્વાકર્ષણ કૂવામાંથી બહારની તરફ પ્રસરે છે. સાથે વિસ્તાર માટે ઓછી ગુરુત્વાકર્ષણ સંભવિત મહાન સંભાવના). ગુરુત્વાકર્ષણીય રેડશિફ્ટ તારાઓ અને સૂર્યના સ્પેક્ટ્રામાં શોધી કાઢવામાં આવી હતી અને નિયંત્રિત રીતે વિશ્વસનીય રીતે પુષ્ટિ મળી હતી. પાર્થિવ પરિસ્થિતિઓપાઉન્ડ અને રેબકાના પ્રયોગમાં.

ગુરુત્વાકર્ષણ મંદીસમય અને અવકાશની વક્રતા શાપિરો અસર (સિગ્નલના ગુરુત્વાકર્ષણ વિલંબ તરીકે પણ ઓળખાય છે) તરીકે ઓળખાતી બીજી અસરનો સમાવેશ કરે છે. આ અસરને કારણે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલો આ ક્ષેત્રની ગેરહાજરીની તુલનામાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં લાંબા સમય સુધી મુસાફરી કરે છે. આ ઘટના ગ્રહોના રડાર દરમિયાન મળી આવી હતી સૌર સિસ્ટમઅને અવકાશયાન સૂર્યની પાછળથી પસાર થાય છે, તેમજ જ્યારે ડબલ પલ્સરમાંથી સંકેતોનું નિરીક્ષણ કરે છે.

2011 (લગભગ 7·10 −9) સુધીમાં સૌથી વધુ ચોકસાઈ સાથે, આ પ્રકારની અસરો કેલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટીના હોલ્ગર મુલરના જૂથ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવેલા પ્રયોગમાં માપવામાં આવી હતી. પ્રયોગમાં, સીઝિયમ પરમાણુ, જેની ઝડપ પૃથ્વીની સપાટીની સાપેક્ષ ઉપરની તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવી હતી, બે લેસર બીમની ક્રિયા દ્વારા વિવિધ મોમેન્ટા સાથે રાજ્યોના સુપરપોઝિશનમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા. ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રભાવની શક્તિ પૃથ્વીની સપાટીથી ઉપરની ઊંચાઈ પર આધારિત છે તે હકીકતને કારણે, તબક્કો બદલાય છે તરંગ કાર્યપ્રારંભિક બિંદુ પર પાછા ફરતી વખતે આમાંના દરેક રાજ્યો અલગ હતા. આ આક્રમણ વચ્ચેના તફાવતને કારણે વાદળની અંદર અણુઓની દખલગીરી થઈ, જેથી ઊંચાઈમાં અણુઓના સમાન વિતરણને બદલે, વૈકલ્પિક ઘનીકરણ અને દુર્લભતા જોવા મળી, જે અણુઓના વાદળ પર લેસર બીમની ક્રિયા દ્વારા માપવામાં આવી હતી અને માપન દ્વારા. અવકાશમાં ચોક્કસ પસંદ કરેલ બિંદુ પર અણુઓ શોધવાની સંભાવના.

પ્રકાશના માર્ગનું બેન્ડિંગ કોઈપણ ત્વરિત સંદર્ભ ફ્રેમમાં થાય છે. અવલોકન કરેલ માર્ગ અને ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગ અસરોનો વિગતવાર દેખાવ, જોકે, અવકાશ સમયની વક્રતા પર આધાર રાખે છે. આઈન્સ્ટાઈનને આ અસર વિશે 1911માં જાણ થઈ, અને જ્યારે તેણે આનુષંગિક રીતે પ્રક્ષેપણની વક્રતાની ગણતરી કરી, ત્યારે તે અનુમાન મુજબ જ બહાર આવ્યું. શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સપ્રકાશની ઝડપે ફરતા કણો માટે. 1916 માં, આઈન્સ્ટાઈને શોધ્યું કે હકીકતમાં, સામાન્ય સાપેક્ષતામાં પ્રકાશના પ્રસારની દિશામાં કોણીય પાળી ન્યુટોનિયન સિદ્ધાંતની તુલનામાં બમણી મોટી છે, અગાઉની વિચારણાથી વિપરીત. આમ, આ આગાહી સામાન્ય સાપેક્ષતાને ચકાસવાની બીજી રીત બની.

1919 થી આ ઘટનાસૂર્યગ્રહણ દરમિયાન તારાઓના ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકનો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી, અને ગ્રહણના માર્ગ દરમિયાન સૂર્યની નજીકથી પસાર થતા ક્વાસારના રેડિયો ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક અવલોકનો દ્વારા ઉચ્ચ ચોકસાઈ સાથે ચકાસવામાં આવી હતી.

ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગ ત્યારે થાય છે જ્યારે એક દૂરનો વિશાળ પદાર્થ નિરીક્ષકને અન્ય વધુ દૂરના પદાર્થ સાથે જોડતી લાઇન પર હોય અથવા સીધો હોય. આ કિસ્સામાં, નજીકના સમૂહ દ્વારા પ્રકાશ માર્ગનું વળાંક દૂરના પદાર્થના આકારમાં વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે, જે, ઓછા અવલોકન રીઝોલ્યુશન પર, મુખ્યત્વે દૂરના પદાર્થની કુલ તેજમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, તેથી આ ઘટના લેન્સિંગ કહેવાય છે. ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગનું પ્રથમ ઉદાહરણ 1979 માં સમાન ક્વાસાર QSO 0957+16 A, B (ની બે નજીકની છબીઓનું સંપાદન હતું. z= 1.4) અંગ્રેજી ખગોળશાસ્ત્રીઓ ડી. વોલ્શ અને અન્યો દ્વારા “જ્યારે તે બહાર આવ્યું કે બંને ક્વાસાર એકસાથે તેમની તેજસ્વીતામાં ફેરફાર કરે છે, ત્યારે ખગોળશાસ્ત્રીઓને સમજાયું કે વાસ્તવમાં આ ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગની અસરને કારણે એક ક્વાસારની બે છબીઓ છે. ટૂંક સમયમાં જ તેઓને લેન્સ મળી ગયો - દૂરની આકાશગંગા (z= 0.36), પૃથ્વી અને ક્વાસાર વચ્ચે પડેલું "]. ત્યારથી, ગુરુત્વાકર્ષણના લેન્સિંગથી પ્રભાવિત દૂરના તારાવિશ્વો અને ક્વાસારના અન્ય ઘણા ઉદાહરણો મળી આવ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે, કહેવાતા આઈન્સ્ટાઈન ક્રોસ જાણીતું છે, જ્યાં ગેલેક્સી ક્રોસના સ્વરૂપમાં દૂરના ક્વાસારની છબીને ચાર ગણી કરે છે.

ખાસ પ્રકારના ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગને આઈન્સ્ટાઈન રિંગ અથવા આર્ક કહેવામાં આવે છે. આઈન્સ્ટાઈન રિંગ ત્યારે થાય છે જ્યારે અવલોકન કરાયેલ પદાર્થ ગોળાકાર સપ્રમાણ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર સાથે અન્ય પદાર્થની સીધી પાછળ હોય છે. આ કિસ્સામાં, વધુ દૂરના પદાર્થમાંથી પ્રકાશને નજીકના પદાર્થની આસપાસ રિંગ તરીકે જોવામાં આવે છે. જો દૂરની વસ્તુ એક બાજુથી સહેજ સરભર હોય અને/અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર ગોળાકાર રીતે સપ્રમાણ ન હોય, તો તેના બદલે આર્ક્સ નામના આંશિક રિંગ્સ દેખાશે.

છેલ્લે, કોઈ પણ તારાની તેજમાં વધારો થઈ શકે છે જ્યારે કોઈ સઘન, વિશાળ પદાર્થ તેની સામેથી પસાર થાય છે. આ કિસ્સામાં, દૂરના તારાની છબીઓ, ગુરુત્વાકર્ષણના વિચલન દ્વારા વિસ્તૃત અને વિકૃત, ઉકેલી શકાતી નથી (તેઓ એકબીજાની ખૂબ નજીક છે), અને તારાની તેજસ્વીતા ફક્ત વધે છે. આ અસરને માઇક્રોલેન્સિંગ કહેવામાં આવે છે, અને તે હવે તારાઓમાંથી પ્રકાશના ગુરુત્વાકર્ષણીય માઇક્રોલેન્સિંગ દ્વારા આપણા ગેલેક્સીના અદ્રશ્ય પદાર્થોનો અભ્યાસ કરતા પ્રોજેક્ટ્સના માળખામાં નિયમિતપણે જોવા મળે છે - MASNO, EROS ( અંગ્રેજી) અને અન્ય.

બ્લેક હોલ્સ

બ્લેક હોલ એ કહેવાતા ઘટના ક્ષિતિજ દ્વારા મર્યાદિત વિસ્તાર છે, જે કોઈ બાબત કે માહિતી છોડી શકતું નથી. એવું માનવામાં આવે છે કે આવા વિસ્તારો રચના કરી શકે છે, ખાસ કરીને, પતનના પરિણામે વિશાળ તારા. કારણ કે પદાર્થ બ્લેક હોલમાં પ્રવેશી શકે છે (ઉદાહરણ તરીકે, તારાઓ વચ્ચેના માધ્યમમાંથી), પરંતુ તેને છોડી શકતો નથી, તેથી સમૂહ બ્લેક હોલમાત્ર સમય સાથે વધી શકે છે.

જોકે, સ્ટીફન હોકિંગે દર્શાવ્યું હતું કે બ્લેક હોલ હોકિંગ રેડિયેશન નામના રેડિયેશન દ્વારા સમૂહ ગુમાવી શકે છે. હોકિંગ રેડિયેશન છે ક્વોન્ટમ અસર, જે શાસ્ત્રીય સામાન્ય સાપેક્ષતાનું ઉલ્લંઘન કરતું નથી.

ઘણા જાણીતા બ્લેક હોલ ઉમેદવારો છે, ખાસ કરીને આપણા ગેલેક્સીના મધ્યમાં રેડિયો સ્ત્રોત Sagittarius a* સાથે સંકળાયેલ સુપરમાસીવ ઑબ્જેક્ટ. વૈજ્ઞાનિકોની વિશાળ બહુમતી ખાતરી છે કે અવલોકન ખગોળીય ઘટના, આ અને અન્ય સમાન પદાર્થો સાથે સંકળાયેલા, બ્લેક હોલના અસ્તિત્વની વિશ્વસનીય પુષ્ટિ કરે છે, પરંતુ અન્ય સ્પષ્ટતાઓ છે: ઉદાહરણ તરીકે, બ્લેક હોલને બદલે ફર્મિઓન બોલ્સ, બોસોનિક તારાઓ અને અન્ય વિદેશી વસ્તુઓ પ્રસ્તાવિત છે.

1919 માં સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં પ્રકાશ કિરણોના વિચલનને અવલોકન કરવાનો પ્રયોગ. ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ

ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંત મુજબ તમામ ભૌતિક કણો સૂર્ય તરફ આકર્ષિત હોવા જોઈએ. બીજી બાજુ, શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના દૃષ્ટિકોણથી, પ્રકાશ છે તરંગ, અને કણ નહીં - તેથી, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં પ્રકાશ તરંગના પ્રસાર માટેના સમીકરણો તેની ગેરહાજરીમાં સમીકરણોથી અલગ નથી. પરિણામે, પ્રકાશ કિરણો અંદર શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રતેઓ સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં વળાંક લેતા નથી. સૌર ડિસ્કની નજીકના તારાઓનું અવલોકન કરતી વખતે વિવર્તન અસરોને અવગણી શકાય છે, કારણ કે પ્રથમ ફ્રેસ્નલ ઝોનની ત્રિજ્યા (જુઓ. વિવર્તન પ્રયોગએરાગો-પોઈસન) છે

પ્રકાશની તરંગલંબાઇ ક્યાં છે, - પૃથ્વીથી સૂર્યનું અંતર, - સૂર્યની ત્રિજ્યા.

નોંધ કરો કે પ્રકાશ તરંગના પ્રચાર માટેના સમીકરણો છે સાપેક્ષવાદી, તેથી ન્યુટોનિયન ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં કિરણોના વિચલનની ગેરહાજરી એ પ્રકાશની ઝડપે ગતિ કરવા માટે બિન-સાપેક્ષવાદી ઉપકરણના ઉપયોગનું પરિણામ નથી. ખરેખર, જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ સાપેક્ષ કણસમાન ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં સમૂહ સાથે, પછી, અનુસાર વિશેષ સિદ્ધાંતસાપેક્ષતા, આપણી પાસે ગતિના સમીકરણો છે:

તે ગુરુત્વાકર્ષણ, સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ચળવળના માર્ગને વળાંક આપે છે. પરીક્ષણ કણનું દળ ઓછું થાય છે, અને પછી અલ્ટ્રારેલેટિવિસ્ટિક મર્યાદામાં આપણને મળે છે:

ક્યાં - એકમ વેક્ટરઝડપની દિશામાં. પ્રકાશ માટે, અને અમને કોઈ બોલ વક્રતા નથી!

અહીં આ માટે છે રસપ્રદ પરિણામફ્રેમવર્કની અંદર પ્રકાશ કિરણોને વિચલિત કરવાની સમસ્યાનો સતત વિચારણા પૂરી પાડે છે ખાસસાપેક્ષતાનો સિદ્ધાંત. જો આપણે ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના સિદ્ધાંતનું સામાન્યીકરણ આગળ ધપાવવા માંગતા હોય જે સમાનતાના સિદ્ધાંતનું ઉલ્લંઘન કરતું નથી, તો આપણે બેમાંથી એક વિકલ્પ પસંદ કરવો જોઈએ:

1. ન તો પ્રકાશ તરંગો, ન તો અલ્ટ્રારેલેટિવિસ્ટિક કણો ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં તેમનો માર્ગ વાળતા નથી (ઉદાહરણ એ સાપેક્ષતાનો વિશેષ સિદ્ધાંત છે);
2. અલ્ટ્રારેલેટિવિસ્ટિક કણો વિચલિત થાય છે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર- પરંતુ બાદમાં તરંગોને પણ વિચલિત કરે છે. વેવ ડિફ્લેક્શનની હાજરીનો અર્થ એ હોવો જોઈએ કે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર શૂન્યાવકાશમાં અસરકારક રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બનાવે છે, જે કિરણો વળાંકવાળા હોય છે તે અસંગતતાને કારણે.

ખાસ કરીને, જો આપણે ન્યુટોનિયન ગુરુત્વાકર્ષણ બળમાં માત્ર એક પરિબળ ઉમેરીએ, તો અલ્ટ્રારેલેટીવિસ્ટિક કણો સૂર્યની નજીક ઉડતાની સાથે વિચલિત થવાનું શરૂ કરશે - પરંતુ મેક્સવેલના સમીકરણો દ્વારા વર્ણવેલ પ્રકાશ સીધી રેખામાં મુસાફરી કરવાનું ચાલુ રાખશે. એક તરફ, આ ડી બ્રોગલીની પૂર્વધારણાનું ઉલ્લંઘન કરે છે - પ્રકાશ, એક કણ તરીકે અને તરંગ તરીકે ગણવામાં આવે છે, તે વિવિધ માર્ગો સાથે પ્રસારિત થવો જોઈએ. બીજી બાજુ, બોલમાં તફાવત પ્રકાશ બીમઅને ઈલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ લગભગ પ્રકાશની ગતિ જેટલો જ થાય છે અને તેનો ઉપયોગ ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાને જડતા બળોની ક્રિયાથી અલગ પાડવા માટે કરી શકાય છે - બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, સમાનતાના સિદ્ધાંતનું ઉલ્લંઘન થાય છે.

આઈન્સ્ટાઈનનો સાપેક્ષતાનો સામાન્ય સિદ્ધાંત બેમાંથી બીજો માર્ગ લે છે: પ્રકાશ ખરેખર ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં વિચલિત થાય છે - તરંગ અથવા કણોના વર્ણનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હોય તે ધ્યાનમાં લીધા વગર. આ પરિણામઆપોઆપ પ્રાપ્ત થાય છે, કારણ કે આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંત - ગુરુત્વાકર્ષણનો મેટ્રિક સિદ્ધાંત. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ગુરુત્વાકર્ષણને અવકાશ-સમયની વક્રતા તરીકે માનવામાં આવે છે, અને વક્રતા પોતે જ તેના અનંત નજીકના બિંદુઓ વચ્ચેના અંતરને સ્પષ્ટ કરીને નક્કી કરવામાં આવે છે:

વક્ર અવકાશ-સમયમાં સામગ્રીના બિંદુઓ (દળવિહીન ફોટોન સહિત) ટૂંકી લંબાઈના માર્ગો સાથે આગળ વધે છે - જીઓડેસિક. તે પણ બતાવી શકાય છે કે તરંગ પેકેટો પણ તેમની સાથે આગળ વધે છે - આમ, તરંગ-કણ દ્વૈતનો નાશ થતો નથી. વક્રતા પોતે જીઓડેસિક સેગમેન્ટ્સમાંથી બનેલા નાના ત્રિકોણના ખૂણાઓના સરવાળા અને 180 ડિગ્રી વચ્ચેના તફાવતના પ્રમાણસર છે. નીચે સતત વક્રતા સાથે દ્વિ-પરિમાણીય જગ્યાઓના સ્લાઇસેસ છે: લોબાચેવ્સ્કી સ્પેસ (હાયપરબોલોઇડ, નકારાત્મક વક્રતા) અને રીમેન સ્પેસ (ગોળા, હકારાત્મક વક્રતા).

લોબાચેવ્સ્કી જગ્યાના ઉદાહરણોમાં ઘોડા પર કાઠી, તેમજ ચિપ્સનો સમાવેશ થાય છે પ્રિંગલ્સ(નીચે જુઓ).

જો જરૂરિયાત ઊભી થઈ હોત તો પ્રથમ ખગોળશાસ્ત્રીઓ પણ સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં કિરણોના વિચલનની હાજરી તપાસી શક્યા હોત. કારણ કે સ્પર્ધા વિવિધ સિદ્ધાંતોગુરુત્વાકર્ષણ (ન્યુટોનિયન, આઈન્સ્ટાઈન, નોર્ડસ્ટ્રોમ સિદ્ધાંત, વગેરે) માત્ર 20મી સદીની શરૂઆતમાં જ વધુ તીવ્ર બન્યું હતું. આ તારીખ પ્રાયોગિક અને ઐતિહાસિક સંજોગોને કારણે પણ છે. સૌપ્રથમ, સૌર ડિસ્કની નજીકના તારાઓનું અવલોકન (એટલે ​​​​કે દિવસ દરમિયાન!) ફક્ત સંપૂર્ણ સમય દરમિયાન જ શક્ય છે. સૂર્યગ્રહણ. બીજું, પ્રથમની શરૂઆત વિશ્વ યુદ્ધતમામ સંશોધન સ્થગિત કર્યા.

એ નોંધવું રસપ્રદ છે કે હેનરી કેવેન્ડિશ, સમકાલીન ભૌતિકશાસ્ત્રના આધારે, સૂર્યની નજીક કિરણોના વિચલનની આગાહી કરે છે. 1801 માં, જોહાન વોન સોલ્ડનર (1776–1833) દ્વારા આ અસરની તીવ્રતાની ગણતરી કરવામાં આવી હતી. આ આશ્ચર્યજનક નથી - છેવટે, બિન-સાપેક્ષ મિકેનિક્સમાં, કિરણો અન્ય કોઈપણ શરીરની જેમ વિચલિત હોવા જોઈએ. જો કે, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને, સાપેક્ષતાનો વિશેષ સિદ્ધાંત બનાવ્યા પછી, બિન-શૂન્ય પરિણામ (1907) મેળવીને સમાન ગણતરી હાથ ધરી હતી. ફક્ત 1915 માં, પછી ઊંડા વિશ્લેષણસમાનતાના સિદ્ધાંતના પરિણામો, જેણે તેને સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતની રચના તરફ દોરી, આઈન્સ્ટાઈને કિરણોના વિચલનની પુનઃ ગણતરી કરી - અને તે બમણું મોટું હોવાનું બહાર આવ્યું. ઓ વધારે તેથી અમારી પાસે વિવિધ સિદ્ધાંતોના વિચલનના કોણ માટે નીચેની આગાહીઓ છે:

આમ, આઈન્સ્ટાઈનના સાપેક્ષતાના સામાન્ય સિદ્ધાંતમાં, કિરણોના વિચલનનો કોણ બિન-સાપેક્ષતા મૂલ્ય કરતાં બમણો છે. આ અસર ગ્રહણ દરમિયાન સૌર ડિસ્કની નજીકના તારાઓની દેખીતી સ્થિતિનું કારણ બને છે. તારાઓમાંથી પ્રકાશ નીચે ચિત્રમાં બીનિરીક્ષક એએક બિંદુ પરથી આવે છે બી` , થી દૂર બીપર કોણીય અંતરપર અવકાશી ક્ષેત્ર.

આ આર્થર સ્ટેનલી એડિંગ્ટન (1882-1944) એ 1919ના ગ્રહણ દરમિયાન અભ્યાસ કર્યો હતો તે આ અસર હતી: સૂર્યગ્રહણ દરમિયાનના આકાશના ફોટોગ્રાફ્સની સરખામણી છ મહિના અગાઉ રાત્રે લેવામાં આવેલા ફોટોગ્રાફ્સ સાથે કરવામાં આવી હતી (પછી પૃથ્વી એ જ રીતે અવકાશી ગોળાની સામે હતી. ). અવલોકનો અલગ અલગ બિંદુઓ પર સ્વતંત્ર રીતે હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા ગ્લોબજ્યાં સંપૂર્ણ સૂર્યગ્રહણ જોવા મળ્યું હતું. પ્રયોગોના પરિણામો 25% ની અંદર આઈન્સ્ટાઈનની આગાહીઓ સાથે સુસંગત હતા. આગળના પ્રયોગોએ પણ આ પરિણામની પુષ્ટિ કરી.

આજકાલ, ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં કિરણોના વિચલનની અસર ખગોળશાસ્ત્રમાં એકદમ સામાન્ય બની ગઈ છે: તારાવિશ્વોના વિશાળ સમૂહો પોતાની આસપાસ ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે એકત્રીકરણ તરીકે કાર્ય કરે છે. ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ. જો કે, આ લેન્સ કોઈપણ રીતે પાતળો નથી, તેથી ક્લસ્ટરની પાછળની તારાવિશ્વોની છબીઓ વિકૃત છે. લેન્સિંગ પછી એક પ્રકાશ સ્ત્રોત બની શકે છે આઈન્સ્ટાઈન વર્તુળ(ફિગ. 1), તેમજ સમાન છબીની ઘણી નકલો, ઉદાહરણ તરીકે, આઈન્સ્ટાઈન ક્રોસ(ફિગ. 2). છેલ્લે, ફિગ. 3 બ્લેક હોલ નજીક આઈન્સ્ટાઈન વર્તુળોની રચનાનું એનિમેશન બતાવે છે.

ન્યુટને પણ આશ્ચર્ય વ્યક્ત કર્યું: શું પ્રકાશ કિરણો ગુરુત્વાકર્ષણ બળને આધીન છે? તે દિવસોમાં, આ પ્રશ્નનો સકારાત્મક અથવા નકારાત્મક રીતે જવાબ આપી શકાયો ન હતો અને સૈદ્ધાંતિક સામાન્યીકરણો આ બાબતે કંઈપણ કહી શક્યા ન હતા.

સમૂહ અને ઊર્જા વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કર્યા પછી, તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે પ્રકાશમાં જડતા સમૂહ હોવો જોઈએ, કારણ કે તે લાંબા સમયથી જાણીતું છે કે પ્રકાશ તરંગો ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે. અને જો એમ હોય, તો પછી, સમાનતાના સિદ્ધાંત મુજબ, પ્રકાશમાં ભારે સમૂહ પણ હોવો જોઈએ, એટલે કે કાયદો. સાર્વત્રિક ગુરુત્વાકર્ષણપ્રકાશના કિરણો સુધી લંબાવવું જોઈએ. ભારે શરીર પરથી ઉડતી વખતે, પ્રકાશ સીધા માર્ગથી વિચલિત થવો જોઈએ (ફિગ. 37). એક બિંદુ પર સ્થિત નિરીક્ષક એ, પ્રકાશ સ્ત્રોત જોશે INદિશામાં નથી એબી,અને દિશામાં AB`. છાપ જાણે ભારે શરીર હશે સાથેતેની પાછળ પ્રકાશ સ્ત્રોતોને દૂર ધકેલે છે.

આઈન્સ્ટાઈને 1907 માં આ ઘટના તરફ ધ્યાન દોર્યું હતું; જો કે, વિચલનની તીવ્રતા શરૂઆતમાં તેમના દ્વારા ખોટી રીતે ગણવામાં આવી હતી. 1911 અને 1915 માં અનુગામી કાર્યોમાં. તેમણે જરૂરી સુધારા કર્યા અને આ તારણો ચકાસવાનો પ્રયાસ કરવાની દરખાસ્ત સાથે ખગોળશાસ્ત્રીઓનો સંપર્ક કર્યો.

હકીકત એ છે કે વિચલન ખૂબ નાનું છે. તે તરત જ બહાર વળે છે કે પ્રકાશ કિરણો અમારા નિકાલ પર કોઈપણ શરીર નજીક બેન્ડિંગ પૃથ્વીની સપાટી, એટલું નજીવું કે તેને પ્રાયોગિક રીતે શોધવાનો પ્રયાસ એકદમ નિરાશાજનક છે. આ માટે, આ બધા શરીરના સમૂહ ખૂબ ઓછા છે. માત્ર એક જ વસ્તુ જે આપણે શોધી શકીએ છીએ તે છે સૂર્યની નજીકના પ્રકાશ કિરણોનું વળાંક. જો સૂર્યની બાજુમાં તારાઓ જોવાનું શક્ય હતું, તો પછી અસર પ્રતિકૂળતાવાનિયાસિદ્ધાંતમાં, ધ્યાનપાત્ર હોઈ શકે છે.

પરંતુ તમે સૂર્યની બાજુના તારાઓને કેવી રીતે જોઈ શકો છો? આ અવસર કુલ સૂર્યગ્રહણ દરમિયાન આવે છે. હકીકત એ છે કે સૂર્યની ખૂબ જ ધાર પર, તેના પ્રચંડ સમૂહ હોવા છતાં, તારાઓનું વિસ્થાપન હજી પણ અત્યંત નાનું છે (સૂર્યના દેખીતા કોણીય વ્યાસ કરતાં લગભગ હજાર ગણા ઓછા), તે ફક્ત ફોટોગ્રાફિક રીતે શોધી શકાય છે. આ કરવા માટે, ગ્રહણ સમયે સૂર્યને અડીને આવેલા આકાશના ભાગનો ફોટોગ્રાફ લેવા માટે યોગ્ય ખગોળશાસ્ત્રીય સાધનનો ઉપયોગ કરો અને પછી, લગભગ છ મહિના પછી, જ્યારે તે જ તારાઓ રાત્રે દેખાય છે, ત્યારે એક સેકન્ડ લો. , જો શક્ય હોય તો સમાન સ્થિતિમાં સમાન સાધન વડે ફોટોગ્રાફને નિયંત્રિત કરો. માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ તેમની એકબીજા સાથે સરખામણી કરીને (પ્લેટ પરના તારાઓનું વિસ્થાપન મિલીમીટરના સોમા ભાગ છે), તમે શોધવા અને માપવાનો પ્રયાસ કરી શકો છો. અસરઆઈન્સ્ટાઈન.


પ્રથમ પ્રયોગો વિશ્વયુદ્ધ ફાટી નીકળતાં અટકાવવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ 1919 માં બે ખગોળીય અભિયાનો પ્રમાણમાં સફળ ફોટોગ્રાફ્સ મેળવવા માટે પૂરતા નસીબદાર હતા. સાવચેતીપૂર્વક માપન અને યોગ્ય પ્રક્રિયા કર્યા પછી, એવું જાણવા મળ્યું કે પ્રતિકૂળ અસર નિઃશંકપણે અસ્તિત્વમાં છે. તેનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા ગણતરી કરાયેલા મૂલ્યની અત્યંત નજીક હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

આ પરિણામોના પ્રકાશનથી તે સમયે ખૂબ જ મજબૂત છાપ પડી હતી. સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતે દરેકનું ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું, શાબ્દિક રીતે દરેક વ્યક્તિએ તેના વિશે વાત કરવાનું શરૂ કર્યું; ખૂબ જ ટૂંક સમયમાં તેમાં રસ સંપૂર્ણપણે અભૂતપૂર્વ પ્રમાણ પર લીધો. સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત પરના લેખો તબીબી અને કૃષિ સહિત તમામ પ્રકારના જર્નલમાં પ્રકાશિત થયા હતા. આઈન્સ્ટાઈન વિશ્વના સૌથી લોકપ્રિય લોકોમાંના એક બન્યા.

જો કે, આઈન્સ્ટાઈન ઈફેક્ટના અવલોકનોના પરિણામોના શાંત આકારણીએ પાછળથી બતાવ્યું કે આ પરિણામો સાધારણ કરતાં વધુ છે. સૂર્યની નજીક પ્રકાશ કિરણોનું વિચલન ખરેખર શોધી કાઢવામાં આવ્યું હતું. પરંતુ તેનું સચોટ માપન અસંખ્ય મુશ્કેલીઓ સાથે સંકળાયેલું છે. વિચલન ખૂબ જ નાનું છે અને ચોકસાઈ મર્યાદાની નજીક છે ખગોળશાસ્ત્રીય માપન. ફોટા પાડતી વખતે સૂર્ય કિરણોઉપકરણોને ગરમ કરવા અને તેને વિકૃત કરવા પર મજબૂત અસર પડે છે સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિગતો, મિરર્સ અને લેન્સ સહિત. કંટ્રોલ ફોટોગ્રાફ્સ હંમેશા અલગ-અલગ પરિસ્થિતિઓમાં એક અથવા બીજી રીતે લેવામાં આવે છે (ઉદાહરણ તરીકે, અલગ તાપમાને). આ બધું વિશ્વસનીયતાને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે માત્રાત્મક પરિણામો. તેથી, આ કિસ્સામાં "સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતની આગાહીઓની તેજસ્વી પુષ્ટિ" વિશેના નિષ્કર્ષને કંઈક અંશે ઉતાવળમાં ગણવું જોઈએ.

1919 પછી, સોવિયેત વૈજ્ઞાનિકો (A. A. Mikhailov) સહિત, આઈન્સ્ટાઈનની અસરનું અવલોકન કરવાના પ્રયાસો ઘણી વખત પુનરાવર્તિત થયા, પરંતુ પરિસ્થિતિમાં થોડો સુધારો થયો. પ્રયોગ સાથે આઈન્સ્ટાઈનના સૂત્રનો માત્રાત્મક કરાર હજુ પણ પ્રશ્નમાં છે. બાબતની ગુણાત્મક બાજુની વાત કરીએ તો, હવે આપણે સંપૂર્ણ વિશ્વાસ સાથે માની શકીએ છીએ કે ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ પ્રકાશના વિચલન વિશેના સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંતનું નિષ્કર્ષ અવલોકનો દ્વારા સંપૂર્ણપણે પુષ્ટિ થયેલ છે.

કોઈપણ સિદ્ધાંત માન્ય છે જો તેના પરિણામો અનુભવ દ્વારા પુષ્ટિ મળે. આવું ઘણાને થયું જાણીતા સિદ્ધાંતોઆઈન્સ્ટાઈનના સામાન્ય સાપેક્ષતાના સિદ્ધાંત સહિત. તે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સમયસર અને જરૂરી પગલું હતું અને અસંખ્ય પ્રયોગો દ્વારા તેની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી. તેનું આવશ્યક તત્વ ગુરુત્વાકર્ષણનું અવકાશની વક્રતા તરીકે રજૂઆત હતું, જેનું વર્ણન વિવિધ મેટ્રિક્સ (અવકાશની ભૂમિતિ) દ્વારા કરી શકાય છે. તારાઓ અને તારાવિશ્વો દ્વારા અવકાશની વક્રતા અનુસાર, પ્રકાશ કિરણો ગુરુત્વાકર્ષણ દ્વારા વિચલિત થાય છે. ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકનોએ આ ભૌમિતિક ખ્યાલની તેજસ્વી પુષ્ટિ કરી છે. સામાન્ય સાપેક્ષતાની કૃત્રિમતા હજુ પણ કેટલાક ભૌતિકશાસ્ત્રીઓમાં શંકા અને અસંતોષ પેદા કરે છે. અવલોકન કરેલ ઘટના અને સામાન્ય રીતે ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રકૃતિ માટે ભૌતિક આધાર શોધવો જરૂરી છે. લેખકે ગુરુત્વાકર્ષણની પ્રકૃતિ વિશે એક પૂર્વધારણા આગળ મૂકી. તે શૂન્યાવકાશ માળખાના વિદ્યુત ઘટકના અભ્યાસ પર આધારિત છે અને ત્યારબાદ ચુંબકીય સાતત્યના ઘટક દ્વારા પૂરક છે. આ ફોર્મમાં ભૌતિક શૂન્યાવકાશવિતરણ માધ્યમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો(EMV); પદાર્થનો જન્મ જ્યારે તેમાં જરૂરી ઉર્જા દાખલ કરવામાં આવે છે; અણુઓમાં ઇલેક્ટ્રોનની "મંજૂર ભ્રમણકક્ષા" ની રચના માટે પર્યાવરણ, તરંગ ગુણધર્મોકણો, વગેરે.

માં પ્રકાશની ગતિ સ્થિર નથી બાહ્ય અવકાશ. શૂન્યાવકાશના સિદ્ધાંત અને એ. આઈન્સ્ટાઈનના સિદ્ધાંતો વચ્ચેનો આ મુખ્ય તફાવત છે. ખગોળશાસ્ત્રીય અવલોકનો અને શૂન્યાવકાશ રચનાના સિદ્ધાંતના આધારે, તે પ્રસ્તાવિત છે નીચેના સૂત્રગુરુત્વાકર્ષણના પ્રવેગ પર પ્રકાશની ગતિની અવલંબન માટે:

α –1 = 137.0359895 – પારસ્પરિકસતત સરસ માળખુંકિરણોત્સર્ગ

આર= 1.39876·10 –15 મીટર – શૂન્યાવકાશ માળખાના વિદ્યુત ઘટકનું દ્વિધ્રુવ અંતર;

g[m/s 2] - ગુરુત્વાકર્ષણનું સ્થાનિક પ્રવેગક;

E σ = 0.77440463 [ a –1 m 3 c–3] – ચોક્કસ વિદ્યુત ધ્રુવીકરણશૂન્યાવકાશ;

એસ= 6.25450914 10 43 [ a· s· m–4 ] - શૂન્યાવકાશનું વિરૂપતા ધ્રુવીકરણ.

પૃથ્વીની પરિસ્થિતિઓમાં 2.99792458(000000) 10 8 m/s તરીકે માપવામાં આવેલ પ્રકાશની ગતિ જાણીને, અમે બાહ્ય અવકાશમાં સૂત્ર (1) નો ઉપયોગ કરીને ગતિ નક્કી કરીએ છીએ સાથે 0 = 2.997924580114694·10 8 m/s તે પૃથ્વીની પ્રકાશની ગતિથી થોડું અલગ છે અને 9 દશાંશ સ્થાનોની ચોકસાઈ સાથે નિર્ધારિત છે. પૃથ્વીના પ્રકાશની ગતિના વધુ શુદ્ધિકરણ સાથે, દર્શાવેલ મૂલ્ય બદલાશે બાહ્ય અવકાશ. બળદમાંથી નવો સિદ્ધાંતફ્રેસ્નેલ અને હ્યુજેન્સ લાઇટ, તે જાણીતું છે કે ઝડપ સાથે માધ્યમમાંથી સંક્રમણ દરમિયાન રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ સાથેબુધવારની ઝડપે 0 s eબરાબર

અમારા કિસ્સામાં, સૌર સપાટીના સામાન્યથી બીમના બનાવનો કોણ બરાબર છે i 0 =90°. સૂર્ય દ્વારા પ્રકાશના વિચલનની તીવ્રતાનો અંદાજ કાઢવા માટે, પ્રકાશના પ્રસારના બે મોડલ ટાંકી શકાય છે.

1. 273.4 m/s 2 ના સૌર ગુરુત્વાકર્ષણ પ્રવેગ સાથે "ખાલી" અર્ધ-જગ્યામાંથી અર્ધ-જગ્યામાં સંક્રમણ દરમિયાન પ્રકાશના પ્રત્યાવર્તનનું મોડેલ. સ્વાભાવિક રીતે આ સૌથી સરળ મોડલઇરાદાપૂર્વક ખોટું પરિણામ આપશે, એટલે કે: આપેલ રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અનુસાર, કોણ નક્કી થાય છે

13.53" (આર્કસેકન્ડ).

2. નિયમ 1/ અનુસાર વધતા અને ઘટવાના ક્ષેત્રમાં કિરણ પ્રચાર કાર્યના આધારે, વિભેદક-અભિન્ન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વધુ સચોટ મોડેલની ગણતરી કરવી આવશ્યક છે. આર 2 સૂર્યની ગુરુત્વાકર્ષણ સંભવિત. મદદ સંપૂર્ણપણે અણધારી દિશામાંથી આવી - સિસ્મોલોજીમાંથી. કિરણ માર્ગ નક્કી કરવાની સમસ્યા સિસ્મોલોજીમાં હલ કરવામાં આવી છે સ્થિતિસ્થાપક તરંગોસપાટી પરના સ્ત્રોત (ભૂકંપ, ભૂગર્ભ પરમાણુ વિસ્ફોટ) થી પૃથ્વીમાં અને તેના બહાર નીકળવાના કોણ સુધી વિરુદ્ધ બાજુપૃથ્વી. એક્ઝિટ એંગલ એ પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષા સમાવિષ્ટ ગોળામાં અથવા સૂર્યથી ખૂબ જ અંતરે સ્ત્રોતમાંથી બીમના સૂર્યના વિચલનની ઇચ્છિત સામ્યતા હશે. સિસ્મોલોજીમાં છે સરળ સૂત્રએક્ઝિટ એંગલ નક્કી કરવા સિસ્મિક તરંગસતત બીમ પેરામીટર દ્વારા

પી = [આર 0 / વી(આર)] cos( i) = const, ક્યાં:

આર 0 - પૃથ્વીની ત્રિજ્યા; વી(આર) અંતર (પૃથ્વીના કેન્દ્રથી ત્રિજ્યા) પર આધાર રાખીને સ્થિતિસ્થાપક તરંગોની ગતિનું કાર્ય છે; i- બહાર નીકળો કોણ.

ચાલો સિસ્મોલોજીકલ ફોર્મ્યુલાને પરિવર્તિત કરીએ કોસ્મિક અંતરઅને પ્રકાશની ગતિ:

એમ એસ- સૂર્યનો સમૂહ. આર– ગોળાની ચલ ત્રિજ્યા કે જેના કેન્દ્રમાં સૂર્ય સ્થિત છે, નિર્ધારિત સાથેસૂર્યની નજીકથી પસાર થતા પ્રકાશ સ્ત્રોત માટે બીમ; 2.062648·10 5 – ખૂણાના રેડિયનનું સેકન્ડમાં રૂપાંતર.

આ સૂત્રમાં સ્થિરતા વિશે પ્રશ્ન ઊભો થાય છે. તે વિશ્વના મૂળભૂત સ્થિરાંકોના આધારે ઉકેલી શકાય છે, જે વિજ્ઞાન માટે જાણીતું છે. પ્રાયોગિક વિચલન કોણ 1.75" છે.

આ મૂલ્યના આધારે, અમે તે નક્કી કરીએ છીએ

const = Δ ટી કોન્સ્ટ (એમ એક્સ આર 2 સૂર્ય / M સૂર્ય R x 2) / (π · 137.0359) 2 .

સંખ્યા π અને ફાઈન સ્ટ્રક્ચર કોન્સ્ટન્ટનો પરસ્પર છે મૂળભૂત સ્થિરાંકોઆપણા આધુનિક વિશ્વની. Δ નંબર ટી કોન્સ્ટ = 1[s] પરિમાણ દાખલ કરવા માટે જરૂરી છે. વલણ ( એમ એક્સ આર 2 સૂર્ય / M સૂર્ય R x 2) – બ્રહ્માંડના તમામ સંભવિત લોકો અને તેમના કદ માટે રજૂ કરવામાં આવ્યું છે, જેમ કે ખગોળશાસ્ત્રમાં રૂઢિગત છે: બધા લોકો અને કદને સૌર પરિમાણોમાં ઘટાડો.

ફિગ માં. આકૃતિ 1 તેના સ્ત્રોત સુધીના અંતરના આધારે સૂર્ય દ્વારા પ્રકાશના કિરણના વિચલનના કોણની અવલંબન દર્શાવે છે.

ચોખા. 1.સૂર્યની નજીકથી પસાર થતા પાથ સાથે સ્ત્રોત સુધીના અંતર પર સૂર્ય દ્વારા પ્રકાશ કિરણના વિચલનના કોણનું અવલંબન

અમે ચોક્કસ પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સંપૂર્ણ અનુપાલન મેળવ્યું. તે વિચિત્ર છે કે જ્યારે સ્ત્રોત પૃથ્વીના માર્ગને અનુરૂપ ગોળાની અંદર ફરે છે, ત્યારે આકૃતિના ગ્રાફ અનુસાર સૂર્ય દ્વારા બીમના વિચલનનો કોણ ઘટે છે. આ સિદ્ધાંતની આગાહી એ છે કે સૂર્યની સપાટી પર અથવા તેની નજીકના સ્ત્રોતમાંથી પ્રકાશનો કિરણ માત્ર 1.25" દ્વારા વિચલિત થશે.

શ્વાર્ઝચાઇલ્ડ સોલ્યુશન:

અહીં આર જી = 2એમજી / c 2 – શ્વાર્ઝચીલ્ડ ત્રિજ્યા અથવા ગુરુત્વાકર્ષણ ત્રિજ્યા.

લાઇટ બીમ ડિફ્લેક્શન i = 4એમજી / c 2 આર= 1.746085", જ્યાં આર- અસર અંતર, આપણા કિસ્સામાં સૂર્યની ત્રિજ્યાની સમાન.

ફોર્મ્યુલા (1) આપે છે: i= 1.746054". તફાવત માત્ર 5મા અંકમાં છે.

1. પ્રાપ્ત પરિણામો સૂચવે છે, ઓછામાં ઓછા, સૂચિત ખ્યાલની સુસંગતતા. અવકાશમાં કહેવાતા "ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ" ની રચના પણ ગુરુત્વાકર્ષણ પર પ્રકાશની ગતિની અવલંબન દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે.
2. સામાન્ય સાપેક્ષતા અને શૂન્યાવકાશ સિદ્ધાંતમાં સમાન પ્રાયોગિક પુષ્ટિઓ છે.
3. જીટીઆર તેના બદલે છે ભૌમિતિક સિદ્ધાંત, ન્યુટનના ગુરુત્વાકર્ષણના નિયમ દ્વારા પૂરક.
4. શૂન્યાવકાશ સિદ્ધાંત માત્ર પર આધારિત છે શારીરિક સંબંધો, જેણે ફેરાડેના ઇન્ડક્શનના નિયમો અનુસાર શૂન્યાવકાશ માળખા દ્વારા આકર્ષણનો અનુભવ કરતા લોકોની હાજરીમાં શૂન્યાવકાશ ધ્રુવીકરણના સ્વરૂપમાં ગુરુત્વાકર્ષણ શોધવાનું શક્ય બનાવ્યું.
5. સામાન્ય સાપેક્ષતાએ ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસ માટે તેની શક્યતાઓને ખતમ કરી દીધી છે, શૂન્યાવકાશના સિદ્ધાંતે શૂન્યાવકાશનો અભ્યાસ કરવાની શક્યતાઓ ખોલી છે કુદરતી વાતાવરણઅને શૂન્યાવકાશના ગુણધર્મોથી સંબંધિત ભૌતિકશાસ્ત્ર અને તકનીકોની પ્રગતિનો માર્ગ ખોલે છે.

નિષ્કર્ષમાં, હું ખગોળશાસ્ત્રી પી.એ. વિશે ખૂબ જ ઉપયોગી ટિપ્પણી માટે તારાકાનોવ ચલ સમૂહડિફ્લેક્શન કિરણના સૂત્રમાં, જ્યાં તમે સૂર્યના દળને વિજ્ઞાન માટે જાણીતા અન્ય કોઈપણ સમૂહ સાથે બદલી શકો છો.

સાહિત્ય

1. રાયકોવ એ.વી. કુદરતી ભૌતિકશાસ્ત્રની શરૂઆત // OIPHZ RAS, 2001, p. 54.
2. સાવરેન્સકી ઇ.એફ., કિર્નોસ ડી.પી. સિસ્મોલોજી અને સિસ્મોમેટ્રીના તત્વો // રાજ્ય. તકનીકી-સિદ્ધાંત. પ્રકાશિત, એમ.: 1955, પૃષ્ઠ. 543.
3. ક્લિફોર્ડ એમ. વિલ. સામાન્ય સાપેક્ષતા અને પ્રયોગ વચ્ચેનો મુકાબલો // ભૌતિક સમીક્ષકની પ્રીપ્રિન્ટ (arXiv: gr- qc/ 0103036 v1 12 માર્ચ 2001).

આ વર્ષના સામયિકના પાંચમા અંકમાં બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાન વિશેની અમારી અગાઉની વાર્તા એ હકીકત સાથે સમાપ્ત થઈ કે તાજેતરમાં બ્રહ્માંડના સૌથી દૂરના પદાર્થના શીર્ષકએ તેના માલિકને ફરીથી બદલી નાખ્યો. ડબ્લ્યુ. કેક (હવાઈ)ના નામ પરના દસ-મીટર ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને, એક આકાશગંગાની શોધ કરવામાં આવી હતી જેની સ્પેક્ટ્રમમાં રેખાઓની લાલ પાળી z = 4.921 છે. આનો અર્થ એ છે કે તેનું આપણાથી અંતર લગભગ દસ અબજ પ્રકાશ વર્ષ છે અને આપણે તેને દસ અબજ વર્ષ પહેલાંની જેમ જોઈએ છીએ, એટલે કે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની શરૂઆત થયાના ખૂબ જ ટૂંકા સમય પછી.

એક ખૂબ જ પ્રભાવશાળી શોધ. તેના લેખકો, યુનિવર્સિટી ઓફ ગ્રોનિન્જેન (નેધરલેન્ડ)ના એમ. ફ્રેન્ક્સ અને સાન્ટા ક્રુઝ (યુએસએ) ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયાના જી. ઇલિંગવર્થે, તેમના હાથમાં એક અનોખી વસ્તુ હોવાનું સમજીને, સૌથી શક્તિશાળી ખગોળશાસ્ત્રનો ઉપયોગ કરીને તેનો અભ્યાસ ચાલુ રાખ્યો. ટેકનોલોજી જ્યારે હબલ સ્પેસ ટેલિસ્કોપ દ્વારા ચેમ્પિયન ગેલેક્સીની છબી લેવામાં આવી હતી, ત્યારે તે બહાર આવ્યું છે કે આ સ્ટાર સિસ્ટમમાં અસામાન્ય ચાપ-આકારનો આકાર છે. ખગોળશાસ્ત્રીઓ જાણે છે કે આવી તારાવિશ્વો અસ્તિત્વમાં નથી! તેથી, શોધના લેખકોએ જણાવ્યું હતું કે વાસ્તવિક આકારતારાવિશ્વો "ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ" અસર દ્વારા વિકૃત થાય છે. આ "લેન્સ" શું છે જેના દ્વારા આપણે તારાવિશ્વોને જોઈ શકીએ છીએ?

"અલબત્ત, કોઈ આ ઘટનાને સીધી રીતે અવલોકન કરવાની આશા રાખી શકતું નથી."
A. આઈન્સ્ટાઈન, "ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રે પ્રકાશ વિચલિત થાય ત્યારે તારાની લેન્સ જેવી ક્રિયા," 1936માંથી

આઈન્સ્ટાઈન અસર

વિશાળ શરીરની નજીકથી પસાર થતા પ્રકાશના કિરણનું વિચલન એ એકદમ સ્પષ્ટ ઘટના છે જો આપણે પ્રકાશને કોર્પસ્કલ્સના પ્રવાહ તરીકે ગણીએ, જેમ કે 18મી સદીના ઘણા ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ કર્યું હતું. આ કિસ્સામાં, ન્યુટોનિયન અવકાશી મિકેનિક્સના નિયમો પ્રકાશના કણો માટે માન્ય છે. તેનો ઉપયોગ કરીને, જર્મન વૈજ્ઞાનિક સોલ્ડનરે 1801 માં ગણતરી કરી હતી કે સૂર્યની સપાટીની નજીકથી પસાર થતા દૂરના તારામાંથી પ્રકાશનું કિરણ 0.87 આર્કસેકંડ દ્વારા વિચલિત થવું જોઈએ. પરંતુ ટૂંક સમયમાં, ફ્રેસ્નેલના પ્રયોગોને આભારી, તે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સ્થાપિત થયું તરંગ સિદ્ધાંતપ્રકાશ, અને સોલ્ડનરનું કામ લાંબા સમયથી ભૂલી ગયું હતું. ફક્ત 1915 માં, બનાવ્યું સામાન્ય સિદ્ધાંતસાપેક્ષતા, આલ્બર્ટ આઈન્સ્ટાઈને ફરીથી સૂર્યના ક્ષેત્રમાં પ્રકાશના વિચલનની ગણતરી કરી (પરંતુ માળખામાં નવું ભૌતિકશાસ્ત્ર) અને ડબલ મળ્યું મોટો કોણ: 1.75 આર્કસેકન્ડ. આ તફાવત ગુરુત્વાકર્ષણના નવા સિદ્ધાંત માટેના પરીક્ષણોમાંનો એક બન્યો.

આઈન્સ્ટાઈન દ્વારા અપેક્ષિત અસર પ્રાયોગિક રીતે 1919 માં પહેલાથી જ પુષ્ટિ મળી હતી: પછી, કુલ સૂર્યગ્રહણ દરમિયાન, આર્થર એડિંગ્ટનની આગેવાની હેઠળના ખગોળશાસ્ત્રીઓના અભિયાને નક્કી કર્યું કે સૌર ડિસ્કની ધારની નજીક દેખાતા તારાઓની છબીઓ તેમના સામાન્ય સ્થાનોની તુલનામાં સહેજ ખસેડવામાં આવી છે. આકાશમાં તારાઓના કિરણોને વળાંક આપીને, સૂર્ય તેમની છબીઓને તારાના કેન્દ્રમાંથી બરાબર તે નજીવી રકમથી દૂર કરે છે જે આઈન્સ્ટાઈને આગાહી કરી હતી અને જે (સદનસીબે તેમના માટે) ખગોળશાસ્ત્રીઓ, તેમની સુપ્રસિદ્ધ "ખગોળશાસ્ત્રીય ચોકસાઈ" સાથે માપવામાં સક્ષમ છે. અત્યંત સંવેદનશીલ સાધનો માટે તેની અસર ભાગ્યે જ નોંધનીય છે, અને થોડા લોકો એવી અપેક્ષા રાખી શકે છે કે આ સૂક્ષ્મ ઘટના એક દિવસ એક મહત્વપૂર્ણ વૈજ્ઞાનિક તકનીકને જન્મ આપશે.

ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ

પરંતુ ખગોળશાસ્ત્રીઓએ તરત જ આઈન્સ્ટાઈન અસર તરફ ધ્યાન દોર્યું: છેવટે, વિશાળ શરીરટેલિસ્કોપ લેન્સની જેમ પ્રકાશ કિરણોને વિચલિત કરે છે, એટલે કે, ઓપ્ટિકલ અક્ષ તરફ. પરિણામે, કિરણો ક્યાંક દૂર એક કેન્દ્રબિંદુ પર ભેગા થવા જોઈએ. આ અંતરો ખરેખર મોટા છે: સૂર્યની સૌથી નજીકનું તેનું કેન્દ્રબિંદુ પૃથ્વી કરતાં 550 ગણું આગળ સ્થિત છે. જો કે, લાંબા અંતરખગોળશાસ્ત્રીઓને ડરશો નહીં, જેમનું "લેબોરેટરી ટેબલ" સમગ્ર વિશાળ જગ્યા છે. તેથી, અંગ્રેજો ઓ. લોજ અને એ. એડિંગ્ટન પહેલાથી જ 1919 1920 માં "ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ" ના ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેતા હતા, પરંતુ હજુ સુધી આશાવાદી તારણો કાઢ્યા નથી.

તે કલ્પના કરવી મુશ્કેલ છે કે તે વર્ષોના રશિયામાં કોઈ પણ વ્યક્તિ આ વિચિત્રવાદથી ઉત્સાહિત થઈ શકે છે, જો કે, 1924 માં, પ્રખ્યાત સેન્ટ પીટર્સબર્ગ ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રોફેસર ઓરેસ્ટ ડેનિલોવિચ ખ્વોલ્સન દ્વારા ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સની ચર્ચા કરવામાં આવી હતી. 1935 માં, લેનિનગ્રાડના ખગોળશાસ્ત્રી ગેવરીલ એડ્રિનોવિચ તિખોવને જાન્યુઆરીમાં વાંચીને તેમનામાં રસ પડ્યો. આવતા વર્ષેલેનિનગ્રાડ અને પુલકોવોમાં તેમના વિશે પ્રવચનો, અને 1938 માં તેમણે નેચર જર્નલમાં તેના વિશે એક લેખ પ્રકાશિત કર્યો.

જો કે, તે વર્ષોમાં ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સમાં રસ પહેલેથી જ નોંધનીય હતો. આઈન્સ્ટાઈન પોતે જર્નલ સાયન્સમાં એક સંદેશ પ્રકાશિત કરે છે, નોંધ્યું છે કે એપિગ્રાફથી અમારા લેખમાં જોઈ શકાય છે, ખૂબ જ નિરાશાવાદી સંભાવનાઓ વ્યવહારુ ઉપયોગઆવા "લેન્સ". વધુ મોડું કામદર્શાવે છે કે લેન્સ સ્ટારની પરિસ્થિતિ આઈન્સ્ટાઈનના વિચાર કરતાં પણ વધુ ખરાબ છે: સંપૂર્ણ ગોળામાંથી તારાના આકારનું કોઈપણ વિચલન, ઉદાહરણ તરીકે તેના પરિભ્રમણને કારણે, અસરને શોધવાનું વધુ મુશ્કેલ બનાવશે.

સામાન્ય રીતે કહીએ તો, તમે ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સની અસર તેની પાછળ સ્થિત દૂરના સ્ત્રોતની લાક્ષણિક છબી દ્વારા જોઈ શકો છો. જો નિરીક્ષક આદર્શ લેન્સની ઓપ્ટિકલ અક્ષ પર બરાબર સ્થિત હોય, તો આ છબી તેજસ્વી રિંગ તરીકે દેખાય છે (હવે "આઈન્સ્ટાઈન રિંગ" તરીકે ઓળખાય છે), અને જ્યારે નિરીક્ષક ધરીથી દૂર જાય છે, ત્યારે રિંગ મંદ થઈ જાય છે અને તૂટી જાય છે. બે ચાપ જે પોઈન્ટમાં સંકોચાય છે. તદુપરાંત, તેમાંથી એક લેન્સના કેન્દ્રની નજીક આવે છે, ઝાંખું થાય છે અને સંપૂર્ણપણે અદૃશ્ય થઈ જાય છે, અને બીજો લેન્સથી દૂર જાય છે અને સ્રોતની અવિકૃત છબી બની જાય છે. જો લેન્સનું ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર સંપૂર્ણપણે ગોળાકાર ન હોય, તો છબી વધુ જટિલ બની જાય છે અને ઘણા ભાગોમાં "અલગ પડી જાય છે"; તેમાં દર્શાવેલ અસર ઓળખવી ખૂબ મુશ્કેલ બની જાય છે.

તે એટલું જ મહત્વનું છે કે લેન્સ સ્ટાર પોતે પ્રકાશનો એક શક્તિશાળી સ્ત્રોત છે, જે તે દર્શાવેલ ઑબ્જેક્ટ કરતાં નિરીક્ષકની ખૂબ નજીક સ્થિત છે. આવા લેન્સની ઝગઝગાટની અસર ફક્ત ત્યારે જ દૂર થઈ શકે છે જો તે સ્રોતની છબીની તેજસ્વીતાને નોંધપાત્ર રીતે વધારશે. આ, સૈદ્ધાંતિક રીતે, શક્ય છે, પરંતુ માત્ર તે જ ટૂંકી ક્ષણે જ્યારે નિરીક્ષક લેન્સની ઓપ્ટિકલ અક્ષ પર બરાબર સ્થિત હોય, તક દ્વારા તેના પર પહોંચવાની અને અવકાશમાં ધસી રહેલી પૃથ્વી પર બેસી જવાની શક્યતા ઓછી હોય છે.

પરંતુ તે ક્યાં છે વાસ્તવિક વસ્તુઓ, જે આવા લેન્સની ભૂમિકા ભજવી શકે છે? આપણો સૂર્ય આપણી ખૂબ નજીક સ્થિત છે; તે પૃથ્વી પર જે કિરણો વાળે છે તે હજી કેન્દ્રિત નથી. અને સૌથી નજીકના તારાઓ એટલા દૂર છે કે તેમની આસપાસના આઈન્સ્ટાઈન વલયોના પરિમાણ આર્કસેકન્ડના સોમા ભાગના હોવા જોઈએ. અને પછી પણ જો આપણે નસીબદાર હોઈએ અને તેમાંથી એકની પાછળ એક તેજસ્વી સ્ત્રોત છુપાયેલો હોય. આઈન્સ્ટાઈનના સમયમાં, મોટાભાગના ખગોળશાસ્ત્રીઓ આવા સૈદ્ધાંતિક અભિજાત્યપણુ શોધવાના વિચારને સમયના બગાડ તરીકે જોતા હતા.

સ્પેસ મિરાજ

પરંતુ હજુ પણ એક યુવાન વૈજ્ઞાનિક હતો જેણે ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સના વિચારને ખૂબ ગંભીરતાથી લીધો હતો. આ સ્વિસ ખગોળશાસ્ત્રી ફ્રિટ્ઝ ઝ્વીકી (1898-1974) હતા, જેમણે કામ કર્યું હતું મોટા ભાગનાયુએસએમાં જીવન, કેલિફોર્નિયામાં ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઓફ ટેકનોલોજી. 1937 માં, તેમણે એવો વિચાર વ્યક્ત કર્યો કે માત્ર એક તારો જ નહીં, પણ તારાઓનો સમૂહ પણ પ્રકાશ કિરણોને વળાંક આપી શકે છે. ચાલો કહીએ કે, આખી ગેલેક્સી અથવા તો ગેલેક્સીઓનું વિશાળ ક્લસ્ટર. તે પછી જ ઝ્વીકી ગેલેક્સી ક્લસ્ટરના સમૂહને કેવી રીતે માપવા તે વિશે વિચારી રહ્યો હતો અને સમજાયું કે પ્રકાશનું વળાંક આ માટે યોગ્ય સૂચક છે.

સામાન્ય રીતે, ફ્રિટ્ઝ ઝ્વીકી એક અદ્ભુત રીતે બહુપક્ષીય અને ફલપ્રદ વૈજ્ઞાનિક હતા: તેમણે ઘણી આગાહીઓ વ્યક્ત કરી હતી, જેમાંથી કેટલીક તેમના જીવનકાળ દરમિયાન પુષ્ટિ મળી હતી. ઉદાહરણ તરીકે, તેમણે આગાહી કરી હતી કે સુપરનોવા વિસ્ફોટથી ન્યુટ્રોન તારો પેદા થશે અને સાઠના દાયકાના અંતમાં તેણે સુપરનોવા વિસ્ફોટના સ્થળે ન્યુટ્રોન તારાઓની શોધનો સાક્ષી આપ્યો હતો. પરંતુ આકાશગંગાઓ દ્વારા પ્રકાશનું વિચલન કે જેની તેણે આગાહી કરી હતી તે સૌપ્રથમ 1979 માં જ શોધી કાઢવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે ઈંગ્લેન્ડ અને યુએસએના ખગોળશાસ્ત્રીઓના જૂથને આકસ્મિક રીતે ક્વાસારની બેવડી છબી મળી, જેનું નિર્માણ ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ દ્વારા થયું હતું. એક લંબગોળ આકાશગંગા.

જો આ સદીની શરૂઆતમાં ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રમાં પ્રકાશનું વિચલન ભાગ્યે જ નોંધવામાં આવ્યું હોય, તો સદીના અંત સુધીમાં આ સૂક્ષ્મ અસરખગોળશાસ્ત્ર માટે એક શક્તિશાળી સાધન બની ગયું છે. હવે તેઓ તેની મદદથી કોયડો ઉકેલવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે શ્યામ પદાર્થ, ગેલેક્સીની આસપાસ અને ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર તરીકે પોતાને પ્રગટ કરે છે, પરંતુ દેખીતી રીતે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉત્સર્જન કરતા નથી.

ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ દ્વારા ચમકતા કિરણોત્સર્ગના દૂરના સ્ત્રોતની ભૂમિકા સામાન્ય રીતે ક્વાસાર દ્વારા ભજવવામાં આવે છે - વિશાળ શક્તિના પદાર્થો, કદાચ યુવાનના સક્રિય મધ્યવર્તી, અને તેથી ખૂબ દૂર, તારાવિશ્વો. આ કિસ્સામાં, લેન્સની ભૂમિકા આપણી નજીકની વિશાળ ગેલેક્સી અથવા તેના સંપૂર્ણ ક્લસ્ટર દ્વારા ભજવવામાં આવે છે. બે દાયકા કરતાં પણ ઓછા સમયમાં, ખગોળશાસ્ત્રીઓએ વીસથી વધુ ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સવાળા ક્વાસાર શોધી કાઢ્યા છે, જેમની છબીઓ મજબૂત રીતે વક્ર હોય છે અથવા તો એક વિશાળ પરંતુ પ્રમાણમાં ઝાંખા પદાર્થના ક્ષેત્રમાં વિભાજિત હોય છે. તે વિકૃત છબીઓ છે જે ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સને ઓળખવાનું શક્ય બનાવે છે, કારણ કે તેમના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો સંપૂર્ણથી ઘણા દૂર છે: તેઓ કિરણો પર એટલું ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતા નથી કારણ કે તેમનો અભ્યાસક્રમ બદલાય છે.

ફનહાઉસમાં ક્વાસર

જો વિશાળ ગેલેક્સી સંપૂર્ણ રીતે ગોળાકાર હોય અને તેની ટોચ પર ક્વાસર સીધું હોય, તો તેની પિનપોઇન્ટ ઈમેજ "આઈન્સ્ટાઈન રિંગ" માં ફેરવાઈ જશે. જો કે, તારાવિશ્વો પાસે છે જટિલ આકાર, અને ક્વાસાર કોઈપણ રીતે સ્થિત હોઈ શકે છે, તેથી ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સમાં તેમની છબીઓ સામાન્ય રીતે ઘણી સિસ્ટમનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, સૌથી સરળ કિસ્સામાં, બે નજીકના અંતરવાળા સ્થળો. તેમની ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ અને તેજ પરિવર્તનશીલતા એક જ ક્વાસારની બે છબીઓને નજીકમાં દેખાતા બે અલગ અલગ ક્વાસારથી અલગ પાડવામાં મદદ કરે છે: જો બે છબીઓ સિંક્રનસ રીતે ઝબકતી હોય, તો તે એક જ ક્વાસારની હોય છે.

સાચું, કેટલીકવાર એક છબી થોડા સમયના વિરામ સાથે બીજાની "આંખો મારતી" પુનરાવર્તન કરે છે. જો ત્યાં ઘણી છબીઓ છે, તો તેમાંથી દરેકનો પોતાનો સમય વિલંબ છે, કારણ કે દરેક છબીમાંથી પ્રકાશ તેની પોતાની રીતે આપણા સુધી પહોંચે છે. ક્વાસારની બે છબીઓમાં સમાન તેજની વધઘટ વચ્ચેના વિલંબને માપવાથી, કેટલાક મહિનાઓથી ઘણા વર્ષો સુધી, પ્રકાશ બીમના માર્ગોની લંબાઈમાં તફાવતની ગણતરી કરવી સરળ છે. અને જો તમે ગેલેક્સીનો આકાર નક્કી કરી શકો છો, તો સમય વિલંબ દ્વારા તમે તેને શોધી શકો છો સાચું કદ. આકાશગંગાના અવલોકન કરેલ કોણીય કદ સાથે તેની તુલના કરીને, તેના અંતરને શોધવાનું સરળ છે, અને તેના વર્ણપટમાં રેખાઓની સ્થિતિ દ્વારા, તેને આપણાથી દૂર કરવાની ગતિ. અંતે, આ ઝડપને અંતરથી વિભાજિત કરીને, ખગોળશાસ્ત્રીઓ હબલ સ્થિરાંક નક્કી કરે છે, એક મૂળભૂત જથ્થો જે વર્ણવે છે સૌથી મહત્વપૂર્ણ મિલકતબ્રહ્માંડ.

સૈદ્ધાંતિક રીતે આ બધું સરળ છે, પરંતુ વ્યવહારમાં આવા કાર્ય માટે નિરીક્ષકોની ઉચ્ચ કૌશલ્યની જરૂર છે, માત્ર ટેલિસ્કોપના ઉપયોગ માટે જ નહીં, પરંતુ શક્તિશાળીના ઉપયોગ માટે પણ. ગાણિતિક પદ્ધતિઓઇમેજ પ્રોસેસિંગ. ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ તરીકે કામ કરતી ગેલેક્સીનો અભ્યાસ કરવો તેના પ્રભાવથી વિકૃત ક્વાસરની છબી શોધવા કરતાં વધુ મુશ્કેલ છે. આકાશગંગાની ઝાંખી છબી ક્વાસારના તેજસ્વી પ્રકાશમાં ડૂબી ગઈ છે (જોકે પૃથ્વીના ધોરણો દ્વારા તે બંને ખૂબ જ અસ્પષ્ટ છે: ચંદ્ર પર પ્રગટાવવામાં આવેલા ટેબલ લેમ્પ કરતાં વધુ તેજસ્વી નથી). અને તેમ છતાં, ખગોળશાસ્ત્રીઓએ આ કાર્ય હાથ ધર્યું.

તાજેતરમાં, ફ્રેડરિક કુર્બીન (ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ એસ્ટ્રોફિઝિક્સ, લીજ, બેલ્જિયમ) ના જૂથે યુરોપીયન સધર્ન ઓબ્ઝર્વેટરી (લા સિલા, ચિલી) ખાતે ક્વાસર HE 1104 -1805 નો અભ્યાસ કર્યો, જે ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગથી પસાર થયું હતું. સ્પેક્ટ્રમની ઇન્ફ્રારેડ રેન્જમાં પ્રકાશ-બેન્ડિંગ ગેલેક્સીની શોધ કરવામાં આવી હતી, કારણ કે તે આ રેન્જમાં હતી કે સ્ટાર સિસ્ટમના રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમમાં મહત્તમ ભાગ ડોપ્લર અસરને કારણે ખસેડવામાં આવ્યો હતો. 1993 માં રેડશિફ્ટ z = 2.3 અને ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ દ્વારા વિભાજિત છબી સાથેનું ક્વાસર શોધાયું હતું. ઓપ્ટિકલ રેન્જમાં અવલોકનોએ 1995 માં ક્વાસારની છબીઓ વચ્ચે અજાણી પ્રકૃતિની ઝાંખી વસ્તુને ધ્યાનમાં લેવાનું શક્ય બનાવ્યું. અને માત્ર 1997 માં, મદદ સાથે નવી ટેકનોલોજીઅને ઇમેજ પ્રોસેસિંગની ગાણિતિક પદ્ધતિઓ આ ઑબ્જેક્ટની પ્રકૃતિને સમજવામાં વ્યવસ્થાપિત છે.

ઇન્ફ્રારેડમાં છબીઓની શ્રેણી લઈને અને છબીઓની ગુણવત્તા સુધારવા માટે નવા અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરીને, ખગોળશાસ્ત્રીઓએ 0.27 આર્કસેકન્ડ્સનું કોણીય રીઝોલ્યુશન પ્રાપ્ત કર્યું, જે અગાઉ માત્ર ઉપલબ્ધ હતું. અવકાશ ટેલિસ્કોપ. સાચું છે, તે જ સમયે ક્વાસારની બે તેજસ્વી છબીઓ વચ્ચે સેન્ડવિચ કરેલી એક અસ્પષ્ટ આકાશગંગાના સ્પેક્ટ્રમ મેળવવાનું શક્ય નથી. પરંતુ ક્વાસારના સ્પેક્ટ્રમમાં રેડશિફ્ટ z = 1.66 સાથેની શોષણ રેખાઓ દૃશ્યમાન હોવાથી, તે તદ્દન સ્પષ્ટ છે કે તે તેની સામે પડેલી આકાશગંગાની છે. તેથી અમે તેની લાલ પાળી શોધવામાં વ્યવસ્થાપિત થયા, જે લગભગ બે લાખ કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપે અને છ થી નવ અબજ પ્રકાશવર્ષના અંતરને આપણી પાસેથી દૂર કરવાની ગતિને અનુરૂપ છે.

જો લેન્સ ગેલેક્સી ખરેખર આ અંતરે સ્થિત છે, તો ક્વાસારની બે છબીઓની તેજની વિવિધતા વચ્ચેનો સમય વિલંબ ત્રણથી ચાર વર્ષનો હોવો જોઈએ. આ મૂલ્યને માપવાથી, ખગોળશાસ્ત્રીઓ થોડા વર્ષોમાં હબલ સ્થિરાંકને નોંધપાત્ર રીતે રિફાઇન કરવાની આશા રાખે છે. તેથી, પગલું દ્વારા, આપણે બ્રહ્માંડના રહસ્યને ઉઘાડવાની નજીક જઈ રહ્યા છીએ.

તથ્યોનો અભાવ પણ એક હકીકત છે

ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં ઝડપથી કાર્યકારી સાધન બની રહ્યું છે. તમે એક નિયમિત સાધન પણ કહી શકો છો, ત્યારથી મહત્વપૂર્ણ હકીકતતે માત્ર લેન્સની અસરની તપાસ જ નહીં, પણ કેટલાક સંજોગોમાં તેની ગેરહાજરી પણ માનવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાજેતરમાં, કોમ્પટન ગામા-રે ઓબ્ઝર્વેટરીની ભ્રમણકક્ષાના ડેટાનું પૃથ્થકરણ કર્યા પછી, યુએસ વૈજ્ઞાનિકોએ આપણી ગેલેક્સીની આસપાસના હાર્ડ રેડિયેશનના વિસ્તૃત પ્રભામંડળની શોધ કરી. આ ઘટનાને સમજાવવા માટે ઘણી આવૃત્તિઓ પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવી છે.

પ્રથમ, ગામા કિરણો પેદા કરી શકાય છે કોસ્મિક કિરણો, જેના કણો, જ્યારે ઓપ્ટિકલ અથવા ઇન્ફ્રારેડ ફોટોન સાથે અથડાય છે, ત્યારે તેમની ઊર્જા તેમનામાં સ્થાનાંતરિત કરે છે અને તેમને હાર્ડ ગામા રેડિયેશનના ક્વોન્ટામાં રૂપાંતરિત કરે છે (માર્ગ દ્વારા, આ અસર, વેધશાળાના ઉપગ્રહની જેમ, કોમ્પટન પછી કહેવાય છે). કેટલીક તારાવિશ્વોની આસપાસ આવા ક્વોન્ટાનો પ્રભામંડળ જોવા મળે છે. પરંતુ આપણી ગેલેક્સીમાં, એવું માનવામાં આવે છે કે, આ માટે પૂરતા કોસ્મિક કિરણો નથી.

ગામા કિરણોનો સ્ત્રોત પણ હોઈ શકે છે ન્યુટ્રોન તારાપલ્સર પરંતુ અવલોકન કરેલ તીવ્રતાને સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ગેલેક્ટીક પ્રભામંડળમાં તેમની સંખ્યા પ્રચંડ હોવી જોઈએ. અને આ તે છે જ્યાં ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સિંગ અસર અમલમાં આવે છે: જો ગેલેક્ટિક પ્રભામંડળમાં ઘણા પલ્સર છે, તો પછી તેઓ શા માટે પોતાને ગુરુત્વાકર્ષણ માઇક્રોલેન્સ તરીકે પ્રગટ કરતા નથી? આ વિચાર સામે આ એક ગંભીર દલીલ છે.

તેથી, વૈજ્ઞાનિકો ગેલેક્સીના ગામા-રે કોરોનાના સૌથી વિચિત્ર સમજૂતી તરફ વલણ ધરાવે છે: કદાચ ગામા કિરણોનો વાદળ બ્રહ્માંડમાં કાલ્પનિક સુપરમાસીવના સ્વરૂપમાં "છુપાયેલા સમૂહ" ના અસ્તિત્વનો પરોક્ષ પુરાવો છે. પ્રાથમિક કણો. આપણા ગેલેક્સીના પ્રભામંડળમાં આવા "છુપાયેલા સમૂહ" ની હાજરી લાંબા સમયથી શંકાસ્પદ છે. અને જ્યારે આ અજાણ્યા કણો એકબીજા સાથે અથડાય છે ત્યારે ગામા કિરણો ઉત્પન્ન થઈ શકે છે.

એવું લાગે છે કે ખગોળશાસ્ત્રીઓ પહેલાથી જ આ વિચાર સાથે પરિપૂર્ણ થઈ ગયા છે કે બ્રહ્માંડનો તેજસ્વી પદાર્થ તેના તમામ તારાઓ અને તારાઓ વચ્ચેના વાયુના વાદળો છુપાયેલા સમૂહની કાળી, અદ્રશ્ય "કોફી" ની સપાટી પર માત્ર એક આછો "ફીણ" છે. સમજ્યા પછી, તેઓએ આ રહસ્યમય અદ્રશ્ય પદાર્થને શોધવા અને તેનો અભ્યાસ કરવાની રીતો શોધવાનું શરૂ કર્યું. અત્યાર સુધી, એક વસ્તુ સ્પષ્ટ છે: શ્યામ પદાર્થ, કોઈપણ કિસ્સામાં, ગુરુત્વાકર્ષણનો સ્ત્રોત છે, આ કારણોસર, તે શોધવાનું જરૂરી છે. આ હેતુ માટે ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ આદર્શ છે. જેમ કે ઘણીવાર થાય છે, ક્લાસિક્સે તેમની શોધની સંભાવનાઓનું મૂલ્યાંકન કરવામાં ભૂલ કરી હતી, ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સનું ભવિષ્ય ઉમદા છે.

અદ્રશ્ય તારાવિશ્વો?

1997ના અંતમાં, છુપાયેલા પદાર્થને શોધવા માટે ગુરુત્વાકર્ષણના લેન્સનો ઉપયોગ ફળ આપતો જણાય છે. ખગોળશાસ્ત્રી એમ. હોકિન્સ (રોયલ ઓબ્ઝર્વેટરી, એડિનબર્ગ) એ જણાવ્યું હતું કે બ્રહ્માંડના અદ્રશ્ય વિશાળ ઘટકોમાંનો એક તારાઓ વિનાની તારાવિશ્વો હોઈ શકે છે. તેમણે ગુરુત્વાકર્ષણની દ્રષ્ટિએ લેન્સવાળા ક્વાસારની જોડી કરેલી છબીઓના અભ્યાસ પર તેમના નિવેદનનો આધાર રાખ્યો છે. આવી આઠ જોડીના અભ્યાસમાં, હોકિન્સ માત્ર બે કેસમાં જ પ્રકાશ-બેન્ડિંગ જોડી શોધી શક્યા હતા. સ્ટાર સિસ્ટમ્સ. ક્વાસારની બાકીની છ વિભાજિત છબીઓ માટે, ગુરુત્વાકર્ષણ લેન્સ-ગેલેક્સીના કોઈ ઓપ્ટિકલ નિશાનો મળ્યા નથી. અને છબીઓના વિકૃતિ દ્વારા અભિપ્રાય આપતાં, આ લેન્સ આપણા ગેલેક્સીથી દળમાં હલકી ગુણવત્તાવાળા નથી.

હોકિન્સ અને તેના સાથીદારો માને છે કે તેઓ આ રીતે "નિષ્ફળ તારાવિશ્વો" શોધવા માટે પૂરતા નસીબદાર હતા, જે તારાઓની વસ્તીથી વંચિત હતા અને તેમાં માત્ર ગેસનો સમાવેશ થતો હતો. કયા કારણોસર આ ગેસ પસાર થતો અટકાવ્યો ગુરુત્વાકર્ષણ પતનઅને તારાઓમાં સંકોચાય છે? કદાચ આ પ્રોટોગેલેક્ટિક વાદળના ઝડપી પ્રારંભિક પરિભ્રમણને કારણે છે: કેન્દ્રત્યાગી બળગેસમાંથી તારાઓનું નિર્માણ શરૂ થાય તે પહેલાં આકાશગંગાનું સંકોચન અટકાવ્યું. જો આ ખરેખર કેસ છે, તો ખગોળશાસ્ત્રીઓ આનંદ કરી શકે છે: તેઓએ અન્ય "બ્રહ્માંડના અદ્રશ્ય પશુ" ની શોધ કરી છે. શ્યામ તારાવિશ્વો. શું આ શોધ (જો તે થઈ છે) છુપાયેલા સમૂહના રહસ્યને ઉકેલશે કે કેમ, ભવિષ્ય કહેશે.

1 દૂરના પદાર્થોની ગતિના માપદંડ તરીકે, ખગોળશાસ્ત્રીઓ તેમના સ્પેક્ટ્રમમાં રેખાઓની લાલ પાળીનો ઉપયોગ કરે છે, એટલે કે, ડોપ્લર અસરને કારણે રેખાઓની તરંગલંબાઇમાં સંબંધિત ફેરફાર. બધા દૂરના પદાર્થો આપણાથી દૂર જતા હોવાથી, રેખાઓ હંમેશા સ્પેક્ટ્રમના લાલ ભાગ તરફ જતી રહે છે. ધ્યાનમાં લેતા સાપેક્ષ અસરો redshift z = 1 એ 180,000 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડની ઝડપને અનુરૂપ છે; z = 2 પર ઝડપ 214,300 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે; z = 3 પર ઝડપ 233,300 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે અને z = 4 પર ઝડપ 245,500 કિલોમીટર પ્રતિ સેકન્ડ છે. બ્રહ્માંડના હબલ વિસ્તરણ દરમિયાન, કોઈ વસ્તુ જેટલી વધુ દૂર હોય છે, તેટલી ઝડપથી તે નિરીક્ષકથી દૂર જાય છે; તેથી, રેડશિફ્ટ દૂરના તારાવિશ્વો અને ક્વાસારના અંતરના માપ તરીકે પણ કામ કરે છે. જો કે, અહીં કોઈ સરળ જોડાણ નથી, કારણ કે તે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના ઇતિહાસ પર આધારિત છે.